Grid（System） – ウィキペディア、無料​​百科事典

グリッドコンピューティング （ポーランドでは時々誤って呼ばれます コンピューターメッシュ そして正しく ネットワーク処理 ^[初め] ） – さまざまなコンピューターと接続されたコンピューターネットワークの制御下でリソースを管理するシステムは、一般的な目的のオープンプロトコルとインターフェイスを使用します ^[2] （リソースの発見とアクセス、承認、認証）、適切な品質サービスを提供します（QoS、より高いレベルのサービスを提供します）。

グリッドテクノロジーの目標は、さまざまな種類のリソースを共有する膨大な量の複合的な不均一なシステムから、シンプルでありながらも優れた強力な仮想コンピューターを作成することです。トランスミッションバンドのより大きな幅の可用性とともにリソースを共有するための新しい基準は、グリッド計算における大きな進化のステップの機会です。一般的な意味では、「グリッドコンピューティング」とは、公共サービスとして扱われるデータ処理を意味します。言い換えれば、データが保存されている顧客や、どのコンピューターが注文を実行するかは重要ではありません。一方、サービスプロバイダーから見たグリッドコンピューティングの概念は、リソースの割り当て、情報の共有、および高可用性を確保する必要性を意味します。

この概念は、ANLで働く科学者であるシカゴ大学の教授であるイアン・フォスターによって最初に使用されました。 アルゴンヌ国立研究所 ）。このアイデアは常に進化しており、潜在的なアプリケーションの新しい領域が見つかりました。

グリッドは、従来のドメインの境界を越えたクラスターのアイデアの開発です。

Seti@Home Initiative（英語 地球外のインテリジェンスを検索します ）、宇宙での生命の痕跡の検索を加速することを目的としています。コンピューターの所有者は、データの断片（RadioTelescopesによって受信された信号）をダウンロードし、独自の計算（無料のCPUサイクルを使用）から自由時間に計算を実行できます。この問題に対するこの革新的なアプローチにより、世界中に散らばっている数百万のコンピューターの同時使用が可能になりました。このようにして、信号の潜在的に興味深い断片を特定することが可能でした。これは、さらなる分析にさらされます。

Gridaリソースは、さまざまな組織が管理できます。リソース共有は、特定の組織で使用されるローカルリソース管理ポリシーに従っています。

リソースには、少なくとも次の機能のいくつかがあります。

リソースの共有 [ 編集 | コードを編集します ]

グリッド環境の物理的な層は、組織化されたVOの多くの組織のハードウェアリソースであり、そのような構造を共同作成したいという欲求を表現します。

ハードウェアレイヤーの上にプログラム層がある必要があります。これにより、リソースを共有および共有できるようになり、リソースの使用からVOメンバーを解決できます（ 会計 ）。

リソースへの透明なアクセス [ 編集 | コードを編集します ]

グリッドシステムユーザーは知る必要がありません：

• 彼が必要とするデータが取られる場所から、
• どのサーバーでその計算が実行されるか、
• インフラストラクチャの正確な断片は、そのタスクの実行に関与します。

アクセスインターフェイス（ポータルなど）とは別に、ハードウェアとプログラムのインフラストラクチャ全体をユーザーから隠して、タスクを簡単に注文して結果を受信できるようにする必要があります。

グリッドシステムの特性 [ 編集 | コードを編集します ]

• 彼は、リソースの自律性に重点を置いています（リソースに対するローカルな制御がローカルアクセスポリシーを維持することを可能にします）。リソースは中央に管理されていません。そうしないと、ローカルリソース管理システム（SGE、LSF、PBSなど）です。
• グリッドリソースは、コンピューターとネットワークだけでなく、特殊なデバイス、データセットでもあります。
• Gridはユーザーに焦点を当てており、リソースホルダーの観点からだけでなく、主にシステムの使用ではなく、アプリケーションを最適化するためにタスクを注文するユーザーの観点から見られます。
• 標準およびオープンプロトコルを使用します。それ以外の場合は、専用の閉じたシステムを扱っています。
• 非自明のサービス（適切なQoS）を提供し、ユーザーから専門的な知識と複雑な手順を必要とすることはできません。

世界中に分散している多くの組織が、それぞれにコンピューター、ソフトウェア、専門の機器、貴重なデータなど、測定などを想像してください。これらの組織はどれもすべての最新の技術的成果を購入する余裕はありません。それぞれが特定のサブセットを持ち、異なる時間でさまざまな強度で使用しています。

グリッドを作成する目的は、相互交換の組織、たとえば、ローカルアクセスおよびセキュリティポリシーを維持しながら、コンピューティングパワーやその他のリソースを可能にすることです。仮想組織（VO、英語はこのように作成されます。 仮想組織 ）。

大規模な問題の解決 [ 編集 | コードを編集します ]

グリッドは、マルチプロセッサのスーパーコンピューターまたはローカルコンピュータークラスターによって許可されるよりもはるかに大きな範囲で大規模な解決を許可することです。

仮想組織の一部として独自のリソースを共有することで、定期的にそのすべてのリソースにアクセスできます。 オンデマンド ）。

グリッドコンセプトの最も有名な実現は、LegionとGlobus Toolkitです。

Globus Toolkitは、中間層ソフトウェア（英語です ミドルウェア ）Globe Alliance Projectの一部として開発されました。このプロジェクトの目的は、グリッドアプリケーションを実行および作成するために環境を提供することです。さらに、この環境で必要なサービスのサンプル実装は、プロジェクトの一部として発生します。 Globus Toolkitは、参照実装と見なされます。

グリッドネットワークのアーキテクチャと実装 [ 編集 | コードを編集します ]

技術 グリッドコンピューティング これは、さまざまなアーキテクチャ、プラットフォーム、物理的な場所など、データリソースをMetasystemに接続するという考え方に基づいており、作成された仮想組織（VO、English）内でローカルアクセスおよびセキュリティルールを維持しています。 仮想組織 ）。したがって、グリッドネットワーク技術を使用するには、包括的な接続システムと高度なソフトウェアインフラストラクチャの作成が必要です。グローバルグリッドフォーラムとオアシス組織は、グリッドコンピューティング技術の開発基準を扱います。

グリッド環境のアーキテクチャは、OGA標準で定義されています（英語 オープングリッドサービスアーキテクチャ ）、ogsi（ オープングリッドシステムインフラストラクチャ ） と WSRF （ Webサービスリソースフレームワーク ）ネットワークインターフェイスの要件と、ネットワークサービスを使用した環境向けのソフトウェアを構築する方法を決定します。インターネットに似たアーキテクチャです。最低層は、組織のハードウェアリソース（コンピューター、データストレージシステム、ネットワーク、クラスター）によって作成されます。リンクレイヤーは、通信プロトコルと認証プロトコルを定義します。次のレイヤーは、制御プロトコルとローカルネットワークリソースへの安全なアクセスを定義します。グローバルグリッドリソースを共有および共有するためのメカニズムを提供する高層。

最高はアプリケーションレイヤーで、ユーザーのソフトウェアおよびアクセスポータルです。これは、実際にはユーザーに見える唯一のレイヤーです。分散環境で協力を提供し、ネットワークのさまざまな要素の統合を可能にするすべてのサービスのチームは、SO -Calledを作成します中間ソフトウェア。これは、ユーザーアプリケーションと外部データベースまたはサーバー間の通信を可能にするブリッジである一種の仲介ソフトウェアです。

グリッドの概念の最も知られている実現には含まれます レギオン 、グローブ、ユニコア、グローブ。これらは、中間ソフトウェアの機能を実行するプログラミングプラットフォームです。例えば Globus Toolkit 、Globus Alliance Projectの一部として開発されたものは、基本的なサービスの実装を可能にするいくつかのモジュールで構成されるパッケージであり、グリッドテクニックでの作業を可能にします。 Globus Toolkitには、リソースの検索と監視、セキュリティの確保、ユーティリティデータの送信、または通信などの機能を実行するプログラムが含まれています。モジュールパッケージの形式での実装とは異なり、Legionソフトウェアは統一されたアーキテクチャに基づいており、すべての機能が1つのモデルに基づいて構築されています。すべての新しいアプリケーションは、既存のプログラミングインターフェイスに含まれています。このソリューションにより、システムの残りの部分との新しいモジュールと効果的な協力が可能になります。

グリッドインフラストラクチャの実装では、最も人気のあるプログラミング技術と言語は、オブジェクト指向モデルとネットワークサービスの提供に基づくものです。 Microsoft Net Framework（.NET）は、Grid Technikネットワーク用に最も一般的に使用されるソフトウェアに属します ^[必要] 。これは、Microsoftが開発したプログラミングプラットフォームで、開始環境（CLR、英語をカバーしています。 一般的な言語ランタイム ）およびアプリケーションの標準機能を提供するクラスライブラリ。上記の手法を使用する例はソフトウェアです アルケミ – グリッド自体とその上で動作するアプリケーションの作成を容易にするプログラミングスケルトン。他のテクニックは、Javaと彼女の派生ジニです。 Javaプログラミング言語は、グリッドシステムの作成に適したオブジェクト指向言語と、Gridaで作業するプログラムです。重要なことに、それに記載されているプログラムは、それらが実行されるオペレーティングシステムとは無関係です。ただし、ジニテクニックは、次のような機能も提供します：サービスの検出（英語 サービスの発見 ）、イベント、分散リソース管理システム、およびセキュリティを確実にした通知システム。このため、グリッドコンピューティングシステムの作成に役立つ優れたテクニックです。 JavaとJiniのテクニックを使用して構築されたグリッドの例はJgridです。

グリッドネットワークの安全性 [ 編集 | コードを編集します ]

グリッドコンピューティングネットワーク環境では、主要な要件は間違いなくセキュリティであり、特にユーザーの観点から、許可、認証、可用性の確実性、データの整合性などのメカニズムが必要になります。ユーザーによるタスクを実行する場合、コミュニケーション「メッセージの合格」の形式がほとんど必要です ^[a] 。それは短期または長期的な関係になる可能性があります。ただし、あらゆる状況では、アプリケーションは完全な安全機能を使用して設計する必要があります。また、コンピューティングネットワークに属する組織の一部として、高いセキュリティを作成する必要があります。集中型システムは非常に非現実的になります。インフラストラクチャは、どこでも1回の許容可能なログインを可能にするように作成され、グローバルネットワーク全体のアクセス権をローカルに制御できます。

同時に、各ネットワークノードには、内部ネットワーク要素間の通信を可能にする安全ブロックがあります。これは、グリッドがソフトウェアと物理的なコンピューターハードウェアの組み合わせであり、その場所がユーザーに知られていないためです。ユーザーが特定のプロセッサでいくつかの作業を行いたい場合、彼は、彼のプライベートデータとアプリケーションが望ましくない人には利用できず、送信中に変更されないことを確認する必要があります。それ以外の場合、ユーザーと管理者は、他の人の悪意のある活動のリスクが高くなります。

安全な通信を必要とするコンピューティングネットワークで発生するケースは次のとおりです。

1. タスクの即時パフォーマンス – ユーザー側のコンピューティングネットワークのこの基本的な要件では、リモートホストがタスクコードが既に利用可能であるタスクを実行するか、リクエストの一部として送信されます。タスクは計算のみをリモートで実行し、可能であれば、一時的なリモートメモリのみを使用します。安全要件は次のとおりです。ダブル認証、タスクを受け入れるプロセスは、カウントプロセッサの信頼できるローカルプロセスとして起動する必要があります。
2. 高度な計画を必要とするタスクを実行し、女王化。
3. 実行されたタスクの監督。
4. Web上の情報へのアクセス。
5. 安全パラメーターの変更。

グリッドネットワークでの作業の再開 [ 編集 | コードを編集します ]

グリッドネットワークシステムは、完璧なエラー検出が不可能であるため、完全な妥協を得ることが不可能な非同期過剰分布システムの典型的な例です。

ネットワークは、物理的または論理的に接続された多くのノット（ホスト、ルートなど）で構成されています。これらのノードには通常、独自のエラー検出システムがあり、情報ステータスはSNMPツールで送信できます。今日のインターネットは、トポロジーとネットワーク接続の意味が異なる多くの層のモデルとして提示されています。 IPレイヤーでは、接続エラー検出は、OSPFやIS-ISなどのプロトコルによってルーター間で言及された周期的な「ハロー」メッセージによって取得されます。

ARQアルゴリズムなどの過剰なメカニズム（英語 自動リピートリクエスト ）TCPでは、長すぎる遅延、伝送エラー、カプセル化エラーなどの一時的な問題に対処することが推奨されます。ただし、ラインの切断やノードへの損傷などの永続的な損傷の場合、物理リソース（ノード、伝送媒体）の過剰が望ましいです。一定の損傷に対処できるネットワークは、生き残ったネットワークです（英語 生存可能なネットワーク ）。生存可能なネットワークの基本的な要件は、それらのトポロジーが少なくとも2パドリングしているため、基本的なパスを失った場合に予備のパスを使用できることです。実際、2つのパスを同時に失う可能性は無視できるため、個々のパスへの損傷のみが考慮されます。ノード内の余分な機器は通常、ノード損傷で行われます。

サバイバルネットワークに使用される手法は、2つのカテゴリに広く分類できます。 ^[b] （ 事前に保護された保護 ）または動的な再生 動的回復 ）。外挿と比較して、再生ははるかに効率的ですが、長持ちします。再生の追加の利点は、そのスケーラビリティです。同時に、再生は、損傷を検出した後に再構築の試みの後、常に接続の再確立を保証するとは限りません。

効率的な過剰ネットワークは、基準に従って設計する必要があります。

1. 再構成プロセスはできるだけ速く、中断後のサービスは、可能な限り短い時間で復元する必要があります。
2. 損傷中のネットワークの品質の完全な低下は、できるだけ低くする必要があります。
3. エラー操作に関連するネットワーク管理コストは、できるだけ少ない必要があります。

2つの基本的な外挿：

1. 専用パスの保護 – これは1 + 1パスの図であり、信号が同時に輸送され、受信機がより良い信号を選択します。
2. 共有されたパスの保護 – これは、スペアパスのグループから1つのパスが損傷の場合にメインパスを置き換えることができる保護パターンです。

パケットスイッチングを備えたネットワークでは、パッケージの損失は避けられません。パッケージを失う理由は2つあります。（1）再構築の損失。これは、検出、位置とエラー、損傷、（2）損傷中の容量が限られていることによって引き起こされ、1つのパスにパッケージをリダイレクトすることによって引き起こされるオーバーフローの喪失の結果として発生します。ただし、これら2つのソースのさまざまな接続によって引き起こされる損失がある場合があります。

検出の時間と損傷の位置は一定であり、既知ですが、通知の時間は選択された再構成スキームによって大きく異なります。ここで、図1から上記のネットワークの例にいくつかのクイック再構成スキームを提出しようとします。ノードとEへの基本的なパスには、黒い厚い線が付いており、操作中に2→3接続が損傷します。

ルーティングのグローバルな近代化

リンクの損傷中、ルートは1つずつ1つずつ、現在のトポロジに関する情報を提供し、新しいパッケージごとに新しいルートがソースに選択されます。このソリューションは最適であり、通常はルートプロトコルが対処できますが、長期的なプロセスであり、多くのパッケージが失われます。この例では、後続のパッケージはルートによって連続して送信されます：I、4、5、6、E。

回折 ^[c] ロカルナ（ang。 局所的な偏向 ））

Ruter 2がダメージを与えたとき、彼は代替を選択します。パッケージの別のルーターを選択し、その後のすべてのパッケージはすでに予備のパスに沿って転送されます。私たちの例では、I、1、2、5、6、E。これは非常に高速なプロセスであり、少数のパッケージの損失を引き起こします。一方、すべてのパッケージは1つの代替パスにリダイレクトされ、「オーバーフィルの損失」が増加する可能性があります。

隣人の色異屈

この図では、Ruter 2はリンクの損傷に関する通知を送信します。これには、損傷した道路を通るすべての基本的な道路の目的に関する情報が含まれています。そのような情報を受け取った後、各隣人は、パッケージが損傷した接続を流れるための代替パスを選択します。この例では、それは道路であるように選択されます：I、1、4、5、6、E。

デパートメント

局所回折と隣接の回折を組み合わせたより効率的なアルゴリズム。当初、パッケージは、近隣が損傷の通知を記録し、破損した接続自体を回避し始めるまで、局所回折に従って次のノードに巻き込まれます。

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• Ruay-Shiung Chang、Po-Hung Chen、データグリッドの完全かつ断片化されたレプリカの選択と検索（www.sciendirect.comでオンラインで入手可能）