Tiểu luận môn tính toán lưới chủ đề Grid Service

Đại Học Quốc Gia TP.HCM Trường Đại Học Công Nghệ Thông Tin BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ TÍNH TOÁN LƯỚI ĐỀ TÀI: GRID SERVICE GVHD: PGS. TS. Nguyễn Phi Khứ HV thực hiện: Trần Quốc Cường Mã số: CH1301082 Lớp: Cao học khóa 8 TP.HCM – 2014 Báo cáo môn: Tính toán lưới Mục lục GVHD: PGS. TS Nguyễn Phi Khứ HV: Trần Quốc Cường_CH1301082 Trang 2 Báo cáo môn: Tính toán lưới TÌM HIỂU GRID SERVICE I. Giới thiệu: 1. Định nghĩa Grid Service Về mặt định nghĩa, Grid Service là Web Service được thay đổi cho phù hợp với môi trường grid. 2. Các đặc điểm của Grid service Transient in Nature (Lifetime, Migration): đối với môi trường grid, khi có một yêu cầu được gởi đến, một service sẽ được tạo ra để đáp ứng yêu cầu đó. Khi service đáp ứng xong yêu cầu, service sẽ bị hủy. Đối với web service, khi nhận được một yêu cầu mới, service sẽ tạo ra một thread để xử lý yêu cầu đó. Stateful Service: Grid service là stateful, grid service cần lưu trữ thông tin về mỗi session giữa consumer và provider. So với Web Service, Grid Service sử dụng Service Data nhằm lưu trữ thông tin về trạng thái hiện tại của service (state information) (kết quả cuối cùng hay kết quả trung gian của các operation, thông tin về runtime của hệ thống, ) hoặc thông tin về chính service (service metadata) (system data, các interface được hỗ trợ, giá sử dụng service, ) Grid service interface được đặc tả thông qua GWSDL (Grid WSDL). Cung cấp cơ chế quản lý thời gian sống (lifecycle management). Grid Service cung cấp cơ chế định nghĩa các portType mở rộng. Mọi grid service đều phải thừa kế từ portType chuẩn GridService. Ngoài ra, mỗi grid service có thể thừa kế (extend) các portType của hệ thống cung cấp sẵn nhằm tăng thêm tính năng của service. GVHD: PGS. TS Nguyễn Phi Khứ HV: Trần Quốc Cường_CH1301082 Trang 3 Báo cáo môn: Tính toán lưới II. Kiến trúc dịch vụ lưới mở (Open Grid Service Architecture (OGSA)): 1. Giới thiệu tổng quan Trải qua lịch sử hình thành và phát triển, một ứng dụng phân bố có thể được xây dựng dựa trên những kỹ thuật khác nhau (Hình 1.1). Từ lập trình socket (Socket Programming) đến kỹ thuật gọi thủ từ từ xa (Remote Procedure Calls – RPC), … và hiện nay đang phát triển mạnh mẽ với kỹ thuật dựa trên nền tảng của các dịch vụ web (Web Services). Hình 1.1: Các kỹ thuật xây dựng ứng dụng phân bố Tuy nhiên, trong một ứng dụng lưới - Grid, thường có khá nhiều dịch vụ (service) khác nhau. Điển hình như: dịch vụ quản lý tổ chức ảo - VO Management Service, dịch vụ khám phá và quản lý tài nguyên - Resource Discovery and Management Service, dịch vụ quản lý các tác vụ - Job Management service, các dịch vụ liên quan đến bảo mật, v.v Các dịch vụ này không ngừng tương tác với nhau, chẳng hạn như Job Management service yêu cầu Resource Discovery and Management Service tìm các tài nguyên để thực thi công việc. Khi đó, để các dịch vụ này có thể làm việc chung với nhau một cách hiệu quả, đòi hỏi cần phải xây dựng một chuẩn chung thống nhất cho các dịch vụ Grid. Cụ thể, đó là một giao tiếp chung (common interface) cho mỗi loại dịch vụ. Tương tự như Web, đó cũng là một ứng dụng chạy trên Internet, xây dựng trên những hạ tầng chuẩn (HTML, HTTP, v.v ), và được các ứng dụng trình duyệt sử dụng chung. Do đó, nó có thể hoạt GVHD: PGS. TS Nguyễn Phi Khứ HV: Trần Quốc Cường_CH1301082 Trang 4 Báo cáo môn: Tính toán lưới động rộng rãi trên rất nhiều môi trường. Sự chuẩn hóa trong môi trường bất đồng nhất, hỗn tạp (Heterogeneity) như Grid, là rất cần thiết. OGSA ra đời để đáp ứng nhu cầu đó. Open Grid Service Architecture (OGSA), tạm dịch là Kiến trúc dịch vụ lưới mở. Được giới thiệu lần đầu trong bài báo “Physiology of the Grid” (I.Foster, C.Kesselman, J.Nick, y S.Tuecke), tại Global Grid Forum 4 vào tháng 2 năm 2002 bởi nhóm Globus và IBM. Với mục đích đưa ra kiến trúc chung, chuẩn và mở cho các ứng dụng tính toán lưới. OGSA có mục tiêu là chuẩn hóa các service trong ứng dụng lưới bằng cách chỉ định một tập các giao diện - interface chuẩn cho các dịch vụ này. Cụ thể, OGSA định nghĩa một tập các giao tiếp lỏi (core interface), và các hành vi, nhằm giải quyết các mối quan tâm chính trong hệ thống Grid. Đó là giúp cho các dịch vụ khác nhau, trong một ứng dụng và trên nhiều hệ thống khác nhau, có thể được sử dụng theo cùng một cách, không kể nó thuộc vào tổ chức nào, hay thực thi bên trong ra sao. Hình 1.2 cho thấy mô hình tổng quát của OGSA Hình 1.2: Kiến trúc mô hình OGSA GVHD: PGS. TS Nguyễn Phi Khứ HV: Trần Quốc Cường_CH1301082 Trang 5 Báo cáo môn: Tính toán lưới 2. Liên quan giữa OGSA, web service và grid service Tương tự như các kiến trúc khác, OGSA cũng cần chọn một middleware phù hợp cho việc xây dựng hệ phân bố của mình. Trong số đó có thể kể đến CORBA, RPC, RMI, Tuy nhiên, dịch vụ web được chọn vì có những ưu điểm nổi trội sau: OGSA dựa trên công nghệ web service đã có từ trước, và trong một chừng mực nào đó, cải tiến nó để phục vụ cho yêu cầu của mình. Ưu điểm của dịch vụ web có thể kể đến: - Sự phân tách rạch ròi giữa interface (giao tiếp, cho biết dịch vụ là gì) và implementation (thực thi, dịch vụ làm như thế nào) - Dựa trên ngôn ngữ XML được sử dụng rất rộng rãi và uyển chuyển hiện nay - Được sử dụng rộng rãi và có nhiều ứng dụng sẵn có hỗ trợ. Công nghệ SOA cũng đang rất được ưa chuộng. Dịch vụ web tỏ ra rất phù hợp, đáp ứng được những yêu cầu của OGSA và hệ thống lưới nói chung, khi mà nó có thể giải quyết được vấn đề khó khăn khi phải làm việc trong một môi trường bất đồng nhất, hỗn tạp như Grid. Tuy nhiên, bên cạnh những ưu điểm kể trên, dịch vụ web cũng có một số hạn chế, mang tính chất đặc thù. Đó là tính vô trạng thái (stateless), không tạm thời (Non-transient hay Persistent), thiếu sự hỗ trợ cho các dịch vụ về phản hồi thông tin trạng thái dịch vụ, cũng như khả năng quản lý thời gian sống của dịch vụ. Do đó, OGSA đã định nghĩa khái niệm Grid service để khắc phục những hạn chế trên. Grid service (dịch vụ lưới), thực ra cũng là dịch vụ web cải tiến, và tương thích với dịch vụ web. Điểm khác biệt chính là nó có thêm trạng thái cho tài nguyên (stateful resource), đáp ứng yêu cầu của Grid. Grid service có thể duy trì trạng thái nội tại trong suốt chu trình sống của một dịch vụ. Việc tạo và hủy là hoàn toàn linh động. Mỗi Grid service có một định danh riêng và được quản lý toàn cục bằng Grid Service Handle (GSH). Những đặc tả này được định GVHD: PGS. TS Nguyễn Phi Khứ HV: Trần Quốc Cường_CH1301082 Trang 6 Báo cáo môn: Tính toán lưới nghĩa trong lớp cơ sở hạ tầng do OGSA tạo ra: Open Grid Services Infrastructure (OGSI). Tất cả dịch vụ trong OGSA (ví dụ như Job management, security, v.v…), sẽ dựa trên và thực thi với Grid service. Như vậy, thực chất OGSA dựa trên Grid service, một khái niệm mới trong hệ thống lưới. Hình 1.3: Mối quan hệ giữa OGSA và OGSI với Grid service, Web service 3. Open grid services infrastructure OGSA không đặc tả chi tiết cách hiện thực các dịch vụ lưới trên dịch vụ web, nó chỉ đặc tả các chuẩn chung cho các dịch vụ hỗ trợ cho dịch vụ lưới. Chúng được phân thành hai loại: OGSA Platform Service và OGSA Core Service. Để hỗ trợ và chuẩn hoá các OGSA Core Service này, OGSI được đặc tả như là chuẩn chung cho cách hiện thực các dịch vụ lỏi này. GVHD: PGS. TS Nguyễn Phi Khứ HV: Trần Quốc Cường_CH1301082 Trang 7 Báo cáo môn: Tính toán lưới Hình 1.4: Vị trí của OGSI trong mô hình OGSA Một số khái niệm trong OGSI: a. Grid service descriptions and instances: Trong mô hình Web services chuẩn, các dịch vụ được tạo ra cũng như hủy bỏ nằm ngoài phạm vi của bản thân Web services. Vì vậy chúng được xem như không có tính tạm thời (Non-Transient). Tuy nhiên trong thực tế, ứng dụng thường xuyên khởi tạo service mới và khi các tác vụ đã hoàn tất thì Web services bị hủy đi. OGSI cung cấp một cơ chế phân biệt giữa phần mô tả và phần thể hiện của dịch vụ (Service Instance) . Phần mô tả sẽ định nghĩa các giao diện (Interface) chuẩn và hành vi của dịch vụ. Các thể hiện (Instances) sẽ hiện thực các hành vi này. GVHD: PGS. TS Nguyễn Phi Khứ HV: Trần Quốc Cường_CH1301082 Trang 8 Báo cáo môn: Tính toán lưới Hình 1.5: Tác vụ của người dùng kích hoạt nhiều thể hiện GS khác nhau b. Service state, metadata, and introspection: WSDL chuẩn không có khái niệm “trạng thái” của service (Stateless). Vì thế OGSI đưa ra khái niệm dữ liệu dịch vụ (Service Data) để biểu diễn siêu dữ liệu và các trạng thái. Các thông tin này được xem như một phần mô tả của service và có thể được truy xuất từ các thể hiện dịch vụ khác nhau. GVHD: PGS. TS Nguyễn Phi Khứ HV: Trần Quốc Cường_CH1301082 Trang 9 Báo cáo môn: Tính toán lưới Hình 1.6: Sơ đồ phân cấp của service factory, service data và service data elements Ứng dụng client có thể yêu cầu service instance trả về các thông tin của chính service đó. Ví dụ: các interface, đặc tả thông tin trạng thái hiện tại của service, thời điểm kết thúc của service, … OGSI cung cấp hai cơ chế truy xuất trạng thái ứng dụng: pull và push. - Pull mode: OGSI cung cấp tác vụ findServiceData kết hợp với service interface cho phép client có thể truy vấn (query) thông tin trạng thái ứng dụng. - Push mode: client đăng ký với các service thông tin trạng thái mình mong muốn thông qua các interface NotificationSource, NotificationSubscription, và NotificationSink. Khi trạng thái service thay đổi, service sẽ thực hiện hành vi phản hồi (callback) thông báo cho client biết. c. Naming và name resolution: Vì Grid service được khởi tạo động và có trạng thái nên cần phải có cách thức để phân biệt giữa các instance của grid service. Do đó ta cần phương thức đặt tên cho các instance này. GVHD: PGS. TS Nguyễn Phi Khứ HV: Trần Quốc Cường_CH1301082 Trang 10 [...]... thuộc tính của các subscription NotificationSink Định nghĩa tác vụ cho việc phân phối các thông điệp notification đến service instance Factory Tác vụ chuẩn tạo grid service instance ServiceGroup Quản lý nhóm các service instance ServiceGroupRegistration Cho phép thêm hoặc xóa Grid service ra khỏi ServiceGroup GVHD: PGS TS Nguyễn Phi Khứ HV: Trần Quốc Cường_CH1301082 Trang 12 Báo cáo môn: Tính toán lưới. .. resource on the Web WSDL – Web Services Description Language GVHD: PGS TS Nguyễn Phi Khứ HV: Trần Quốc Cường_CH1301082 Trang 24 Báo cáo môn: Tính toán lưới KẾT LUẬN  T hông qua việc phân tích và ứng dụng về Công Nghệ Grid Service đã cung cấp cho chúng ta thấy rõ việc phát triển công nghệ Grid Service dựa vào Web Service và điểm mạnh của Grid Service Hệ thống phân tán Grid, bố trí song song, cho phép... Báo cáo môn: Tính toán lưới GWSDL – Grid Web Services Description Language J2EE - Java 2 Platform Enterprise Edition OGSA - Open Grid Services Architecture OGSA-DAI - Open Grid Services Architecture Data Access and Integration OGSI - Open Grid Services Infrastructure RMI - Remote Method Invocation RPC – Remote Procedure Call SOAP is an XML-based messaging protocol for communications between Web Services... OGSI - Cơ chế bảo mật: dựa trên GSI, cung cấp các service: mã hóa, authentication, and authorization - Các service mức hệ thống: Amin, Logging và Monitoring - Các service nền (Base services) - User-defined services - Grid Service Container - Hosting environment GVHD: PGS TS Nguyễn Phi Khứ HV: Trần Quốc Cường_CH1301082 Trang 15 Báo cáo môn: Tính toán lưới a Mô hình lập trình GT3: Về cơ bản, mô hình lập... grid service, client gửi kèm khoảng thời gian sống cụ thể của service instance - Kết thúc tường minh (Explicit termination): client chủ động gửi yêu cầu hủy grid service instance GVHD: PGS TS Nguyễn Phi Khứ HV: Trần Quốc Cường_CH1301082 Trang 11 Báo cáo môn: Tính toán lưới - Yêu cầu điều chỉnh thời gian sống (Requesting a lifetime modification): client có thể yêu cầu điều chỉnh thời gian sống của service. ..Báo cáo môn: Tính toán lưới OGSI đưa ra cơ chế đặt tên hai mức Mỗi grid instance sẽ được gán một Grid Service Handle(GSH) và được quản lý bởi HandleResolver GSH là toàn cục và duy nhất tồn tại trong suốt thời gian sống của instance Client có thể giao tiếp với service instance cũng như các service instance với nhau thông qua Grid Service Reference (GSR) Không giống với... thể hiện dịch vụ - Dịch vụ lưới có thể là các dịch vụ mang tính tạm thời Chúng có thể được khởi tạo động và bị huỷ một cách tường minh - Dịch vụ lưới mang tính trạng thái (Stateful) và được kết hợp với dữ liệu dịch vụ - Dịch vụ lưới có tính phản hồi thông báo cho các client khi có nhu cầu GVHD: PGS TS Nguyễn Phi Khứ HV: Trần Quốc Cường_CH1301082 Trang 16 Báo cáo môn: Tính toán lưới Hình 1.10: Các thành... Trần Quốc Cường_CH1301082 Trang 22 Báo cáo môn: Tính toán lưới Hình 93: Hiện thực của GT4 Thuật ngữ viết tắt: CORBA - Common Object Request Broker Architecture DCOM - Distributed Component Object Model EJB - Enterprise JavaBeans GGF - Global Grid Forum GSH - Grid Service Handler GSR - Grid Service Reference GT3 - Globus ToolKit 3.× - GT3 is built on OGSI and Web services GVHD: PGS TS Nguyễn Phi Khứ HV:... trong suốt thời gian sống của service instance Hình dưới minh họa cơ chế hoạt động của naming Hình 1.7: Cơ chế phân giải tên d Service life cycle: Một trong những điểm khác biệt chính giữa Grid service và Web service là Grid service có thể transient (tạo và hủy) OGSI cung cấp cơ chế cho phép các instance khởi tạo, hủy cũng như quản lý thời gian sống của các instance này Service instance có thể quy định... giao diện và file hiện thực để đóng gói thành GAR file - Sử dụng Apache Ant để triển khai GAR file vào bộ chứa dịch vụ lưới (Grid Service Container) cho phép sử dụng dịch vụ (pushlish the service) GVHD: PGS TS Nguyễn Phi Khứ HV: Trần Quốc Cường_CH1301082 Trang 17 Báo cáo môn: Tính toán lưới - Viết file đặc tả yêu cầu dịch vụ phía client Mục đích để kích hoạt thao tác tạo một thể hiện dịch vụ Client sẽ . 2 Báo cáo môn: Tính toán lưới TÌM HIỂU GRID SERVICE I. Giới thiệu: 1. Định nghĩa Grid Service Về mặt định nghĩa, Grid Service là Web Service được thay đổi cho phù hợp với môi trường grid. 2 CÁO CHUYÊN ĐỀ TÍNH TOÁN LƯỚI ĐỀ TÀI: GRID SERVICE GVHD: PGS. TS. Nguyễn Phi Khứ HV thực hiện: Trần Quốc Cường Mã số: CH1301082 Lớp: Cao học khóa 8 TP.HCM – 2014 Báo cáo môn: Tính toán lưới Mục. (lifecycle management). Grid Service cung cấp cơ chế định nghĩa các portType mở rộng. Mọi grid service đều phải thừa kế từ portType chuẩn GridService. Ngoài ra, mỗi grid service có thể thừa kế