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Computación Grid




Enviado por Pablo Turmero



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    1 Conceptos Preliminares Supercomputación: Fue definida
    para hacer referencia a computadoras con capacidades muy
    superiores a las de otras máquinas disponibles. Sistemas
    típicos: DEC VAX: 1-10 Mflops (nada en el medio ?
    performance gap) Supercomputadoras: Crays, CDCs: ~100
    Mflops

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    2 Conceptos Preliminares Hoy en día la distinción
    ya no es clara (¡tabla hasta 1990!). (Gp:) 10 (Gp:) 1 (Gp:)
    100 (Gp:) 1000 (Gp:) 1965 (Gp:) 1970 (Gp:) 1975 (Gp:) 1980 (Gp:)
    1985 (Gp:) 1990 (Gp:) Supercomputadores (Gp:) Mainframes (Gp:)
    Minicomputadores (Gp:) Microprocesadores (Gp:) E f i c i e n c i
    a M F

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    3 Conceptos Preliminares Computación de Alto Rendimiento:
    Es aquella que proporciona un mayor capacidad de cómputo
    que la que se puede obtener de computadores individuales.
    Sistemas de memoria compartida. Sistemas distribuidos. Clusters.
    ? Máquinas paralelas En inglés: High Performance
    Computing o HPC.

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    4 Computación Paralela: Es la utilización de
    múltiples procesadores para resolver una tarea
    común. Se divide el problema es trozos más
    pequeños y se asignan a diferentes procesadores. Conceptos
    Preliminares (Gp:) … (Gp:) … (Gp:) … (Gp:) CPUs (Gp:)
    Mecanismo de switches o bus (Gp:) Bancos de Memoria (Gp:)
    Dispositivos de Entrada/Salida (Gp:) Memoria Compartida (Gp:) …
    (Gp:) Mecanismo de enrutamiento (Gp:) Memorias Locales CPUs (Gp:)
    Memoria Distribuida

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    5 Usamos computación paralela ya que… Los
    monoprocesadores limitan: El rendimiento. La memoria disponible.
    La máquinas paralelas permiten: Resolver problemas
    más grandes. Resolver problemas más rápido.
    Resolver más problemas. Hoy en día HPC es
    prácticamente computación paralela. Ejemplo:
    modelado y predicción climática. Conceptos
    Preliminares

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    6 Computación Distribuida: Es la utilización de
    múltiples sistemas, de alguna forma organizada, para
    trabajar en un objetivo común. Conceptos
    Preliminares

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    7 Computación Distribuida Requiere software para la
    coordinación de recursos y tareas. Computación
    paralela / HPC es computación distribuida.
    Computación Grid es computación distribuida.
    Conceptos Preliminares

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    8 Sistemas Operativos Distribuidos – Características
    Transparencia: Provee la visión de una sola máquina
    (máquina virtual) Acceso: a recursos remotos igual que a
    locales. Ubicación: Independencia de nombre –
    ubicación. Independencia de máquina –
    recurso. Replicación: Las replicaciones mejoran el
    rendimiento y la disponibilidad – el uso, nombre y control
    de replicas debe ser transparente. Conceptos Preliminares

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    9 Migración: por rendimiento, seguridad y disponibilidad,
    los objetos (procesos y/o datos) pueden migrar. Concurrencia:
    cada usuario tiene la impresión de ser el único
    usuario – así existan muchos. Escalabilidad: el
    sistema puede “crecer” sin afectar las actividades de
    los usuarios. Heterogeneidad: Soportar diferentes tipos de
    hardware y software. Seguridad: Protección contra
    destrucción y usos no autorizados. Conceptos
    Preliminares

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    10 Disponibilidad: debe operar todo el tiempo aún bajo
    fallas (quizás con cierta degradación). Evitar
    fallas: usar componentes de calidad. Tolerar fallas: redundancia
    de componentes Detectar y recuperar fallas: usar hardware y
    software para descubrir y reparar fallas. Flexibilidad: Facilidad
    para reemplazar, modificar o agregar componentes. Rendimiento:
    Las aplicaciones deben correr mejor (o al menos igual) que en
    monoprocesadores. Conceptos Preliminares

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    11 Los objetivos generales son los mismos que vimos para sistemas
    operativos distribuidos pero a un nivel superior. Debe operar con
    distintos sistemas operativos. Computación Grid (Gp:)
    GridMiddleware (Gp:) Linux A (Gp:) Solaris (Gp:) AIX (Gp:) HPUX
    (Gp:) IRIX (Gp:) Windows (Gp:) Linux B (Gp:) Mac OS (Gp:)
    AIX

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    12 Computación Grid es computación distribuida
    llevada a un nivel multi-organizacional / multi-sistemas.
    Computación Grid (Gp:) Dpto. (Gp:) Dpto. (Gp:) Dpto. (Gp:)
    Organización (Gp:) Dpto. (Gp:) Dpto. (Gp:) Dpto. (Gp:)
    Organización (Gp:) Dpto. (Gp:) Dpto. (Gp:) Dpto. (Gp:)
    Organización (Gp:) Dpto. (Gp:) Dpto. (Gp:) Dpto. (Gp:)
    Organización Son muchos sistemas locales, manejados por
    otras personas/organizaciones, cooperando.

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    13 Computación Grid Hoy en día tenemos:
    Conectividad global a través de Internet. Disponibilidad y
    confiabilidad en el ancho de banda. La velocidad de las redes se
    duplica cada 9 meses.

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    14 Computación Grid Usar Internet como unaplataforma de
    servicios de computación y no solo como una fuente de
    información.

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    15 (Gp:) Aplicaciones (Gp:) Grid Middleware (Gp:) Recursos
    Computación Grid Características Manejo de Recursos
    Balanceo de cargas Manejo de Fallas Monitoreo Garantizar el
    rendimiento Detección de intrusos Escalabilidad, etc
    Autentificación Políticas de Autorización
    Descubrimiento de recursos Ubicación de recursos Acceso a
    data remota Alta velocidad de transferencia de data

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    16 Un Grid debe prestar servicios en forma: Extendida: muchos
    recursos en muchos lugares Constante: 365 días x 24 horas
    Confiable: utilización de canales seguros Simple:
    fácil de usar Transparente: no importa donde se almacenan
    los datos o donde se ejecutan los programas. Económica:
    utiliza los recursos actuales y es sencillo adicionar nuevos
    recursos. Más Propiedades del Grid

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    17 Cluster vs. Grid CLUSTER Equipos homogéneos. Sistema
    operativo único. Administración y manejo
    centralizado – única. Equipos están concentrados.
    Objetivo: mejorar el rendimiento dedicando más recursos.
    GRID Equipos heterogéneos. Múltiples sistemas
    operativos. Administración y manejo descentralizado
    – multidominio Equipos están dispersos. Objetivo:
    mejorar el rendimiento compartiendo recursos sub-utilizados en
    otras partes.

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    18 Cluster

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    19 Grid

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    20 Cloud vs. Grid CLOUD Foco: Comercial – Servicio. Muchos
    basados en grids. Fáciles de usar. Compartir no es
    objetivo. No colaborativo. Los usuarios no posen la
    infraestructura: no inviertas en recursos, alquílalos.
    GRID Foco: HPC. Más complicados de usar. Compartir
    recursos, datos, conocimiento y trabajo (a través de VO –
    Virtual Organizations). Los usuarios aportan a la
    infraestructura: comparte/aporta recursos y podrás tener
    muchos más de lo que podrías adquirir por tu
    cuenta

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    21 Tipos de Grid Grid Computacional: Dedicadas al procesamiento
    de datos y cómputos intensivos aprovechando la capacidad
    ociosa de las diferentes máquinas del Grid. Grid de Datos:
    Proporciona una interfaz integrada para manejar grandes
    volúmenes de datos almacenados en diferentes repositorios.
    Grid Híbridas: Tienen características de las dos
    anteriores.

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    22 Analogía Grid (en inglés) ~ red
    eléctrica. Grid de Computo ~ red de recursos y servicios
    de computación.

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    23 EL CERN (Centro Europeo de Investigaciones Nucleares) Esta a
    la vanguardia en tecnología de redes. Su lema:
    “where the web was born” Lidera algunos de los
    proyectos en Grid más ambiciosos del mundo.

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    24 CERN – LHC: Large Hadron Collider

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    25 CERN – LHC: Large Hadron Collider 63.6 Km

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    26 CERN – LHC: Large Hadron Collider 63.6 Km

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    27 CERN – LHC: Large Hadron Collider 63.6 Km

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    28 CERN: Large Hadron Collider Instrumento científico
    más grande del mundo. Los datos son una mina de oro para
    físicos alrededor del mundo. Descubrir partículas
    fundamentales de la materia.

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    29 CERN Generará unos 10 Petabyte/año. Kilobyte KB
    103 (o 210) Megabyte MB 106 (o 220) Gigabyte GB 109 (o 230)
    Terabyte TB 1012 (o 240) Petabyte PB 1015 (o 250) Exabyte EB 1018
    (o 260) Zettabyte ZB 1021 (o 270) Yottabyte YB 1024 (o 280)

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    30 CERN 1 CD ? 700 MB 10 PB ? 14.285.714 CDs 7 CDs ? 1 cm 10 PB ?
    20,4 Kms de CDs 1 DVD ? 6,7 CDs 3 Kms de DVDs Suponiendo los CDs
    o DVDs llenos!

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    31 CERN

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    32 CERN La solución posible para manejar/procesar esta
    enorme cantidad de información parece ser la
    computación Grid. Comentario de William Gropp: Con la
    computación Grid hay un fenómeno particular, la
    necesidad surgió antes que la tecnología.

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    33 CERN El problema no es solo el manejo de datos. Se estima que
    son necesarios unos 100.000 PCs actuales para analizar estos
    datos. Al pasar los años, la data se acumula!

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    34 LHC Computing Grid

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    35 Estándares Si distintas organizaciones deciden
    implementar un Grid, es muy probable que cuenten con plataformas
    diferentes. Se hace necesario la utilización de
    estándares para coordinar eficazmente los recursos a
    compartir.

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    36 Estándares Se ha definido y se esta actualizando un
    estándar para las tecnologías Grid: Open Grid
    Services Architecture (OGSA) Este se enfoca en la
    integración de servicios a través de organizaciones
    virtuales distribuidas, heterogéneas y dinámicas,
    para obtener servicios de calidad utilizando diferentes
    plataformas.

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    37 Estándares OGSA es el producto de personas que
    pertenecen a más de 60 compañías e
    instituciones de investigación, congregadas en una
    comunidad virtual de usuarios y desarrolladores denominada Global
    Grid Forum (GGF) http://www.ggf.org

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    38 Servicios especificados en OGSA Servicios de infraestructura:
    Proporcionan la comunicación entre diferentes plataformas.
    Servicios de gestión de recursos: Supervisión,
    reservación, configuración, etc. Servicios de
    contexto: describen los requerimientos de recursos y las
    políticas de utilización del Grid. Servicios de
    información: proporciona información sobre el Grid
    y sus recursos, su estado y disponibilidad de un determinado
    recurso.

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    39 Servicios especificados en OGSA Servicios de
    autogestión: automatizar procesos para reducir costos de
    administración. Servicios de Datos: Proporciona el
    movimiento de los datos al lugar donde se necesiten. Servicios de
    Seguridad. Servicios de gestión de ejecución:
    administración de tareas, flujo de procesos.

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