Luận Văn Nghiên cứu phát triển ứng dụng trên Grid

Mở đầu

Hiện nay, Mạng lưới tính toán (Grid Computing) đang là “điểm nóng” công nghệ trên các diễn đàn công nghệ thông tin trên khắp thế giới. Trên thế giới, công nghệ Grid (Grid Technologies) đang được giới khoa học – công nghệ nghiên cứu, phát triển sôi nổi. Grid Computing hiện đang là nền tảng công nghệ chủ đạo của mạng Internet thế hệ mới, giữ vai trò giống như giao thức TCP/IP đối với mạng Internet hiện nay.
Ở Việt Nam hiện nay, Grid Computing đang còn là một vấn đề khá mới mẻ. Đã có một số nhóm, tổ chức nghiên cứu về Grid Computing, tuy quy mô và điều kiện nghiên cứu còn rất hạn chế. Nhận thấy những ý nghĩa thiết thực của Grid Computing có thể mang lại trong tương lai, nhóm sinh viên chúng tôi quyết định đi vào nghiêu cứu Grid Computing về công nghệ và phát triển ứng dụng mang tính thực tiễn trong cuộc sống.
Các chương trình chạy trên môi truờng mạng lưới có một số ưu điểm nổi trội hơn so với các chương trình chạy trên máy tính thông thường. Chẳng hạn như: thời gian xử lý công việc ngắn hơn nhờ khả năng tính toán song song, hiệu suất sử dụng tài nguyên tính toán cao hơn nhờ khả năng phân tán tài nguyên. v.v . Với những ưu điểm đó của các chương trình Grid, chúng tôi nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu phát triển ứng dụng trên Grid”.
Đề tại được chia thành các chương, nội dung chính của các chương gồm có:
Chương 1: Cơ bản về Grid Computing?
Chương này giới thiệu khái niệm Grid Computing để có thể hình dung được thế nào là Grid Computing vàcác khả năng mà Grid Computing có thể thực hiện được.
Chương 2: Các thuật ngữ và khái niệm
Grid Computing là lĩnh vực công nghệ khá mới mẻ nên xuất hiện nhiều thuật ngữ mới. Để có thể đi sâu vào nghiêu cứu Grid, chương này giới thiệu các thuật ngữ và khái niệm được dùng trong Grid.
Chương 3: Người dùng trong mạng Grid Computing
Chương này mô tả các cấp độ người dùng trong mạng Grid.
Chương 4: Một số chuẩn trong môi trường Grid
Chương này giới thiệu một số công nghệ chuẩn trong Grid Computing.
Chương 5: Tổng quan về dịch vụ Web
Dịch vụ Web là cơ sở cho dịch vụ Grid. Chương này giới thiệu các công nghệ của dịch vụ Web.
Chương 6: Cơ chế tài nguyên của dịch vụ Web - WSRF
Chương này giới thiệu một chuẩn của dịch vụ Grid, đó là WSRF
Chương 7: An ninh trong Mạng Grid
Bảo mật là vấn đề quan trọng trong mạng Grid Computing. Chương này đề cập đến những yêu cầu trong vấn đề bảo mật của Grid Computing
Chương 8: Các thành phần của Globus Toolkit 4.0
Globus Toolkit 4.0 là công cụ nền tảng để phát triển các ứng dụng Grid, đang được sử dụng phổ biến hiện nay. Chương này giới thiệu một số thành phần của bộ công cụ này.
Chương 9: Cài đặt và cấu hình Globus Toolkit 4.0
Chương này hướng dẫn cài đặt bộ công cụ Globus Toolkit 4.0.
Chương 10: Các bước lập trình một chương trình Grid
Chương này giới thiệu các bước tiến hành xây dựng một chương trình Grid.
Chương 11: Tự xây dựng một dịch vụ Grid: Bài toán Số nguyên tố
Chúng tôi xây dựng một ứng dụng mang tính thực tiễn, đó là bài toán: Số nguyên tố.
Mỗi thành viên trong nhóm thực hiện một số chương nhất định, cụ thể như sau:
· Từ Chương 1 đến Chương 3: Ngô Cao Cường.
· Từ Chương 4 đến Chương 7: Trần Thiện Thịnh.
· Từ Chương 8 đến Chương 10: Lê Bá Dũng.
· Chương 11: Chương trình Số nguyên tố được tất cả các thành viên cùng thiết kế và cùng tìm hiểu thuật toán. Các module chương trình được phân chia như sau:
· Ngô Cao Cường viết các module quản lý các tài nguyên trong Service bao gồm các lớp: PrimeResource, PrimeFactoryService và PrimeResouceHome.
· Lê Bá Dũng viết các module tìm kiếm và phân phối các công việc trong Service bao gồm các lớp: PrimeService và PrimePKC.
Trần Thiện Thịnh viết chương trình Client.Tóm tắt

Trong vài năm trở lại đây tính toán mạng lưới (Grid computing) đã phát triển mạnh mẽ, mở ra các giải pháp mới cho các ứng dụng đòi hỏi khả năng tính toán lớn. Grid computing có thể được sử dụng cho các bài toán nghiên cứu về sinh học, y học, vật lí, hóa học cũng như các ứng dụng trong phân tích và đánh giá tài chính, khai phá dữ liệu, các ứng dụng trong chính phủ điện tử và rất nhiều các loại ứng dụng khác.
Trong khóa luận tốt nghiệp này, chúng tôi trình bày một cách tổng quan về công nghệ Grid computing như ưu nhược điểm, các mô hình kiến trúc và công nghệ liên quan. Trên cơ sở đó đi sâu vào tìm hiểu quy trình xây dựng và triển khai một ứng dụng trên môi trường Grid computing dựa trên nền tảng của bộ công cụ Globus Toolkit phiên bản 4.0. Để lấy ví dụ, chúng tôi trình bày chi tiết các bước để triển khai một ứng dụng có sẵn – Math Service và chi tiết các bước xây dựng cũng như triển khai một ứng dụng mới – Bài toán tìm số nguyên tố Merssene.

Mục lục​ 136227815" Lời cảm ơn. i
136227816" Tóm tắt ii
136227817" Bảng các ký hiệu viết tắt ix
136227818" Mở đầu. 1
136227819" Chương 1. Cơ bản về Grid Computing. 4
136227820" 1.1. Grid Computing là gì?. 4
136227821" 1.2. Lợi ích của Grid Computing. 5
136227822" 1.2.1. Khai thác tài nguyên xử lý. 5
136227823" 1.2.2. Khả năng xử lý song song. 6
136227824" 1.2.3. Sự cộng tác các tài nguyên ảo và tổ chức ảo. 6
136227825" 1.2.4. Sự truy cập tới các tài nguyên khác. 7
136227826" 1.2.5. Cân bằng tài nguyên. 8
136227827" 1.2.1. Độ tin cậy. 9
136227828" 1.2.2. Khả năng quản lý. 10
136227829" Chương 2. Các thuật ngữ và khái niệm 12
136227830" 2.1. Các kiểu tài nguyên. 12
136227831" 3.1.1. Tài nguyên tính toán. 12
136227832" 3.1.2. Kho lưu trữ. 12
136227833" 3.1.3. Truyền thông. 13
136227834" 3.1.4. Phần mềm và bản quyền. 13
136227835" 3.1.5. Các thiết bị đặc biệt, sức chứa, kiến trúc và quyền hạn. 14
136227836" 2.2. Công việc và ứng dụng. 14
136227837" 2.3. Lập lịch, đặt chỗ, và quét dọn. 15
136227838" 2.4. Các gói phần mềm grid. 16
136227839" 3.4.1. Gói quản lý. 16
136227840" 3.4.2. Gói lập lịch. 17
136227841" 3.4.3. Các gói truyền thông. 18
136227842" 3.4.4. Gói quan sát và đo đạc. 18
136227843" 2.5. Các cấu hình mạng grid. 18
136227844" Chương 3. Người dùng trong mạng Grid Computing. 21
136227845" 3.1. Người dùng bình thường. 21
136227846" 3.1.1. Tham gia vào grid và cài đặt các phần mềm 21
136227847" 3.1.2. Đăng nhập vào grid. 21
136227848" 3.1.3. Truy vấn và đưa công việc. 22
136227849" 3.1.4. Cấu hình dữ liệu. 22
136227850" 3.2. Nhà quản trị 22
136227851" 3.2.1. Cài đặt 23
136227852" 3.2.2. Quản lý người dùng. 23
136227853" 3.2.3. Chứng thực. 23
136227854" 3.2.4. Quản lý tài nguyên. 24
136227855" Chương 4. Một số chuẩn trong môi trường Grid. 25
136227856" 4.1. Kiến trúc dịch vụ Grid mở - Open Grid Services Architecture (OGSA). 25
136227857" 4.2. Cơ sở hạ tầng của dịch vụ Grid mở - Open Grid Service Infrastructure (OGSI) 26
136227858" 4.3. GridFTP. 27
136227859" 4.4. Cơ chế tài nguyên của dịch vụ Web – Web service resource framework. 27
136227861" 4.5. Một số chuẩn của dịch vụ Web. 28
136227862" 4.6. Tổng kết chương. 29
136227863" Chương 5. Tổng quan về dịch vụ Web. 30
136227864" 5.1. Ưu điểm của dịch vụ Web so với các công nghệ khác. 30
136227865" 5.2. Nhược điểm khi dùng dịch vụ Web. 31
136227866" 5.3. Lời gọi dịch vụ Web điển hình. 31
136227867" 5.4. Địa chỉ dịch vụ Web. 32
136227868" 5.5. Kiến trúc dịch vụ Web. 32
136227869" 5.6. Ứng dụng dịch vụ Web. 33
136227870" 5.7. Các bước để gọi một dịch vụ Web. 34
136227871" 5.8. Tổng kết chương. 35
136227872" Chương 6. Cơ chế tài nguyên của dịch vụ Web – Web service resource framework. 36
136227873" 6.1. Quản lí trạng thái tài nguyên trong dịch vụ Grid. 36
136227874" 6.1.1. Dịch vụ Grid là gì 36
136227875" 6.1.2. Những yêu cầu của dịch vụ Grid theo chuẩn OGSA 37
136227876" 6.2. Chuẩn WSRF. 37
136227877" 6.2.1. Khái niệm WS-Resource. 38
136227878" 6.2.2. Các thành phần trong WSRF. 39
136227879" 6.3. Tổng kết chương. 40
136227880" Chương 7. An ninh trong mạng Grid. 41
136227881" 7.1. Các yêu cầu về an ninh trong mạng lưới 41
136227882" 7.2. Cơ sở hạ tầng an ninh của mạng lưới 43
136227883" 7.2.1. Truy cập vào mạng lưới 44
136227884" 7.2.2. Xác thực và quyền hạn. 44
136227885" 7.3. Tổng kết chương. 45
136227886" Chương 8. Các thành phần của Globus Toolkit 4.0. 46
136227887" 8.1. Tổng quan về Globus Toolkit 4.0. 46
136227888" 8.2. Các thành phần thường trực. 46
136227889" 8.2.1. Java WS Core. 47
136227890" 8.2.2. C WS Core. 47
136227891" 8.2.3. Python WS Core. 47
136227892" 8.3. Các thành phần bảo mật 47
136227893" 8.3.1. Thẩm định và cấp phép WS. 48
136227894" 8.3.2. Thẩm định và cấp phép Pre-WS. 48
136227895" 8.3.3. Dịch vụ cấp phép cộng đồng (Community Authorization Service - CAS) 48
136227896" 8.3.4. Dịch vụ uỷ quyền. 48
136227897" 8.3.5. SimpleCA 48
136227898" 8.3.6. GSI-OpenSSH 48
136227899" 8.4. Các thành phần quản lý dữ liệu. 49
136227900" 8.4.1. GridFTP. 49
136227901" 8.4.2. Truyền Tệp tin cậy (Reliable File Transfer - RFT). 49
136227902" 8.4.3. Dịch vụ mô hình hoá địa chỉ (Replica Location Service - RLS). 50
136227903" 8.4.4. Dịch vụ sao lưu dữ liệu (Data Replication Service - DRS). 50
136227904" 8.4.5. Các dịch vụ kiểm tra và khám phá thông tin (Monitoring and Discovery Services - MDS) 51
136227905" 8.4.6. Index service. 51
136227906" 8.5. Các thành phần quản lý thi hành. 51
136227907" 8.5.1. WS GRAM . 51
136227908" Chương 9. Cài đặt và cấu hình Globus Toolkit 4.0. 52
136227909" 9.1. Download Globus Toolkit 4.0. 52
136227910" 9.2. Mô hình môi trường mạng Grid. 52
136227911" 9.3. Cài đặt Globus Toolkit 4.0. 54
136227912" 9.3.1. Cài đặt các phần mềm yêu cầu cho Globus Toolkit 4.0. 54
136227913" 9.3.2. Cấu hình môi trường Linux cho Globus Toolkit 4.0. 55
136227914" 9.3.3. Cài đặt Globus Toolkit 4.0. 56
136227915" 9.4. Cấu hình và thử nghiệm môi trường Grid. 58
136227916" 9.4.1. Cấu hình các biến môi trường. 58
136227917" 9.4.2. Cấu hình bảo mật 58
136227918" 9.4.3. Cấu hình Java WS Core. 63
136227919" 9.4.4. Cấu hình và kiểm tra GridFTP. 64
136227920" 9.5. Gỡ bỏ Globus Toolkit 4.0. 65
136227921" Chương 10. Các bước lập trình một chương trình Grid. 66
136227922" 10.1. Giới thiệu sơ lược về chương trình Math Service. 66
136227923" 10.2. Các bước lập trình chương trình Math Service. 66
136227924" 10.2.1. Bước 1: Định nghĩa giao diện dịch vụ. 67
136227925" 10.2.2. Bước 2: Thực thi dịch vụ. 70
136227926" 10.2.3. Bước 3: Định nghĩa việc triển khai dịch vụ. 73
136227927" 10.2.4. Bước 4: Biên dịch và tạo tệp GAR 74
136227928" 10.2.5. Bước 5: Triển khai dịch vụ. 75
136227929" 10.3. Chạy thử chương trình Math Service. 76
136227930" Chương 11. Tự xây dựng một dịch vụ Grid: Bài toán số nguyên tố. 78
136227931" 11.1. Giới thiệu công cụ phát triển. 79
136227932" 11.1.1. Giới thiệu công cụ GT4IDE 80
136227933" 11.1.2. Cài đặt GT4IDE 80
136227934" 11.2. Tạo project GT4 với GT4IDE 81
136227935" 11.3. Thuật toán tìm số nguyên tố Mersenne. 83
136227936" 11.3.1. Các khái niệm và mệnh đề. 84
136227937" 11.3.2. Một số thuật toán tiêu biểu. 84
136227938" 11.3.3. Lựa chọn thuật toán. 87
136227939" 11.4. Phân tích và thiết kế bài toán. 88
136227940" 11.4.1. Mô tả hệ thống. 88
136227941" 11.4.2. Phân tích hệ thống. 90
136227942" 11.4.3. Thiết kế hệ thống. 92
136227943" 11.5. Kết quả thử nghiệm 98
136227944" 11.5.1. Viết mã chương trình. 98
136227945" 11.5.2. Giao diện của chương trình client: 100
136227946" 11.5.3. Biên dịch và chạy chương trình. 100
136227947" 11.6. Kết luận về bài toán Số nguyên tố. 102
136227948" Kết luận. 103
136227949" Tài liệu tham khảo. 104