分布式系统模型北京大学网络与信息系统研究所ppt课件.ppt

分布式系统模型 第四组 GRID 什么是网格网格是构筑在互联网上的一组新兴技术 它将高速互联网 高性能计算机 大型数据库 传感器 远程设备等融为一体 为科技人员和普通老百姓提供更多的资源 功能和交互性 互联网主要为人们提供电子邮件 网页浏览等通信功能 而网格功能则更多更强 能让人们透明地使用计算 存储等其他资源 需要解决的问题 异构性网格由分布在广域网上不同管理域的各种计算资源组成 怎样实现异构机器间的合作和转换是首要问题 可扩展性 要在网格资源规模不断扩大 应用不断增长的情况下 不降低性能 动态自适应性在网格计算中 某一资源出现故障或失败的可能性较高 资源管理必须能动态监视和管理网格资源 从可利用的资源中选取最佳资源服务 网格计算环境的构建层次 网格结点由分布在Internet上的各类资源组成 包括各类主机 工作站甚至PC机 它们是异构的 可运行在Unix NT等各种操作系统下 也可以是上述机型的机群系统 大型存储设备 数据库或其他设备 中间件是网格计算的核心 负责提供远程进程管理 资源分配 存储访问 登录和认证 安全性和服务质量 QoS 等 网格计算环境的构建层次 续 开发环境和工具层提供用户二次开发环境和工具 以便更好地利用网格资源 应用层提供系统能接受的语言 如HPC 和MPI等 可配置其他一些支持工程应用 数据库访问的软件 还可提供Web服务接口 使用户可以使用Web方式提交其作业并取得计算结果 发展现状 Globus项目和Legion项目IBM公司倡导的WebServicesSun以Java为核心推出了相应的J2EE平台规范支持信息网格的关键协议如XML SOAP UDDI WSDL Globus与Legion 是分布的高性能元计算系统 都致力于发现使元计算简单 高速而且方便编程人员和用户使用的途径 Legion设计和构造一个单一虚拟机器的体系结构 它的目标是把处理器 数据系统等以标准的对象形式表现出来 来促进分布式系统软件的设计 提供安全共享对象和共享的名字空间 应用可以设置的容错性 提高的响应时间 更大的吞吐量 Globus的观点 两种技术在某些方面是互相补充的 Globus集中于底层的服务 而Legion集中于高层的编程模型 它们之间存在着很大的重复工作Globus工具包是许多开发的Grid环境产品的基础 而Legion的使用范围相对较小 比较集中 Legion的观点 Globus可以被描述为 一组服务 体系结构 而Legion是一个完整的体系结构 对将来的和不可预见的元计算应用 如果设计者想把它们加入到现有的系统中 两种系统不同实现方式就会有重要的差别 如果设计者打算修改不同的接口和系统 在Globus中是非常困难的 Legion的统一的对象模型使新的应用与现有的系统容易的进行交互 Globus Globus是以美国阿岗国家实验室为主 全美有12所大学和研究机构参与开发的网格项目 Globus对资源管理 安全 信息服务及数据管理等网格计算的关键技术进行研究 开发能在各种平台上运行的网格计算工具软件 Toolkit 帮助规划和组建大型的网格试验平台 开发适合大型网格系统运行的大型应用程序 Globus工具包结构 I WAY GUSTO 资源管理 Globus服务 AWARE 所支持的其他服务和应用层Legion CORBA HPC 执行管理 通信管理 安全管理 信息管理 健康和状态管理 远程数据访问 高级服务 Globus工具包构件 元计算实验床 异构的 分布的设备和网络 Globus元计算抽象机 元计算测试床和实验系统 网络连接的一些有组织的计算网格的结点I WAY和GUSTONationalTechnologyGridTheEuropeanDataGridNASAInformationPowerGrid Globus工具包构件 Globus的核心 是一个构筑网格计算环境的中间件 工具包是模块化的 允许用户按自己的需要定制环境 包含多个模块 每个模块实现一个接口 提供了基本的通信 认证 网络信息和数据存取的基本机制 使用这些机制可以构建各种各样的高层的元计算服务 例如并行编程工具和调度器 Globus工具包构件 续 高级服务 虽然Globus的工具包可以被应用程序直接调用 但仍然可以通过更高层的工具调用来间接调用Globus的核心服务 Globus提供了自己的一些高级服务 可以实现对下一层服务的调用 这些高级服务最终的目标是形成一个Globus的 适应性广域范围资源环境 AWARE Globus也支持其他高级调用 例如基于消息传递的MPI 高级并行编程语言C 远程文件访问系统RemoteI O等 分布式应用的现状 当前的应用程序只能建立在一些有限的通信服务之上 例如在Internet中 应用之间的通信主要是通过TCP连接 而所有其他的服务 包括命名 复制 移动 持久性 容错以及安全性 都不得不自己实现 WWW WWW在TCP协议的基础上实现了自己的通信协议HTTP WWW使用为自己量身定作的基于URL的命名系统 复制只是采用cache的形式做了一定的实现 但因为cache一致协议依赖于网页的属性域 它并不能被其它应用使用 持久性是通过本地文件系统实现的 几乎没有任何措施来解决连接断开和服务器崩溃 安全性是作为HTTP的扩展而实现的 存在的问题 在具体应用中 太多的精力被浪费在一些通用的或标准的服务上 使用不同应用的服务 实现在不同应用之间的互操作变得非常困难甚至不可能 Globe的具体实现目标 提供统一的分布式计算模型支持灵活的实现框架确保广域的可扩展性 Globe对象模型 一个Globe对象是物理上分布的 进程之间通过分布式对象来互相通信和影响 对象是被动的 但多个进程可同时连接一个对象 一个进程引起的对象的状态的改变对其它进程是可见的 每个对象提供一个或多个由一组操作组成的接口 分布的共享对象 对象状态可同时被分割或复制在多台机器上 某个对象的状态和操作完全被这个对象所封装 所有通信协议 复制策略和状态的分布与移动等实现都是对象的一部分 并被隐藏在接口之下 进程调用一个对象的方法 首先要将进程绑定到对象 这个对象的一个接口及实现被放入了进程的地址空间 这种实现称为本地对象 分布式共享对象由不同地址空间的本地对象组成 本地对象 语义对象语义对象是开发者自己建立的唯一对象分布式对象的全局状态是由它的各种语义对象的状态组成的通信对象负责分布式对象中处于不同地址空间的部分之间通信复制对象复制对象依据一定的复制策略负责保证语义对象复本的一致性控制对象负责客户进程的调用 并控制语义对象与复制对象的协作 一个分布对象的实现 Globe与Legion Legion的对象也可以被物理的分布 但它们位于同一个地址空间 导致了通信机制的不同 Globe将对象的一部分载入到客户的地址空间 生成本地对象Legion中调用者向对象发送消息 对象的绑定 实现分布式对象通信 首先要把进程绑定到对象 绑定后 进程就可直接调用对象的方法 也就是说 一个实现了分布式对象接口的本地对象位于请求进程的地址空间 绑定包括两个阶段 找到对象建立接口 如何找到一个对象 名字查询若要找到一个对象 进程必须把这个对象的名字传递给可以处理这个名字的命名服务 这个命名服务返回一个位置无关的 全局唯一的对象句柄 比如一个128位的用来定位对象的数字 位置查询对象句