Theo Ian Foster [24], vấn ñề ñặc biệt quan trọng trong lưới tính toán là ñồng hợp tác ñể chia sẻ tài nguyên và giải quyết các yêu cầu trong các tổ chức khác nhau một cách tự ñộng. Việc chia sẻ tài nguyên quy về truy nhập trực tiếp ñến các máy tính, phần mềm, dữ liệu và các tài nguyên khác, ñảm bảo việc giải quyết các bài toán. Để chia sẻ như vậy, ta phải ñiều phối các tài nguyên ñược cung cấp và ñược
36
sử dụng một cách rõ ràng. Các cá nhân hoặc các tổ chức tham gia cung cấp và chia sẻ tài nguyên tạo thành các tổ chức ảo. Các tổ chức ảo cũng bao gồm các nhà cung cấp máy tính, các nhà cung cấp dịch vụ phần mềm, các nhà cung cấp dịch vụ lưu trữ. Buyya [17] chỉ ra rằng vấn ñề nổi bật trong hệ thống tính toán lưới bao gồm: hỗ trợ
các mô hình ứng dụng khác nhau cho phép ñối phó với các tác vụ truyền thông liên tục và phụ thuộc lẫn nhau; hỗ trợ các kiểu mạng khác nhau với các cấu hình ñộng và tĩnh có giá thành dựa trên chất lượng của dịch vụ, chương trình với dữ liệu lớn và bộ lập lịch tốt hỗ trợ việc lựa chọn các dịch vụ dựa trên truy nhập, tốc ñộ, giá thành. Uwe [33] (chuyên gia về các giải thuật lập lịch cho lưới tính toán, như là back-filling và round table), ñã chỉ ra một vài vấn ñề như: khó khăn trong tính toán lý thuyết vì các hàm mục tiêu là quá phức tạp, khó khăn trong mô phỏng, do sự
không ñồng nhất về môi trường tính toán.
Các vấn ñề của hệ thống tính toán lưới bao gồm :
• Quản lý tài nguyên
Mục tiêu của quản lý tài nguyên là cung cấp các cơ chế, các giao thức, các dịch vụ ñể các tổ chức có thể tham gia vào một tổ chức hệ thống tính toán lưới. Kết hợp các tài nguyên tham gia hệ thống tính toán lưới với nhau thành một môi trường.
Đây là những vấn ñề rất phức tạp và khó khăn, phụ thuộc nhiều yếu tố bởi vì : - Các hệ thống máy tính là không ñồng nhất, thường có nền tảng khác nhau như bộ vi xử lý khác nhau, hệñiều hành khác nhau.
- Tốc ñộ mạng ñể kết nối ñến hệ thống tính toán lưới của các tổ chức khác nhau.
- Cơ chế, chính sách của các tổ chức cũng khác nhau.
Ngoài ra, quản lý tài nguyên còn cung cấp các cơ chế, các giao thức, các dịch vụ ñể một tổ chức có thể sử dụng các tài nguyên của hệ thống tính toán lưới nhằm giải quyết các công việc.
37
• Lập lịch
Đây là vấn ñề trọng tâm của hệ thống tính toán lưới, quyết ñịnh phân phối các tài nguyên của lưới tính toán trong môi trường ñồng hợp tác, ñể giải quyết cùng một lúc nhiều bài toán lớn. Một hệ thống tính toán lưới chỉ hiệu quả khi có một bộ lập lịch tốt.
Nhiệm vụ của bộ lập lịch chính là tìm ra tài nguyên phù hợp nhất ñể thực hiện yêu cầu của người dùng. Bộ lập lịch chính là thành phần quan trọng của lưới tính toán, ñóng vai trò lớn trong việc quyết ñịnh thành công của lưới tính toán. Như ñã chỉ ra ở trên, mục tiêu ra ñời của hệ thống tính toán lưới chính là ñể thỏa mãn yêu cầu của những người sử dụng, muốn tính toán những bài toán phức tạp một cách nhanh chóng, chính xác và hiệu quả. Do hệ thống tính toán lưới ñược xây dựng trên cơ sở các hệ thống không ñồng nhất và phân tán về mặt ñịa lý, cho nên số lượng, chủng loại tài nguyên là rất phong phú, ña dạng. Hơn thế, số lượng người sử dụng cũng rất lớn và ai cũng muốn công việc của mình ñược hoàn thành càng sớm càng tốt. Chỉ riêng số lượng tài nguyên và người dùng, chưa nói ñến chủng loại tài nguyên hay nhu cầu phức tạp của người dùng ñã cho thấy mức ñộ phức tạp của bài toán lập lịch [34]. Bản chất của bài toán lập lịch là rất khó, vì nó liên quan ñến giải thuật. Do vậy, ñã có nhiều nhà nghiên cứu trên thế giới quan tâm ñến bài toán này.
Đối với hệ thống tính toán lưới, thực thi trên lưới một ứng dụng là một vấn ñề ñược quan tâm hàng ñầu. Làm thế nào ñể thúc ñẩy khả năng thực thi của lưới tính toán? Kinh nghiệm của nhóm ứng dụng song song và phân tán chỉ ra rằng lập lịch là cơ sở của sự thực thi [11].
Tuy nhiên, mỗi cơ chế lập lịch có thể có kết quả thực thi khác nhau:
- Bộ lập lịch công việc (Job schedulers) - Lập lịch thông lượng cao (high-throughput schedulers) cho phép nâng cao sự thực thi của hệ thống bởi thông lượng tối ưu [33].
38
- Bộ lập lịch tài nguyên (Resource schedulers) cho phép tích hợp nhiều yêu cầu cho việc truy nhập ñến tài nguyên bởi tiêu chuẩn cân bằng tối ưu hoặc sự tận dụng tài nguyên. Cả hai cơ chế lập lịch công việc và lập lịch tài nguyên ñều hướng tới việc nâng cao khả năng thực thi của hệ thống qua thực thi những ứng dụng ảo.
- Bộ lập lịch ứng dụng (Application schedulers) - Lập lịch hiệu năng cao cho phép nâng cao khả năng thực thi của các ứng dụng ảo bởi những công cụ thực thi tối ưu như: thời gian thực hiện ít nhất, các giải pháp làm cho hệ thống tính toán lưới nhanh hơn, hoặc các ứng dụng khác.
Ngoài hai vấn ñề chính nêu trên, ñể hệ thống tính toán lưới trở thành các hệ
thống thực sự, các vấn ñề sau cũng cần ñược giải quyết :
• Cơ chế bảo mật và xác thực trong hệ thống tính toán lưới
Tính xác thực của người tham gia (cung cấp tài nguyên) và người sử dụng hệ
thống là rất quan trọng. Điều này nhằm ñảm bảo việc tham gia hệ thống là không bị
làm giả và người sử dụng hệ thống không chiếm giữ lâu tài nguyên.
Ngoài ra, cơ chế bảo mật rất cần ñược quan tâm, do tính riêng tư của các tổ
chức tham gia, cũng như các vấn ñề mà các tổ chức sử dụng muốn giải quyết. Hơn nữa, các vấn ñề này rất khó khăn và quan trọng bởi tính ña dạng của hệ
thống tính toán lưới: nhiều ñối tượng khác nhau với các mức an toàn khác nhau; nhiều hệ thống khác nhau với cơ chế bảo mật và xác thực khác nhau; nhiều dịch vụ
khác nhau với các phần mềm khác nhau.
• Các chuẩn và giao thức
Trong bất kỳ hệ thống nào, các chuẩn và giao thức cũng là những thành phần cốt yếu ban ñầu. Không có các chuẩn và giao thức, hệ thống không thể tồn tại. Các chuẩn và giao thức quyết ñịnh sự vận hành của hệ thống tính toán lưới. Do vậy, việc phát triển các chuẩn và giao thức trong tính toán là rất cần thiết.
39
• Các công cụ
Công việc quản lý, lập lịch, các chuẩn và giao thức là xương sống của hệ thống tính toán lưới. Tuy nhiên, ñể sử dụng ñược hệ thống, nhất thiết cần phải cung cấp các công cụ cho người sử dụng. Do ñó, việc phát triển các công cụ, tiện ích ñể xây dựng, phát triển và sử dụng các hệ thống tính toán lưới là tối quan trọng [29].
Như phân tích ở trên, quản lý tài nguyên và lập lịch trong hệ thống tính toán lưới là hai vấn ñề cơ bản nhất. Vì vậy, nó ñã và ñang ñược rất nhiều nhà khoa học quan tâm và nghiên cứu.