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1 对网格的认识以及和云计算的区别
在现在这个云计算蓬勃发展的今天,让学生学习利用网格计算有非常重要的意义。云计算和网格有相通之处,但网格不同于云计算,首先说一下二者的区别:
网格的目标,是想要尽可能多的利用各种资源,这些资源包括计算、存储、软件、知识、数据、带宽、信息等,这些资源通过特定的网格软件,组成一个逻辑上的大型计算机,为用户提供一体化的服务,这些服务包括存储、计算、访问等。它可以将一个庞大的项目分解为无数个相互独立的小任务,然后交由各个网格节点进行计算。即便某个节点的PC机出现问题甚至崩溃,也能在其它节点中容错和优化,不会影响整个项目的进程,因为其所承担的计算任务能够被任务调度系统分配给其他的节点继续完成。在网格系统中,作业调度是网格计算的核心。网格实际上是继传统互联网、Web之后的第三次浪潮,可以称之为第三代互联网应用。而云计算机符合网格的笼统定义。
云计算(cloud computing)是基于互联网的信息基础设施和相关服务的增加,包括硬件、平台和软件。云是网络资源,在使用者看来它是可以无限扩展的,只需按需付费使用,相对于传统的服务模式,云更像作为一种公共资源流通,就像水、电、煤气一样随用随取,只需付费即可,而且费用低廉。过去在图中往往用云来表示电信网,后来也用来表示互联网和底层基础设施的抽象。云计算是一种利用大规模低成本运算单元通过IP网络连接,以提供各种计算服务的IT技术。借助云计算,云计算提供商可以在瞬间处理数以千万的信息,它具有和超级计算机一样的功效,而用户则体验到了让计算作为一种公共设施按需付费使用的方便、快捷。
云计算有其自身特征。如:大规模、平滑扩展、资源共享、动态分配。云计算发源于搜索引擎平台,互联网企业在创业阶段追求低成本高效能的考虑开发出的一种计算技术,目前已成为各种互联网服务的重要平台,目前,某些企业也把以虚拟化技术为基础提供的IT资源服务包装成“云计算”。
网格也有其自身的特点:如应用成本低;共享性和协同性;网格资源分布性;易购性;自治性;动态性;扩展性;标准化(Global Grid Forum)。
对于在校学生来说,组建云计算模型是非常困难的,但学习组建网格模型简单易行,可以做到每个学生自行操作完成,能够提高学生的实践能力,对学生理解网格计算甚至云计算有很好的推动作用,也更好的利用了机房资源。
2 网格体系结构
要构建一个合理的网格体系,首先要标识出网格系统由哪些基本模块组成,以及这些模块承担的功能、达到什么样的目的以及自身的特点。二是要清楚网格内这些模块之间的关系,并想办法将各个模块合理有机地联系起来,形成一个统一的网格系统,从而保证网格系统能为用户正常使用,也就是如何将各个模块集成的方法,这就是构建网格体系的关键技术。
网格技术目前流行的三个网格体系结构,五层沙漏结构(Five-Level Sandglass Architecture)、开放网格服务体系结构(Open Grid Services Architecture,OGSA)、Web服务资源框架(Web Services Resource Framework,WSRF)。
3 在小型局域网中构建一个网格系统
在该实验项目中,构建一个开放式网格系统,是一个小型网格实验系统,该系统有4个资源节点,其中一个资源节点为公共网格服务器,另3个资源节点为部门服务器,另有一台网格客户终端,多有网格服务器均采用Redhat Linux9.0操作系统,采用Glubos作为网格基础支撑软件。
因为网格的初衷就是为解决当前高速计算的需求,一般来说网格节点都是大规模的计算机群,这给网格建设增加了难度,但网格具有自治性,我们可以在小型局域网上安装网格中间件,构建网格实验环境,在本实验中我们在本校网络实验室构建网格环境,搭建可以采用虚拟技术对物理节点进行虚拟,用虚拟网卡和虚拟交换机将这些网络节点进行连接,通过部署网格相应软件环境组成模拟网格环境,但该方法要进行要满足一定的条件:
首先,提供用户可透明共享获取的资源,这个资源通常在地理上分散的,如计算资源、存储资源、网络资源,它实际上创建了一个分布计算系统,这个系统把地理上分布的资源充分集成起来提供有效服务。
第二,提供构建在通讯服务上的认证协议,提供密码安全机制,进行用户和资源的身份认证,支持对各类资源和多类资源的协调、安全和共享操作。
第三,提供协同环境,可以连接多个虚拟环境,使不同位置的用户进行交互、设计和仿真。
第四,提供超级协调设计和计算功能。
在本实验中,为创建网格系统并实现以上几点,需要一些关键技术。
首先创建网格节点,网格结点可以包括高端服务器、集群系统、数据库、MPP系统大型存储设备等,它是网格计算资源的提供者。这些资源在地理位置上是分布的,系统具有异构特性;高质量的宽带网络是网格系统重要的系统支持;好的资源管理和任务调度工具,它们属于网格计算的中间件;监视系统资源和运行情况也十分重要,它帮助用户更充分利用网格计算中的资源,可以利用性能分析和监测工具。
在我们这个网格模型中,所有这些技术可以用虚拟软件VMware Workstation 8.0.4 Build 744019,来实现。虚拟化是网格计算中的关键技术,指在一台共享计算机上聚集多个操作系统和应用程序,以便更好地利用服务器 ,Vmware提供基础架构及管理、应用平台和终端用户计算等多个层次上的解决方案,主要支持企业级组织机构利用服务器虚拟化技术,实现从目前的数据中心向网格计算环境转变。
在现在这个云计算蓬勃发展的今天,让学生学习利用网格计算有非常重要的意义。云计算和网格有相通之处,但网格不同于云计算,首先说一下二者的区别:
网格的目标,是想要尽可能多的利用各种资源,这些资源包括计算、存储、软件、知识、数据、带宽、信息等,这些资源通过特定的网格软件,组成一个逻辑上的大型计算机,为用户提供一体化的服务,这些服务包括存储、计算、访问等。它可以将一个庞大的项目分解为无数个相互独立的小任务,然后交由各个网格节点进行计算。即便某个节点的PC机出现问题甚至崩溃,也能在其它节点中容错和优化,不会影响整个项目的进程,因为其所承担的计算任务能够被任务调度系统分配给其他的节点继续完成。在网格系统中,作业调度是网格计算的核心。网格实际上是继传统互联网、Web之后的第三次浪潮,可以称之为第三代互联网应用。而云计算机符合网格的笼统定义。
云计算(cloud computing)是基于互联网的信息基础设施和相关服务的增加,包括硬件、平台和软件。云是网络资源,在使用者看来它是可以无限扩展的,只需按需付费使用,相对于传统的服务模式,云更像作为一种公共资源流通,就像水、电、煤气一样随用随取,只需付费即可,而且费用低廉。过去在图中往往用云来表示电信网,后来也用来表示互联网和底层基础设施的抽象。云计算是一种利用大规模低成本运算单元通过IP网络连接,以提供各种计算服务的IT技术。借助云计算,云计算提供商可以在瞬间处理数以千万的信息,它具有和超级计算机一样的功效,而用户则体验到了让计算作为一种公共设施按需付费使用的方便、快捷。
云计算有其自身特征。如:大规模、平滑扩展、资源共享、动态分配。云计算发源于搜索引擎平台,互联网企业在创业阶段追求低成本高效能的考虑开发出的一种计算技术,目前已成为各种互联网服务的重要平台,目前,某些企业也把以虚拟化技术为基础提供的IT资源服务包装成“云计算”。
网格也有其自身的特点:如应用成本低;共享性和协同性;网格资源分布性;易购性;自治性;动态性;扩展性;标准化(Global Grid Forum)。
对于在校学生来说,组建云计算模型是非常困难的,但学习组建网格模型简单易行,可以做到每个学生自行操作完成,能够提高学生的实践能力,对学生理解网格计算甚至云计算有很好的推动作用,也更好的利用了机房资源。
2 网格体系结构
要构建一个合理的网格体系,首先要标识出网格系统由哪些基本模块组成,以及这些模块承担的功能、达到什么样的目的以及自身的特点。二是要清楚网格内这些模块之间的关系,并想办法将各个模块合理有机地联系起来,形成一个统一的网格系统,从而保证网格系统能为用户正常使用,也就是如何将各个模块集成的方法,这就是构建网格体系的关键技术。
网格技术目前流行的三个网格体系结构,五层沙漏结构(Five-Level Sandglass Architecture)、开放网格服务体系结构(Open Grid Services Architecture,OGSA)、Web服务资源框架(Web Services Resource Framework,WSRF)。
3 在小型局域网中构建一个网格系统
在该实验项目中,构建一个开放式网格系统,是一个小型网格实验系统,该系统有4个资源节点,其中一个资源节点为公共网格服务器,另3个资源节点为部门服务器,另有一台网格客户终端,多有网格服务器均采用Redhat Linux9.0操作系统,采用Glubos作为网格基础支撑软件。
因为网格的初衷就是为解决当前高速计算的需求,一般来说网格节点都是大规模的计算机群,这给网格建设增加了难度,但网格具有自治性,我们可以在小型局域网上安装网格中间件,构建网格实验环境,在本实验中我们在本校网络实验室构建网格环境,搭建可以采用虚拟技术对物理节点进行虚拟,用虚拟网卡和虚拟交换机将这些网络节点进行连接,通过部署网格相应软件环境组成模拟网格环境,但该方法要进行要满足一定的条件:
首先,提供用户可透明共享获取的资源,这个资源通常在地理上分散的,如计算资源、存储资源、网络资源,它实际上创建了一个分布计算系统,这个系统把地理上分布的资源充分集成起来提供有效服务。
第二,提供构建在通讯服务上的认证协议,提供密码安全机制,进行用户和资源的身份认证,支持对各类资源和多类资源的协调、安全和共享操作。
第三,提供协同环境,可以连接多个虚拟环境,使不同位置的用户进行交互、设计和仿真。
第四,提供超级协调设计和计算功能。
在本实验中,为创建网格系统并实现以上几点,需要一些关键技术。
首先创建网格节点,网格结点可以包括高端服务器、集群系统、数据库、MPP系统大型存储设备等,它是网格计算资源的提供者。这些资源在地理位置上是分布的,系统具有异构特性;高质量的宽带网络是网格系统重要的系统支持;好的资源管理和任务调度工具,它们属于网格计算的中间件;监视系统资源和运行情况也十分重要,它帮助用户更充分利用网格计算中的资源,可以利用性能分析和监测工具。
在我们这个网格模型中,所有这些技术可以用虚拟软件VMware Workstation 8.0.4 Build 744019,来实现。虚拟化是网格计算中的关键技术,指在一台共享计算机上聚集多个操作系统和应用程序,以便更好地利用服务器 ,Vmware提供基础架构及管理、应用平台和终端用户计算等多个层次上的解决方案,主要支持企业级组织机构利用服务器虚拟化技术,实现从目前的数据中心向网格计算环境转变。