O documento apresenta o Globus Toolkit, que fornece ferramentas para computação em grade. Ele discute a introdução ao Globus Toolkit e computação em grade, a arquitetura do Globus Toolkit, um exemplo "Hello World", e estudos de caso do uso do Globus Toolkit no Earth System Grid, simulação de fluxo sanguíneo, simulação de terremotos, simulação de buracos negros, e no Grande Acelerador de Hádrons do CERN.
4. ... Antes, a gente
precisa saber o que é
Computação em Grade.
O que é Globus Toolkit?
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Introdução
5. Computação em Grade
• Altos custos envolvendo o processamento de um grande volume de
dados em super computadores dedicados;
• Constante melhoria e desenvolvimento de projetos computacionais.
Os tópicos acima nos trouxeram a ideia do uso de computadores
pessoais independentes interconectados em rede como forma
de processamento de dados.
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Introdução
6. • Governos, empresas e organizações de desenvolvimento e
pesquisa têm trabalhado em associação para a criação de redes
de “super computação”.
• Essas redes podem oferecer um gama de recursos através de
cada computador conectado.
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Introdução
Computação em Grade
7. ... Tendo em vista isso, surgiram as grades computacionais!
Grade computacional é um novo conceito que explora as poten-
cialidade das redes de computadores, com o objetivo de:
• Disponibilizar camadas virtuais que permitam ao usuário o acesso
a aplicações mais exigentes;
• Aderir a comunidades virtuais de grande escala e com uma grande
diversidade de recursos.
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Introdução
Computação em Grade
8. ... Para utilizar esse modelo de sistema são necessários
diversos protocolos, padrões e ferramentas.
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Introdução
Computação em Grade
9. O que é Globus Toolkit?
Agora simmm, vocês podem perguntar...
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Introdução
10. Globus Toolkit
Como dito anteriormente,
“... Para utilizar a computação em grade são necessários
diversos protocolos, padrões e ferramentas”.
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Introdução
11. Buscando o desenvolvimento de padrões comuns, esses parceiros:
Vêm desenvolvendo um conjunto de especificações técnicas e
ferramentas de software para esta finalidade, que é o Globus.
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Introdução
Globus Toolkit
12. • O Globus é considerado um padrão para computação em grade!
• Teve início em 1997, liderado pelo pesquisador Ian Forster.
• E, até hoje, chama atenção de grandes empresas, como a IBM.
Seu objetivo é baseado no desenvolvimento de
protocolos padrões para permitir a interopera-
bilidade entre as infraestruturas.
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Introdução
Globus Toolkit
13. Arquitetura do Globus Toolkit
Somos engenheiros, mas vamos falar um pouco de
arquitetura, huaha...
(ok, não teve tanta graça :p)
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Arquitetura
14. Arquitetura do Globus Toolkit
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Arquitetura
• A arquitetura do Globus Toolkit 4 é com-
posta por diversos componentes de SW.
• Esses componentes estão nas 5 categorias:
1. Segurança;
2. Gerenciamento de dados;
3. Gerenciamento de execução;
4. Serviços de informação;
5. Construção de serviços.
15. Globus Toolkit: Segurança
• Os componentes de segurança do GT4 implementam protocolos
para proteção de mensagens, autenticação e delegação.
• Por default, todo usuário e recurso computacional possui uma
credencial de chave pública.
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Arquitetura
16. Globus Toolkit: Gerenciamento de Dados
• Os componentes dessa categoria implementam desde serviço de
alto desempenho para transferência de arquivos até acesso e
integração de dados resistentes em banco de dados relacionais.
• GridFTP, RFT, RLS, OGSA-DAI, DRS.
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Arquitetura
17. Globus Toolkit: Gerenciamento de Execução
• O GRAM é o componente básico do GT4 para submeter,
monitorar e controlar tarefas em computadores remotos.
• Enquanto que o gerenciamento de espaço é responsabilidade do
componente WMS.
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Arquitetura
18. Globus Toolkit: Serviços de Informação
• São serviços que permitem que o usuário obtenha informações
sobre os recursos da grade.
• Index Service, Trigger Service.
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Arquitetura
19. Globus Toolkit: Construção de Serviços
• O GT4 inclui software para possibilitar o desenvolvimento de
componentes que implementem interfaces para serviços Web.
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Arquitetura
21. Instalação do Globus Toolkit
Existem 2 tipos de distribuição:
1. Distribuição binary
• Construir uma gride;
• Desenvolver aplicações usando as bibliotecas já prontas.
2. Distribuição source
• Fazer mudança no código do Globus;
• Solucionar erros encontrados no código fonte.
21
Hello World!
26. O usuário...
1. Programa a sua aplicação distribuída utilizando ferramentas de
desenvolvimento de aplicações (dentre elas, o Globus Toolkit);
26
Hello World!
Criação e Execução de uma APP
2. Especifica os seus requisitos de QoS
(memória, SO,...);
2. Submete sua aplicação ao escalonador
de aplicação da grade;
27. O escalonador de aplicação de recursos da grade...
3. Realiza uma descoberta de recursos e suas características usando o
serviço de informação da grade;
27
4. Identifica a disponibilidade dos recursos por
meio de uma busca em um diretório de
mercado da grade;
5. Identifica uma lista fornece-
dores de recursos. Então, sele-
ciona os melhores;
Hello World!
Criação e Execução de uma APP
28. 6. O escalonador de aplicação escalona e envia as tarefas para os
escalonadores de recursos, responsáveis pelos recursos escolhidos;
7. O agente local do usuário no recursos executa e monitora a tarefa e
retorna os resultados para o escalonador;
8. O escalonador de aplicação coleta os resultados e repassa para o
usuário.
28
Hello World!
Criação e Execução de uma APP
30. Afinal, o que dá pra fazer
com o Globus?
Depois de blá-blá-blá, a pergunta que não quer calar é...
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Estudos de Caso
31. O que deve ser feito?
• Cadastrar e gerar um certificado a cada usuário do sistema;
• Para, quando o usuário fizer login, o seu certificado ser usado
para acessar os recursos do ESG.
ESG – Segurança/Autenticação
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Estudos de Caso
ESG (Earth System Grid) usa o Globus para autentica-
ção dos usuários.
Detalhe, o sistema só possui alguns milhões de usuários;
32. E como ele faz isso?
Tam dam dam daaaaammm, ele usa o PURSE.
PURSE é uma solução integrada do Globus.
Ele fornece uma interface web para cadastro e autenticação do
usuário e muito mais.
“Lembre-se o globus é um kit de soluções”.
#IgualAoBombril
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Estudos de Caso
ESG – Segurança/Autenticação
33. O PURSE é usado da seguinte maneira:
1. É criada uma interface web para cadastro dos usuários;
2. Quando uma conta é criada, um certificado é gerado para essa
conta, através do CA simples e Myprox;
3. Cada conta, com seus respectivos certificados, é armazenada no
bando de dados;
4. Quando o usuário faz login, o certificado é associado a ele, através
do serviço myprox.
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Estudos de Caso
ESG – Segurança/Autenticação
34. Passos do usuário e do sistema:
1. O usuário preenche o formulário de cadastro;
2. O administrador do ESG recebe o pedido de
cadastro, valida e faz um pedido de um
certificado para CA;
3. O certificado é gerado e armazenado no
servidor Myprox;
4. Um email é enviado para o usuário, informando
que sua conta foi ativada;
5. O usuário faz login e o certificado do usuário é
validado;
6. O usuário acessa (ou não) os serviços da grid.
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Estudos de Caso
ESG – Segurança/Autenticação
35. E o resultado? Simples e eficiente...
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Estudos de Caso
ESG – Segurança/Autenticação
37. • A simulação foi realizada utilizando Nektar (SW desenvolvido
pela universidade) e foi a primeira simulação de alto
desempenho a executar de forma distribuída utilizando
sistemas em vários sites TeraGrid.
Brown – Simulador de Fluxo de Sangue
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Estudos de Caso
A Universidade de Brown usa o Globus para simular o fluxo
de sangue através das artérias humanas.
38. Esta imagem mostra a velocidade (setas vermelhas) e pressão (cor super-
ficial) dentro de uma estrutura arterial ramificado, tridimensional.
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Estudos de Caso
Brown – Simulador de Fluxo de Sangue
39. • Os cientistas simularam abalos sísmicos calculando o efeito das
ondas de choque que se propagam através de várias camadas
de um modelo geológico. 40 TB de dados por execução de
simulação.
SCEC – Simulador de Terremotos
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Estudos de Caso
O Centro de Terremotos do Sul da Califórnia utiliza o
Globus para simular terremotos e seus dados.
40. Esta imagem mostra movimento de terra de San Joaquin Valley CA para o México,
através da bacia de Los Angeles, momentos depois de uma ruptura simulada.
Azul e lobos vermelhos retratam movimento em direções opostas causadas por
ondas de choque ao longo da falha.
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Estudos de Caso
SCEC – Simulador de Terremotos
41. • Os físicos utilizaram o Globus Toolkit para aproveitar o poder
de múltiplos supercomputadores para simular os efeitos
gravitacionais de colisões de buracos negros.
• A equipe, que inclui pesquisadores da Argonne National
Laboratory, da Universidade de Chicago, da Northern Illinois
University e do Instituto Max Planck de Física Gravitacional foi
premiada com um prestigiado prêmio Gordon de Bell pelo
trabalho.
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Estudos de Caso
SCEC – Simulador de Terremotos
42. • Acelerador de partícula:
• 7 Tev (prótons);
• 574 Tev (nuclear chumbo).
• Criado pelo CERN (Organização Eu-
ropeia para a Pesquisa Nuclear):
• Demora de 30 anos para contruir;
• Investimento de 14,5 bilhões.
CERN - Grande Colisor de Hadrons (LHC)
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Estudos de Caso
43. Algumas curiosidades:
• Subsolo, 27 quilômetros de circunferência.
• Frio:
• Maior sistema criogênico do mundo;
• 1.9 kelvin (-271,3 °C);
• Espaço sideral (- 270.5 °C).
• 120MV para funcionar:
• Consumo de120 mil casas;
• Custo de 60 milhões para funcionar.
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Estudos de Caso
CERN - Grande Colisor de Hadrons (LHC)
44. Stephen Hawking acredita que a
“Partícula de Deus” pode destruir o universo. :o
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Estudos de Caso
CERN - Grande Colisor de Hadrons (LHC)
45. Alguns dados sobre o projeto e a rede:
• 700MB por segundo;
• 15 petabytes por ano;
• Gravados em CD, torre de 20km;
• 100 mil dvd;
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Estudos de Caso
CERN - Grande Colisor de Hadrons (LHC)
46. • Camada 0:
• Sistema de computação do CERN;
• Processa as informações e as divide em porções para as demais camadas.
• Camada 1:
• 12 locais divididos entre países do CERN;
• Conexão com link dedicado. 10 gigabytes;
• Processa e despacha as informações.
• Camada 2:
• 100 locais (universidades e instituições científicas);
• Conexão convencional;
• Devolvem os dados processados.
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Estudos de Caso
CERN - Grande Colisor de Hadrons (LHC)
47. Estudos de Caso
CERN - Grande Colisor de Hadrons (LHC)
E assim é como funciona o LHC:
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Bem, é isso.
Apostamos que vocês têm dúvidas, então...
Façam perguntas.Ou não, rs.
Obrigada! Obrigado!