ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы исследования.
В области сложных научных и инженерных задач, которые невозможно решить в разумные сроки на отдельных вычислительных устройствах, зародилась концепция вычислительной системы Грид (Grid). В настоящее время со своим развитием Грид проникает в промышленность и бизнес, претендуя на роль универсальной инфраструктуры для обработки данных. Грид представляет собой развивающуюся технологию, которая призвана предоставлять коллективный доступ к географически распределенным ресурсами и координировать решение проблем в динамической многоведомственной виртуальной организации (Virtual Organization). В Грид среде ресурсы могут принадлежать разным организациям, иметь различную политику использования и определять требования к запросам. Фундаментальными операциями, которые необходимы для выполнения географически независимых вычислений, является поиск и распределение ресурсов, т.е. процесс поиска релевантных ресурсов, который основан на требованиях приложения или пользователя.
Описание ресурсов является неотъемлемой частью автоматизированного поиска ресурсов, а также для их выборки, согласования, распределения, взаимодействия, инициирования запуска и выполнения мониторинга. Различное промежуточное программное обеспечение определяет различные правила описания ресурсов. Поэтому, информация, собранная из разных источников, будет в большей или меньшей степени гетерогенной и ее необходимо сопоставить.
Эффективный поиск ресурсов нуждается в однообразном, недвусмысленном описании ресурсов. На сегодняшний день отсутствует универсальный язык описания ресурсов, который может быть применим ко всему разнообразию промежуточного программного обеспечения Грид систем. Различное программное обеспечение Гридсистем имеет различные способы описания ресурсов и до сих пор не установлено качество взаимодействия между различным программным обеспечением(ПО). Следовательно, возникает необходимость в семантическом согласовании описания ресурсов различных систем.
В настоящее время в рамках Государственной программы внедрения грид-технологий на 2009-2013гг. и построения единого Украинского Национального Грид идет активная разработка многих проектов, и данная разработка ведется в рамках одного из них. Наиболее глобальный украинский проект – образовательный и носит название UGrid. Его сеть состоит из суперкомпьютеров УНК «ИПСА» НТУУ «КПИ», ХНУРЭ, технических университетов Львова, Запорожья и Донецка. Главный узел этого проекта, вычислительный кластер НТУУ «КПИ» был создан в 2007 году [29].
Цель и задачи исследования. Целью выпускной работы бакалавра является повышение эффективности решения задач обнаружения и управления ресурсами в грид-системах за счет использования семантических технологий.
Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:
1) провести анализ методов и подходов к поиску, координации, распределению ресурсов и задач в грид-системе;
2) разработать онтология и модель управления ресурсами в грид;
3) разработать алгоритмы обнаружения ресурсов с помощью семантического грид-сервиса;
4) разработать программное обеспечение семантического грид-сервиса;
5) протестировать работу семантического грид-сервиса в грид-среде.
Объектом исследования являются распределенные вычислительные грид-системы.
Предметом исследования являются методы и средства поиска и управления ресурсами. Методы исследования: методы распределения ресурсов в вычислительных системах, методы искусственного интеллекта, модифицированный метод резолюций, аукцион, генетические алгоритмы.
Практическое значение полученных результатов.
Научно-технический эффект состоит в формализации процедуры поиска и распределения ресурсов и задач в грид-системе. Экономический эффект состоит в рациональном распределении работ между ресурсами.
Запланированы следующие результаты:
1) проведение анализа методов и подходов к поиску, координации, распределению ресурсов и задач в грид-системе;
2) разработка онтологии и модели управления ресурсами в грид;
3) разработка алгоритмов обнаружения ресурсов с помощью семантического грид-сервиса;
4) разработка программного обеспечения семантического грид-сервиса;
5) тестирование работы семантического грид-сервиса в грид-среде. Апробация результатов выпускной работы бакалавра. Результаты выпускной работы бакалавра докладывались и обсуждались на международной научной конференции «Интегрированные компьютерные технологии в машиностроении (ИКТМ)» (Харьков, 2012); Международной научно-технической конференции "Математичне моделювання прикладних задач математики, фізики, механіки" (Харьков, 2013).
Публикации. По теме выпускной работы бакалавра опубликовано 2 печатные работы в материалах конференций.
Структура и объем выпускной работы бакалавра. Выпускная работа бакалавра состоит из введения, 7 разделов, заключения и приложений. Полный объем выпускной работы бакалавра составляет 95 страниц, в том числе: 23 рисунка по тексту; 12 таблиц по тексту; 3 приложения на 24 страницах; список использованной литературы с 40 наименованиями на 3 страницах.
ВЫВОДЫ
Темой выпускной работы бакалавра является разработка семантического грид-сервиса для поиска, координации и распределения ресурсов и задач.
Основной целью работы является повышение эффективность решения задач обнаружения и управления ресурсами в грид-системах за счет использования семантических технологий.
Задачами исследования являлись: проведение анализа методов и подходов к поиску, координации, распределению ресурсов и задач в грид-системе;разработка онтологии и модели управления ресурсами в грид;разработка алгоритмов обнаружения ресурсов с помощью семантического грид-сервиса;разработка программного обеспечения семантического грид-сервиса; тестирование работы семантического грид-сервиса в грид-среде.
Методами исследоваия являлись: методы распределения ресурсов в вычислительных системах, методы искусственного интеллекта, модифицированный метод резолюций, аукцион, генетические алгоритмы.
Были получены такие основные результаты: проведен обзорный анализ методов и подходов к поиску, координации и распределению ресурсов и задач; разработана онтология грид-ресурсов и модель управления ресурсами в Грид; разработан алгоритм поиска ресурсов в Грид с помощью семантического грид-сервиса с использованием генетических алгоритмов; разработано программное обеспечение семантического грид-сервиса; протестирована работа грид-сервиса на грид-системе, построенной на базе вычислительных мощностей кафедры 302; проведено сравнение эффективности распределения потоков между узлами грид-среды с использованием разработанного грид-сервиса и без. Была рассчитана себестоимость разрабатываемого грид-сервиса, а также были определены возможные опасные производственные факторы и возможные методы сокращения их влияния; была рассчитана эффективность экрана от электромагнитных излучений.
Грид-вычисления – это следующий шаг в развитии распределенных систем. Но в грид-системах появляется проблема обеспечения качества обслуживания пользователей, которое включает безопасность, надежность и доступность ресурсов, а также гибкость распределения ресурсов. Таким образом, необходимо решить задачу эффективного планирования вычислений.
В настоящий момент уже существуют некоторые решения по планированию загрузки системы, но они развиты недостаточно. Существующие средства планирования и управления ресурсами не удовлетворяют двум основным требованиям одновременно: масштабируемости и адаптивности. Следовательно, исследования и оптимизация процессов планирования заданий в Грид являются актуальными.