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The Grid Computing


Réalisé par :
EL KHIRAOUI Taoufik   Encadré par :
AFDEL Abdollah
ENNACIRI Zakaria      Mme D.Chiadmi

                                      1
plan
I.   Historique & Définition
II. Architecture
III. Composants et Fonctionnement
IV. Type de Grid
V. Défis & limites
VI. Grid software
VII. étude de cas
VIII.conclusion

                                    2
Historique




   Le nom de “Grille” a été choisi par analogie avec le réseau
électrique (electric power grid)

  brancher un ordinateur pour obtenir de la puissance de calcul
comme brancher une grille pour avoir de l'électricité




                                                                  3
Définition

     Une grille informatique (en anglais, grid) est une infrastructure
    virtuelle constituée d'un ensemble de ressources informatiques
    potentiellement partagées, distribuées, hétérogènes, délocalisées et
    autonomes.



     Une grille de calcul permet de faire du calcul distribué :

     elle exploite la puissance de calcul (processeurs, mémoires, ...)

     de milliers d'ordinateurs afin de donner l'illusion d'un ordinateur
    virtuel très puissant. Ce modèle permet de résoudre d'importants
    problèmes de calcul nécessitant des temps d'exécution très longs
    en environnement "classique".
                                                                           4
Architecture des grilles
     Modèle en couches.
     Couches hautes axées sur l'utilisateur.
     Couches basses plus orientées vers les ordinateurs et les réseaux.




                                                                       5
Couche réseau :


•     La couche la plus basse constitue le réseau
•     Assure la connexion des ressources sur la
    grille.




                                                    6
Couche ressources :



• constituée des ressources de la grille,
• Ordinateurs, systèmes de mémoire, catalogues de
  données électroniques, capteurs, télescopes…




                                                    7
Couche intergiciel :
◦ Ensemble de fonctions permettant aux
  ressources
  (serveurs, mémoires, réseaux, etc.) de
  participer à un contexte de grille unifié.
◦ le cerveau de la grille !
◦ Gestion de ressources
◦ Ordonnancement (scheduling)
◦ Réservation
◦ Services d’information.

                                               8
Couche application :



située au niveau le plus élevé qui comprend:
   – Types d’applications:
     scientifiques, techniques, gestion, financières, porta
     ils…
   – C'est la couche des utilisateurs de la grille.




                                                              9
Composants

Un ordinateur pour les taches
  administratives (nœud de contrôle).
- Ordonnancement des taches et
  gestion des priorités.
- l'association taches et ressources.
- Performances normales pour les
  utilisateurs.

                                        10
Un réseau d'ordinateurs :
 - interfaces pour l'utilisateur.
 - ressources pour l’ exécution des
 applications.

Ordinateurs : homogènes ou hétérogènes.

La nature du réseau :
 - Liaisons directes.
 - A travers Internet.

                                          11
Middleware :
permettre l’ exécution d’un processus à
  travers
le réseau.
Sans lui toute communication entre le
  système
est impossible.
Plusieurs formes de middleware.


                                          12
Modes de fonctionnement
Le mode maitre/esclave
La technique utilisée ici est le pull :
ce sont les esclaves qui demandent à fournir du travail.




                                                           13
Le Mode client/agent/serveur:
*déclaration ses services auprès de l’agent (registry ) .
 *utilisateur requiert un service  contact de l’agent pour passer sa
requête au système.
 *Celui-ci lui communique en retour
 un identifiant donnant accès a
l’application recherchée.




                                                                        14
Types de grid
o  Information Grid
Stockage et échange de données
o Server Grid
Ressources de calcul (Processeurs, RAM …)
o Global Grid
Ressources combinés
o Desktop Grid
Machines personnelles (locales, volontaires)




                                               15
future/ défis
o        Sécurité et confiance
             Trust
        les machines volontaires
                    faute s de calcul
                    utilisation malicieuse des données
          Remède : même calcul affecté a n machines.

             Availability
         une machine peut à tout moment se déconnecter du réseau

          Remède: assigner des larges work-units pour diminuer le temps de besoin
d’une             machine .
                  réassigner le travail si le noue n'envois pas de résultat .




                                                                                    16
o   Transparence et robustesse
 Leslie Lamport: « vous savez que vous avez à faire à un système
distribué quand votre travail n’a pas été accompli à cause de la défaillance
d’un nœud dont vous ne connaissiez pas l’existence auparavant » !



o   Passage à l’échelle Des milliers/millions de ressources


o   grille Facile à programmer
      Interfaces utilisateurs intelligentes, modèles de programmation.




                                                                         17
Limites



Il existe plusieurs limites à ce que l'architecture des
grilles informatiques peut accomplir dans un
environnement d' entreprise.
La commercialisation des grilles est difficile
->Sécurité




                                                          18
Les grilles ont besoin de support de
communication pouvant assurer le
partage des données sur une grande
échelle.

 Pas de mesure d'usage
, délégation, facturation.


pas de contrôle de la façon avec laquelle
les ressources d'une machines seront
exploitées                              19
L'absence d'une approche convenue.
Plusieurs entreprises collaborent afin de
créer un unique protocole.

XML comme solution.

difficulté de création d’ applications qui
marchent sur toutes les plateformes.

                                             20
Applications traditionnelles ne sont
pas adaptées au grille.




                                       21
Grid software
   Ce qui fait le grid cé le software ni plus ni moins
Indépendamment du matériel utilisé.
Il existe plusieurs implémentations du grid:

1/grid middleware (Globus Toolkit, gLite, and UNICORE.)

2/utility grid computing (sun microsystem, IBM, hp).

3/ software as a service .(oracle, IBM)




                                                          22
Quelques domaines qui utilisent le grid
computing
              le grid computing contribue dés son apparition au
       développement de la recherche scientifique et
spécialement dans les domaines scientifiques suivants :

     L’astronomie (ondes électromagnétiques)
      Biologie et médecine (protéine)
      Climatologie.(sensore)
      Mathématique & nanotechnologie.
     Etc…




                                                                  23
Etude de cas : Seti@home


   un projet de calcul distribué - à l'université de Californie à
    Berkeley-

   Utilise des ordinateurs branchés sur l'Internet ,




                                                                     24
des observations faites par le radiotélescope

        numérisées, emmagasinées

 expédiées aux installations de SETI@home en
                 Californie

    divisées en petites unités de 0,35Mo

envoyées à des ordinateurs personnels utilisant le
                  logiciel

  Une fois l'analyse terminée, les résultats sont
             retournés à la source.


                                                     25
SETI@home est

 un programme économiseur d'écran
téléchargeable par internet.
un exemple de l'application du principe de
"récupération de cycles »

l'analyse est basée sur l’algorithme
coherent integration .


                                             26
Logiciel:
       SETI@home fonctionne soit
              -sous forme d'écran de veille,
              - soit de manière continue
       La plate-forme initiale supportant le logiciel, nommée
       désormais « SETI@home classique » (SETI@home
classic),     fut utilisée
du 17 mai 1999au 15 décembre 2005.
       Le 3 mai 2006 ,elle a été remplacée par le Berkeley Open
  Infrastructure for Network Computing
       -seti@home
       -plusieurs projet
       -> Plus de puissance


                                                                  27
Quelques chiffres
   + de 5,2 millions de participants.

   Accumulation de 2 millions d’années de temps
    d’analyse d’ordinateurs.

   Au 2 mars 2012 :
        1,1 millions d’ordinateurs dont 227.000 actifs

   Puissance de calcul : 562 TeraFLOPS (en
    comparaison avec Kcomputer 8162 TeraFLOPS)


                                                         28
Conclusion


La grille informatique représente
aujourd’hui le système distribué le plus
mature en terme de transparence
,ouverture et hétérogénéité .




                                           29
Bibliographie
• http://En.Wikipedia/grid_computing .
• Thèse de M Hala Sabah ,le 23 mars 2009
Université de Franche - Comité.




                                           30

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Grid computing

  • 1. The Grid Computing Réalisé par : EL KHIRAOUI Taoufik Encadré par : AFDEL Abdollah ENNACIRI Zakaria Mme D.Chiadmi 1
  • 2. plan I. Historique & Définition II. Architecture III. Composants et Fonctionnement IV. Type de Grid V. Défis & limites VI. Grid software VII. étude de cas VIII.conclusion 2
  • 3. Historique Le nom de “Grille” a été choisi par analogie avec le réseau électrique (electric power grid) brancher un ordinateur pour obtenir de la puissance de calcul comme brancher une grille pour avoir de l'électricité 3
  • 4. Définition  Une grille informatique (en anglais, grid) est une infrastructure virtuelle constituée d'un ensemble de ressources informatiques potentiellement partagées, distribuées, hétérogènes, délocalisées et autonomes.  Une grille de calcul permet de faire du calcul distribué : elle exploite la puissance de calcul (processeurs, mémoires, ...) de milliers d'ordinateurs afin de donner l'illusion d'un ordinateur virtuel très puissant. Ce modèle permet de résoudre d'importants problèmes de calcul nécessitant des temps d'exécution très longs en environnement "classique". 4
  • 5. Architecture des grilles  Modèle en couches.  Couches hautes axées sur l'utilisateur.  Couches basses plus orientées vers les ordinateurs et les réseaux. 5
  • 6. Couche réseau : • La couche la plus basse constitue le réseau • Assure la connexion des ressources sur la grille. 6
  • 7. Couche ressources : • constituée des ressources de la grille, • Ordinateurs, systèmes de mémoire, catalogues de données électroniques, capteurs, télescopes… 7
  • 8. Couche intergiciel : ◦ Ensemble de fonctions permettant aux ressources (serveurs, mémoires, réseaux, etc.) de participer à un contexte de grille unifié. ◦ le cerveau de la grille ! ◦ Gestion de ressources ◦ Ordonnancement (scheduling) ◦ Réservation ◦ Services d’information. 8
  • 9. Couche application : située au niveau le plus élevé qui comprend: – Types d’applications: scientifiques, techniques, gestion, financières, porta ils… – C'est la couche des utilisateurs de la grille. 9
  • 10. Composants Un ordinateur pour les taches administratives (nœud de contrôle). - Ordonnancement des taches et gestion des priorités. - l'association taches et ressources. - Performances normales pour les utilisateurs. 10
  • 11. Un réseau d'ordinateurs : - interfaces pour l'utilisateur. - ressources pour l’ exécution des applications. Ordinateurs : homogènes ou hétérogènes. La nature du réseau : - Liaisons directes. - A travers Internet. 11
  • 12. Middleware : permettre l’ exécution d’un processus à travers le réseau. Sans lui toute communication entre le système est impossible. Plusieurs formes de middleware. 12
  • 13. Modes de fonctionnement Le mode maitre/esclave La technique utilisée ici est le pull : ce sont les esclaves qui demandent à fournir du travail. 13
  • 14. Le Mode client/agent/serveur: *déclaration ses services auprès de l’agent (registry ) . *utilisateur requiert un service  contact de l’agent pour passer sa requête au système. *Celui-ci lui communique en retour un identifiant donnant accès a l’application recherchée. 14
  • 15. Types de grid o Information Grid Stockage et échange de données o Server Grid Ressources de calcul (Processeurs, RAM …) o Global Grid Ressources combinés o Desktop Grid Machines personnelles (locales, volontaires) 15
  • 16. future/ défis o Sécurité et confiance  Trust les machines volontaires faute s de calcul utilisation malicieuse des données Remède : même calcul affecté a n machines.  Availability une machine peut à tout moment se déconnecter du réseau Remède: assigner des larges work-units pour diminuer le temps de besoin d’une machine . réassigner le travail si le noue n'envois pas de résultat . 16
  • 17. o Transparence et robustesse Leslie Lamport: « vous savez que vous avez à faire à un système distribué quand votre travail n’a pas été accompli à cause de la défaillance d’un nœud dont vous ne connaissiez pas l’existence auparavant » ! o Passage à l’échelle Des milliers/millions de ressources o grille Facile à programmer Interfaces utilisateurs intelligentes, modèles de programmation. 17
  • 18. Limites Il existe plusieurs limites à ce que l'architecture des grilles informatiques peut accomplir dans un environnement d' entreprise. La commercialisation des grilles est difficile ->Sécurité 18
  • 19. Les grilles ont besoin de support de communication pouvant assurer le partage des données sur une grande échelle. Pas de mesure d'usage , délégation, facturation. pas de contrôle de la façon avec laquelle les ressources d'une machines seront exploitées 19
  • 20. L'absence d'une approche convenue. Plusieurs entreprises collaborent afin de créer un unique protocole. XML comme solution. difficulté de création d’ applications qui marchent sur toutes les plateformes. 20
  • 21. Applications traditionnelles ne sont pas adaptées au grille. 21
  • 22. Grid software  Ce qui fait le grid cé le software ni plus ni moins Indépendamment du matériel utilisé. Il existe plusieurs implémentations du grid: 1/grid middleware (Globus Toolkit, gLite, and UNICORE.) 2/utility grid computing (sun microsystem, IBM, hp). 3/ software as a service .(oracle, IBM) 22
  • 23. Quelques domaines qui utilisent le grid computing le grid computing contribue dés son apparition au développement de la recherche scientifique et spécialement dans les domaines scientifiques suivants : L’astronomie (ondes électromagnétiques)  Biologie et médecine (protéine)  Climatologie.(sensore)  Mathématique & nanotechnologie. Etc… 23
  • 24. Etude de cas : Seti@home  un projet de calcul distribué - à l'université de Californie à Berkeley-  Utilise des ordinateurs branchés sur l'Internet , 24
  • 25. des observations faites par le radiotélescope numérisées, emmagasinées expédiées aux installations de SETI@home en Californie divisées en petites unités de 0,35Mo envoyées à des ordinateurs personnels utilisant le logiciel Une fois l'analyse terminée, les résultats sont retournés à la source. 25
  • 26. SETI@home est un programme économiseur d'écran téléchargeable par internet. un exemple de l'application du principe de "récupération de cycles » l'analyse est basée sur l’algorithme coherent integration . 26
  • 27. Logiciel: SETI@home fonctionne soit -sous forme d'écran de veille, - soit de manière continue La plate-forme initiale supportant le logiciel, nommée désormais « SETI@home classique » (SETI@home classic), fut utilisée du 17 mai 1999au 15 décembre 2005. Le 3 mai 2006 ,elle a été remplacée par le Berkeley Open Infrastructure for Network Computing -seti@home -plusieurs projet -> Plus de puissance 27
  • 28. Quelques chiffres  + de 5,2 millions de participants.  Accumulation de 2 millions d’années de temps d’analyse d’ordinateurs.  Au 2 mars 2012 : 1,1 millions d’ordinateurs dont 227.000 actifs  Puissance de calcul : 562 TeraFLOPS (en comparaison avec Kcomputer 8162 TeraFLOPS) 28
  • 29. Conclusion La grille informatique représente aujourd’hui le système distribué le plus mature en terme de transparence ,ouverture et hétérogénéité . 29
  • 30. Bibliographie • http://En.Wikipedia/grid_computing . • Thèse de M Hala Sabah ,le 23 mars 2009 Université de Franche - Comité. 30