Читать онлайн «Введение в технологию Грид»
Автор А. А. Алехин
Федеральное агентство по образованию
Нижегородский государственный университет им. Н. И. Лобачевского
Национальный проект «Образование»
Инновационная образовательная программа ННГУ. Образовательно-научный центр
«Информационно-телекоммутационные системы: физические основы
и математическое обеспечение»
Д. Ю. Лабутин, А. А. Алехин, Д. К. Боголепов
Введение в технологию грид
Учебно-методические материалы по программе повышения
квалификации «Информационные технологии
и компьютерное моделирование в прикладной математике»
Нижний Новгород
2007
Учебно-методические материалы подготовлены в рамках
инновационной образовательной программы ННГУ: Образовательно-
научный центр «Информационно-телекоммуникационные
системы: физические основы и математическое обеспечение»
Лабутин Д. Ю. , Алехин А. А. , Боголепов Д. К. Введение в технологию Грид. Учебно-
методические материалы по программе повышения квалификации «Информационные
технологии и компьютерное моделирование в прикладной математике». Нижний
Новгород, 2007, 128 с. Учебно-методические материалы содержат информацию о принципах построения
инфраструктуры грид, подробное рассмотрение инструментариев GPE и Alchemi, а также
примеры внедрения приложений в среду грид. © Лабутин Д. Ю. , Алехин А. А. , Боголепов Д. К. , 2007
СОДЕРЖАНИЕ
Предпосылки создания и история развития грид ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 5
Грид-платформа Grid Programming Environment (GPE)... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 5
Пример использования GPE... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . 6
Предпосылки появления платформы GPE... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 14
Проблемы существующих реализаций грид-систем... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . 14
Подходы GPE к решению данных проблем ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 16
Основные компоненты платформы GPE и их взаимодействие в процессе
работы... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . 21
Базовые сведения об основных компонентах платформы GPE ... ... ... ... ... ... ... . 21
Клиентская часть платформы GPE... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 24
Expert Client – клиент для опытных пользователей ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 25
Выводы... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 35
Alchemi . NET Framework ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . 36
Лабораторная работа 1 – Разработка нового распределенного приложения для
инструментария Alchemi ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . 36
Введение... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 36
Цель лабораторной работы... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 38
Упражнение 1 – Постановка задачи визуализации функции комплексного
переменного... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . 38
Упражнение 2 – Разработка алгоритма визуализации функций комплексного
переменного... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . 39
Упражнение 3 – Декомпозиция вычислительной схемы на независимые части
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . 42
Упражнение 4 – Разработка распределенного приложения ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 45
Задание 1 – Открытие проекта ComplexVisual ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . 46
Задание 2 – Разработка класса грид-потока ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . 52
Задание 3 – Запуск грид-потоков на локальной машине... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 61
Задание 4 – Тестирование приложения на локальной машине ... ... ... ... ... ... ... . . 67
3
Задание 5 – Запуск грид-потоков в вычислительной грид... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
. 68
Задание 6 – Тестирование приложения в вычислительной грид... ... ... ... ... ... ... 75
Упражнение 5 – Получение сведений о выполняемом распределенном
приложении... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 76
Заключение... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 81
Вопросы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . 83
Упражнения... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 84
Лабораторная работа 2 – Применение модели грид-потоков для внедрения в
грид существующего приложения... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . 84
Введение... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 84
Цель лабораторной работы... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 85
Упражнение 1 – Знакомство с программой трассировки лучей POV-Ray ... ... ... 86
Метод трассировки лучей... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 86
Краткое описание программы MegaPOV ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . 89
Упражнение 2 – Декомпозиция входного набора данных на независимые части
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . 93
Упражнение 3 – Разработка распределенного приложения ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 95
Задание 1 – Открытие проекта DistributedMegaPOV... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . 96
Задание 2 – Разработка класса грид-потока ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . 97
Задание 3 – Разработка класса локального приложения... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 107
Задание 4 – Запуск грид-потоков на локальной машине... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . 111
Задание 5 – Запуск приложения на локальной машине ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 119
Задание 6 – Запуск грид-потоков в вычислительной грид... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 121
Задание 6 – Запуск приложения в вычислительной грид... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 124
Заключение... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 124
Вопросы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 126
Упражнения... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 126
Литература ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 127
4
Предпосылки создания и история развития грид
Для более глубокого понимания концепций инфраструктуры грид рекомендуется
познакомиться с лекцией «Введение в грид», опубликованной в учебно-методических
материалах по программе повышения квалификации «Технологии
высокопроизводительных вычислений для обеспечения учебного процесса и научных
исследований»
Грид-платформа Grid Programming Environment (GPE)
На практике часто встречается ситуация, когда имеется некоторое отлаженное
приложение, но мощностей компьютера, суперкомпьютера или кластера со временем
становится недостаточно или их просто нет (это может быть вызвано, например, ростом
объема входных данных).
