그리드란 무엇이며 네트워크와 어떻게 다릅니까?
범주: 컴퓨터/네트워크 >> 인터넷
분석:
그리드
1. 그리드의 등장
그리드라는 단어는 PowerGrid에서 유래되었습니다. "그리드"는 형태와 정신이 "전력망"과 유사합니다. 한편으로, 컴퓨터 네트워크는 전력망과 마찬가지로 십자형으로 구성되어 있습니다. 반면에 전력망은 고압선을 사용하여 전국에 분산된 발전소를 연결하여 사용자에게 안정적인 전력 흐름을 제공합니다. 사용자는 플러그를 꽂고 스위치만 켜면 전기를 사용할 수 있으며, 어느 발전소에서 전기가 공급되는지 신경 쓸 필요도 없고, 수력 발전인지, 화력 발전인지, 원자력 발전인지 알 필요도 없습니다. 그리드를 구축하는 목적도 마찬가지다. 인터넷에 분산된 수억 대의 컴퓨터, 메모리, 귀중한 장비, 데이터베이스 등을 결합해 전례 없는 강력한 가상의 슈퍼컴퓨터를 구성해 지속적인 만남을 이룰 수 있기를 바라는 것이다. 증가하는 컴퓨팅 및 스토리지 요구 사항은 정보 세계를 유기적인 전체로 만듭니다.
그리드와 그리드 비교표
전력망: 세탁기를 사용하여 옷을 세탁할 때, 옷을 언제 세탁할지에만 관심이 있습니다. 세탁기에 사용되는 전기가 수력 발전, 화력 발전소 또는 원자력 발전에서 나오는지 여부는 중요하지 않습니다. 당신이 해야 할 일은 플러그를 소켓에 꽂는 것 뿐입니다.
그리드: 컴퓨터 앞에서 일할 때 오로지 하고 싶은 일(계산, 디자인 등)에만 신경 쓴다. 컴퓨터가 어떤 네트워크에 연결되어 있어도 상관없다. , 모든 것을 얻을 수 있습니다. 필요한 컴퓨팅 성능이 저장 용량보다 큽니다.
전력망: 현재 우리의 전력 인프라는 '전력망'입니다. 이는 송전소, 발전소, 변전소, 전선 등을 사용하여 다양한 유형의 발전소를 집에 연결합니다.
그리드: 위의 인프라를 '그리드'라고 합니다. 컴퓨터, 워크스테이션, 서버 및 기타 컴퓨팅 리소스를 연결하고 필요한 사용 메커니즘을 제공하는 것입니다.
그리드: 그리드는 분명합니다. 사용하는 전기가 어디서, 어떻게 나오는지 걱정할 필요가 없습니다.
그리드: 그리드도 분명해질 것입니다. 사용하는 컴퓨터 프로그램과 데이터가 어디에 있는지 걱정할 필요가 없으며 그리드 중간 서버가 작업에 가장 적합한 컴퓨팅 리소스를 할당합니다.
그리드: 그리드는 일반적입니다. 전기는 어디에나 있습니다. 콘센트에 꽂기만 하면 전원이 공급됩니다.
그리드: 그리드도 매우 일반적입니다. 컴퓨터, 노트북, PDA, 휴대폰, 심지어 일반 가전제품까지 그리드 소켓을 통해 그리드에 연결할 수 있습니다.
전력망: 전력망은 공공 시설이므로 전기 사용에 대해서만 비용을 지불하면 됩니다.
그리드: 그리드는 일반 대중에게도 서비스를 제공하려고 노력합니다. 비용을 지불하는 한 그리드의 끝없는 컴퓨팅 리소스와 저장 기능을 즐길 수 있습니다.
참고: 이를 다른 방식으로 표현하면 그리드는 많은 그리드가 있는 거대한 네트워크와 같습니다. 각 그리드는 로컬 그리드이고 각 노드는 컴퓨터입니다. 이 말은 중국에서 유래되었을 수 있습니다.
2. 그리드란 정확히 무엇인가요?
그리드는 끊임없이 발전하고 변화하는 신흥 기술입니다. 현재 학계와 업계에서는 그리드에 관한 많은 연구가 진행되고 있으며, 연구 내용과 명칭도 다양하기 때문에 아직 그리드에 대한 정확한 정의와 내용 포지셔닝이 이루어지지 않은 상태이다. 예를 들어 외신에서는 그리드 관련 기술을 지칭하기 위해 '차세대 인터넷', 'Inter2', '차세대 웹' 등을 자주 사용한다. 그러나 "차세대 인터넷(NGI)"과 "Inter2"는 미국의 두 가지 특정 과학 연구 프로젝트의 이름이며 그리드 연구 목표와 교차하며 연구 내용과 초점이 매우 다릅니다. 기업에서도 Contents Delivery, Service Delivery, e-service, Real-Time Enterprise Computing(RTEC), Distributed Computing Peer-to-Peer Computing(줄여서 P2P), 웹 서비스(Web Services) 등 많은 이름이 사용됩니다. ), 등. 중국과학원 컴퓨팅 기술 연구소 소장인 학자 Li Guojie는 그리드가 실제로 전통적인 인터넷과 웹에 이은 제3의 물결이며 인터넷 애플리케이션의 3세대라고 부를 수 있다고 믿습니다.
그리드는 인터넷을 사용하여 지리적으로 분산된 다양한 리소스(컴퓨팅 리소스, 스토리지 리소스, 대역폭 리소스, 소프트웨어 리소스, 데이터 리소스, 정보 리소스, 지식 리소스 등 포함)를 논리적인 전체로 연결합니다. 슈퍼컴퓨터는 사용자에게 통합 정보 및 응용 서비스(컴퓨팅, 스토리지, 액세스 등)를 제공합니다. 가상 조직은 궁극적으로 이 가상 환경에서 리소스 공유 및 협업을 실현하여 리소스를 완전히 제거합니다. "가장 완전한 정보 구현" "고립된 섬" 나누는.
3. 그리드 기술의 특징과 아키텍처
1. 그리드 기술의 특징
그리드의 특징을 소개하기 전에 먼저 중요한 질문인 그리드는 분산 시스템인가? 사람들은 종종 다음과 같은 또 다른 관련 질문을 하기 때문에 이 질문에 대답해야 합니다. "그리드가 필요한 이유는 무엇입니까? 자원 공유 및 협업을 최대화하는 시스템(예: 세관 신고 시스템, 항공기 예약 시스템)이 이미 많이 있습니다. 작동합니다. 어떻게 작동합니까? 시스템은 그리드와 다릅니까? "
이 질문에 대한 짧은 대답은 다음과 같습니다. 그리드는 분산 시스템이지만 그리드는 기존 분산 시스템과 다릅니다. IBM Global Services와 EDS는 이 분산 분야에서 가장 잘 알려진 회사입니다. 분산 시스템을 구축하는 방법에는 전통적인 방법(EDS 방법이라고 함), ADS(자율 분산 시스템) 방법, 그리드 방법의 세 가지 방법이 있습니다. ADS는 일반적으로 산업 제어 시스템에 사용됩니다. 그리드 방식과 기존 방식의 차이점은 다음 표와 같습니다.
기존 분산 시스템 그리드의 특징
개방형 요구 사항 및 기술에는 확실한 확실성이 있고 폐쇄형 개방형 기술이 있으며, 개방형 시스템
범용 전문 분야, 독점 기술, 일반 기술
중앙 집중화는 통합 계획, 중앙 집중식 제어, 일반적으로 말하면 자연 진화, 비중앙 집중식 제어일 가능성이 높습니다.
사용 모드는 터미널 모드 또는 C/S 모드 서비스 모드인 경우가 많습니다.
표준화된 현장 표준 또는 산업 표준 범용 표준(+ 산업 표준)
플랫폼 애플리케이션 솔루션 플랫폼 또는 인프라
위의 비교를 통해
1. 자원의 최대 공유 및 자원 섬 제거: 그리드는 자원의 최대 공유를 제공할 수 있으며, 정보 섬을 제거하고 응용 프로그램 상호 연결을 실현할 수 있습니다. 그리드는 컴퓨터 네트워크와 다릅니다. 컴퓨터 네트워크는 일종의 하드웨어 연결을 실현하는 반면 그리드는 애플리케이션 수준 연결을 실현할 수 있습니다.
2. 협업 작업: 그리드의 두 번째 기능은 협업 작업입니다. 많은 그리드 노드가 동시에 프로젝트를 처리할 수 있습니다.
3. 범용 개방형 표준, 비중앙화 제어 , 사소한 서비스 품질: 이것은 Ian Foster가 최근 제안한 그리드 테스트입니다. 그리드는 과거 여러 산업, 부서, 회사에서 출시한 소프트웨어 제품과는 다른 국제 개방형 기술 표준을 기반으로 한다.
4. 동적 기능 및 높은 확장성: 그리드는 동적 서비스를 제공하고 변화에 적응할 수 있습니다. 동시에 그리드는 제한적이지 않으며 높은 수준의 확장성을 달성합니다.
2. 그리드의 시스템 특성
그리드가 위에서 언급한 여러 가지 유리한 특성을 가질 수 있는 이유는 그리드 시스템 구조에서 찾을 수 있다. 그리드 아키텍처의 주요 기능은 시스템의 기본 구성 요소를 나누고, 구성 요소의 목적과 기능을 지정하고, 구성 요소 간의 상호 작용을 설명하고, 다양한 구성 요소를 통합하는 것입니다. 과학 연구자들은 몇 가지 합리적인 그리드 아키텍처를 제안하고 구현했습니다. 다음은 현재 광범위한 영향을 미치는 두 가지 그리드 아키텍처, 즉 그리드 프로토콜 아키텍처(Grid Protocol Architecture, GPA)와 컴퓨팅 경제를 위한 그리드 아키텍처(GRACE) 모델을 소개합니다.
OGSA(Open Grid Services Architecture)는 차세대 그리드 아키텍처라고 불리며, 독창적인 '5계층 모래시계 구조'를 기반으로 최신 웹 서비스 기술을 결합한 것입니다. OGSA에는 그리드 기술과 웹 서비스 기술이라는 두 가지 핵심 기술이 포함되어 있습니다.
그리드 컴퓨팅 연구가 심화되면서 사람들은 그리드 아키텍처의 중요성을 점점 더 깨닫고 있습니다. 그리드 아키텍처(Grid Architecture)는 그리드의 각 부분의 기본 구성요소와 기능에 대한 정의와 설명, 그리드의 각 부분의 상호관계 및 통합 방식의 규정, 그리드의 구성 방법에 대한 기술 등을 포함하여 그리드를 구축하는 방법에 관한 기술이다. 그리드의 효과적인 작동 메커니즘. 분명히 그리드 아키텍처는 그리드의 뼈대이자 영혼이며, 그리드의 핵심 기술입니다. 합리적인 그리드 아키텍처를 구축해야만 그리드를 잘 설계하고 구축할 수 있으며 그리드가 효과적으로 작동할 수 있습니다.
OGSA의 가장 눈에 띄는 아이디어는 '서비스'를 중심으로 한다는 것이다. OGSA 프레임워크에서는 컴퓨터, 프로그램, 데이터, 기기 및 장비 등을 포함한 모든 것이 서비스로 추상화됩니다. 이 개념은 통일된 표준 인터페이스를 통해 그리드를 관리하고 사용하는 데 도움이 됩니다. 웹 서비스는 서비스 기반 프레임워크 구조를 제공합니다. 그러나 웹 서비스는 일반적으로 영구적인 서비스에 직면하는 반면, 그리드 애플리케이션 환경에서는 컴퓨팅 작업 실행과 같은 많은 임시 서비스가 일시적입니다. OGSA는 그리드 환경의 구체적인 특성을 고려하여 서비스 검색, 동적 서비스 생성, 서비스 수명주기 관리 등 임시 서비스와 관련된 문제를 해결하기 위해 원래의 웹 서비스 서비스 개념을 기반으로 "그리드 서비스" 개념을 제안했습니다.
OGSA는 그리드 서비스 개념을 바탕으로 그리드 전체를 '그리드 서비스'의 핵심으로 간주하지만, 이 핵심은 정적이지 않고 확장이 가능하며 이는 그리드의 동적 특성을 반영합니다. 그리드 서비스는 인터페이스를 정의하여 다양한 기능을 완성한다. 서비스 데이터는 그리드 서비스 인스턴스에 대한 정보이므로 그리드 서비스는 간단히 "그리드 서비스 = 인터페이스/행동 + 서비스 데이터"로 표현될 수 있다.
현재 그리드 서비스가 제공하는 인터페이스는 여전히 상대적으로 제한적입니다. OGSA는 여전히 지속적인 개선 과정에 있으며 관리, 보안 및 기타 측면의 확장을 고려하는 것입니다.
3. 그리드 프로토콜 아키텍처
Ian Foster는 그리드 구성의 핵심이 표준화된 프로토콜과 서비스라고 믿고 인터넷 프로토콜에 비유하여 2001년에 그리드 컴퓨팅 프로토콜 아키텍처를 제안했습니다(그림 1). 구조에는 주로 다음과 같은 5가지 수준이 포함됩니다.
패브릭: 로컬 리소스를 제어합니다. 물리적 또는 논리적 개체로 구성되며, 가장 많이 공유되는 리소스를 상위 계층에 제공하는 것을 목표로 합니다. 일반적으로 사용되는 물리적 리소스에는 컴퓨팅 리소스, 스토리지 시스템, 디렉터리, 네트워크 리소스 등이 포함되며 논리적 리소스에는 분산 파일 시스템, 분산 컴퓨팅 풀, 컴퓨터 클러스터 등이 포함됩니다. 구조 계층 구성 요소의 기능은 상위 수준 요구 사항의 영향을 받습니다. 기본 기능에는 리소스 쿼리 및 리소스 관리의 QoS 보장이 포함됩니다.
연결 레이어(Connectivity): 편리하고 안전한 통신을 지원합니다. 이 계층은 그리드 내 보안 통신과 인증, 권한 부여 제어를 위한 핵심 프로토콜을 정의합니다. 리소스 간 데이터 교환, 권한 인증, 보안 제어 등이 모두 이 계층에서 제어됩니다. 이 계층 구성 요소는 Single Sign-On, 프록시 위임, 로컬 보안 정책과의 통합, 사용자 기반 신뢰 정책과 같은 기능을 제공합니다.
자원 계층(Resource): 단일 자원을 즐기세요. 이 계층은 연결 계층의 통신 및 인증 프로토콜을 기반으로 구축되어 보안 세션, 리소스 초기화, 리소스 운영 상태 모니터링, 리소스 사용 통계 등의 요구 사항을 충족하고 구성 계층 기능을 호출하여 로컬 리소스에 액세스하고 제어합니다.
컬렉션 계층(Collective): 다양한 리소스를 조정합니다. 이 계층은 가상 조직의 애플리케이션에서 공유하고 호출하기 위해 리소스 계층에서 제출한 제어된 리소스를 함께 가져옵니다. 이 계층의 구성 요소는 디렉터리 서비스, 리소스 공동 작업, 리소스 모니터링 및 진단, 데이터 복제, 로드 제어, 계정 관리 및 기타 기능을 포함한 다양한 공유 동작을 구현할 수 있습니다.
애플리케이션 레이어(Application): 그리드 상의 사용자를 위한 애플리케이션 레이어입니다. 애플리케이션 계층은 가상 조직 환경에 존재합니다. 애플리케이션은 각 계층의 API(애플리케이션 프로그래밍 인터페이스)를 통해 해당 서비스를 호출한 후 서비스를 통해 그리드의 리소스를 동원하여 작업을 완료합니다. 그리드 애플리케이션 개발을 촉진하려면 그리드 컴퓨팅을 지원하는 대규모 기능 라이브러리를 구축해야 합니다.
4. 오늘날 그리드의 적용
국내외에서 가장 널리 사용되는 것은 일부 대규모 대학의 컴퓨팅 그리드(컴퓨팅 자원의 궁극적인 공유를 달성하기 위해)일 수 있습니다. 컴퓨팅 리소스는 간단히 말해서 컴퓨팅 성능, CPU입니다. 컴퓨팅 리소스의 최대 공유는 CPU 컴퓨팅의 최대 공유입니다. 사람들은 일반적으로 Linux를 실행하는 수십 대의 컴퓨터가 있는 클러스터(컴퓨터실이라고도 함)의 컴퓨터를 로컬 그리드에 연결합니다. 이는 마치 수십 대의 컴퓨터를 슈퍼컴퓨터로 연결한 것과 같으며, 당연히 컴퓨팅 성능도 크게 향상됩니다. 이러한 종류의 로컬 컴퓨팅 그리드는 주로 일부 과학 연구에 사용됩니다. 예를 들어 생물학. 생명과학 연구자가 실험 결과를 분석하는 데 도움이 되는 고성능 컴퓨팅 리소스가 필요할 때 이러한 분석 실험 프로그램을 그리드에 제출하면 그리드는 계산을 통해 해당 연구자에게 결과를 반환합니다. 계산 결과는 일부 이미지(렌더링) 또는 일부 데이터일 수 있습니다. 이러한 계산은 단일 PC(개인용 컴퓨터, 개인용 컴퓨터)에서 실행하는 경우 수개월이 걸리는 경우가 많지만 그리드에서는 하루 또는 이틀 안에 완료할 수 있습니다. 이는 그리드 기술의 가장 직관적인 장점 중 하나입니다. 물론 강력한 컴퓨팅 기능을 갖춘 일부 대규모 호스트(슈퍼메인프레임)도 있지만(자주 언급되는 IBM deepblue는 인간 바둑의 달인 Kasparov를 물리쳤습니다) 이러한 호스트는 너무 비싸고 배포(배포) )은 종종 불편한 계산입니다. SETI@Home의 웹사이트(분산 컴퓨팅 프로젝트인 SETI@Home's는 인터넷상의 컴퓨터를 통해 외계 지능 정보를 검색하고 분산 컴퓨팅에 그리드를 성공적으로 적용합니다. 참조: equn/info/fd01)에서는 세계 IBM의 세계에서 가장 강력한 컴퓨터인 ASCI White는 12테라플롭을 달성할 수 있지만 비용은 1억 달러입니다. 그러나 SETI@HOME은 15테라플롭을 달성하는 데 50만 달러만 사용했습니다.
그리드의 또 다른 중요한 응용 분야는 가상 조직(Virtual Organizations)일 수 있습니다. 이러한 종류의 가상 조직은 특정 프로젝트나 특정 유형의 연구원을 대상으로 하는 경우가 많습니다.
여기서 컴퓨팅 자원, 스토리지 자원, 데이터 자원, 정보 자원, 지식 자원, 전문가 자원의 포괄적인 공유가 가능합니다. 예를 들어, 중국 2008 올림픽 개회식 연구 그룹은 그리드를 사용하여 가상 조직을 구성할 수 있습니다. 이 가상 조직에서는 모든 구성원이 어디에 있든 조직의 공유 리소스(예: 개회식 장소 지도, 개회식 자금, 개회식 프로그램 목록)에 액세스할 수 있는 권리가 있으며 다른 장소에 있는 가상 조직의 구성원과 통신할 수 있습니다. 의사소통하다. 이 가상 조직은 마치 올림픽 개막식의 모든 자원과 정보, 인력을 가상의 공간에 모아 사람들이 다른 문제를 고려하지 않고 개막식 프로젝트에만 집중할 수 있게 해주는 것과 같다. 일례에 따르면, 리즈 대학교, 옥스퍼드 대학교, 요크 대학교, 셰필드 대학교 간의 협력인 DAME 프로젝트는 가상 조직의 연구 및 적용에 전념하고 있습니다. DAME 아키텍처는 항공기 결함의 신속한 감지 및 수리를 위해 이들 4개 대학이 공동으로 구축한 WRCG(White Rose Computational Grid)에 사용됩니다.