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标题: 详解网格技术3 [打印本页]

作者: 海洋狂吻 时间: 2014-2-18 21:05 标题: 详解网格技术3

　5.网格基础设施组件

　　首先，我们来看看有哪些典型的网格基础设施组件，每一种组件如何对应用程序的架构、设计和部署产生影响。下面是网格基础设施中的一些主要组件：

　　安全性。安全性是网格计算中的重要问题。每一种网格资源都可能需要遵从多种不同的安全策略。单点登录认证是一种必不可少的方法。得到普遍遵守的协商授权机制也是很必要的。

　　资源管理。当提交一项任务的时候，网格资源管理器需要考虑如何为该任务指派资源、如何监视其状态以及如何返回它的执行结果。

　　信息服务。由于网格资源管理器在指派资源之前要经过综合全面的考虑，因此它需要知道哪些网格资源是可用的，以及这些资源的容量与当前使用的情况。这些有关网格资源的知识是通过网格信息服务(Grid Information Service，GIS)维护和提供的，又称为监视与发现服务(Monitoring and Discovery Service，MDS)。

　　数据管理。数据管理主要解决任务如何传输数据以及如何访问共享存储的问题。

　　下面让我们以Globus Toolkit为例分别详细讨论一下每一种组件。

　　安全性

　　如果您是一名用户，要在远程系统上运行一项任务，您会关心远程系统是否安全，是否能保证其他人不能访问到您的数据。如果您是提供资源的一方，用户可以在您的系统中执行任务，那么您必须确信所有的任务都不会遭到破坏和干扰，也不能访问您系统中的其他私有数据。除了这两方面的内容之外，网格环境也面临着一般分布式计算环境中存在的其他所有安全问题。

　　网格安全基础设施(Grid Security Infrastructure，GSI)是 Globus Toolkit 的基础，它提供了很多工具，可以帮助我们对网格环境中的安全问题进行管理。在您开发面向网格环境的应用程序时，您的脑子里必须时刻考虑到安全问题，并用 GSI 提供的工具来解决这些问题。网格架构中与安全性有关的功能主要负责完成认证、授权以及实现网格资源之间的安全通信。

　　在应用程序中启用网格时的考虑：安全性。当我们设计一个能够使用网格的应用程序时，安全性问题必须考虑在内。下面的列表总结了需要考虑的一些问题：

　　单点登录。跨系统的 ID 映射。如上所述，GSI 提供了认证、授权以及安全的通信。然而，您需要对安全性管理及其含义有深刻完整的理解。比如说：您是否可以将多个用户映射到目标系统中的同一个用户 ID 上?是否需要特定的审计机制来确定实际发起应用程序的是哪一个用户?应用程序不应该要求在使用网格上的不同资源时使用不同的用户 ID 映射机制。

　　多种平台。尽管 GSI 基于开放的标准化软件，可以在多种平台上运行，然而各种不同的平台其底层的安全机制并不总是一致。比如说，在传统的 UNIX 或基于 Linux 的系统上，读、写、执行等操作的安全机制就与微软的 Windows 环境不同。您应该考虑应用程序可能运行的平台。

　　使用 GSI。对于任何应用程序特有的、且可能需要进行认证或特殊授权的功能而言，应用程序的设计应该使用 GSI，这样能够简化开发，并通过维护单一的登录机制，使用户的体验也得到简化。

　　数据加密。尽管 GSI 与后文将要讨论到的数据管理工具一起，提供了跨网络的安全通信与数据加密，但是您也应该考虑到，当数据到达目的地的时候会发生什么事情。比如说，如果一些敏感的数据传递到某项资源上供任务使用，随后又以非加密的格式保存到本地磁盘上，那么其他的用户或应用程序也就能访问这些数据了。

　　资源管理

　　网格资源管理器致力于在任务提交时进行资源指派。它的角色就像是异质网格资源的抽象接口。资源管理组件提供的工具可以将任务分配给特定的资源，可以提供一种手段，在任务运行过程中获取任务状态信息，并获取任务完成的信息，还可以提供终止任务或对其进行管理的能力。在 Globus 中，远程任务提交是由 Globus Resource Allocation Manager(GRAM)负责处理的。

　　在应用程序中启用网格时的考虑：资源管理。在与资源管理相关的应用程序架构、设计和部署方面，有一些问题需要考虑。GRAM 最简单的形式是用于发出 globusrun 命令，在特定系统上发起一项任务。然而，应用程序必须与 MDS 一起(通常是通过一个代理函数)保证使用了适当的目标资源。下面列出一些需要考虑的内容：

　　选择适当的资源。通过与代理联合工作，来保证选择适当的目标资源。这就要求应用程序能够正确地指定所需的环境(操作系统、处理器、速度、内存，等等)。您为排除特定的依赖关系付出的努力越多，找到可用资源完成任务的机率也就越高。

　　多子任务。如果应用程序中包含多个任务，您必须理解(并降低)它们之间的相互依赖关系。否则，您就不得不构建一段逻辑来处理下面这些问题：

　　进程间通信

　　数据共享

　　并行任务提交

　　访问任务的执行结果。

　　如果一项任务返回的是一个简单的状态值，或是输出数据量很少，那么应用程序可以仅仅通过 stdout 和 stderr 来获取这些数据。要是必须获取相当复杂的结果，这时就可能需要将结果写入一个文件，并通过适当的工具，供目标机获取/传输这个文件。

　　任务管理。GRAM 提供了查询任务状态的机制，还可以执行诸如终止任务之类的操作。应用程序可能会在必要的时候使用这些功能为用户提供反馈、清除或释放资源的操作。比如说，如果应用程序内有一项任务失败了，其他依赖于这项任务的结果的任务可能就需要终止，以免无端消耗过多资源。

　　信息服务

　　信息服务是网格基础设施中至关重要的组件。它们维护了关于资源可用性、处理能力、当前使用情况的知识。不论在哪个网格中，CPU 和数据资源的情况都是不断变动的，这种变动与其处理任务与共享数据的能力有关。随着网格中的资源不断被释放，资源的状态可以在网格信息服务中得到更新。客户机、代理、网格资源管理器等等综合这部分信息来进行资源的指派。信息服务提供方是指那些为目录提供资源状态信息的程序。下面列出一些如何收集信息的实例：

　　静态主机信息

　　操作系统名称、版本号、处理器提供商/类型/版本/速率/缓存大小、处理器数量、物理内存总量、虚存总量、设备、服务类型/协议/端口号等。

　　动态主机信息

　　负载水平、队列入口等。

　　存储系统信息

　　磁盘空间总量、可用磁盘容量等。网络信息。

　　网络带宽、延迟、是否可测量与可预报。

　　高度动态的信息

　　空闲物理内存，空闲虚拟内存、空闲处理器数量等。

　　网络信息服务

　　网格信息服务，又称为监视与发现服务，在 Globus 中负责提供信息服务。MDS 使用轻量级目录访问协议(Lightweight Directory Access Protocol，LDAP)作为访问资源信息的接口。

　　在应用程序中启用网格时的考虑：信息服务。对信息服务来说，需要考虑下面这些问题：

　　必须完全理解特定任务的需求，这样才能对查询进行正确地格式化，以返回适当的资源。这一点非常重要。必须保证 MDS 中保存有适当的信息。在 MDS 中，缺省情况下包含大量关于网格中所含资源的数据。不过，如果您的应用程序要求使用特定的资源或信息，而缺省情况下没有提供，您就需要编写您自己的信息提供方，并把适当的资源加入模式中。这样，您的应用程序或代理就可以进行查询，看特定的资源或请求是否已经存在。

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