Les Grilles Informatiques

Mireille AudetIFT6261

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Plan de la présentation1. Introduction

Description de la problématiqueDéfinitionClassificationCaractéristiques : Avantages et faiblesses

2. Architecture3. E-Learning

La grille informatique et le e-learningArchitectureLa grille sémantiqueLe projet CoAkTing

4. Les grilles informatiques dans l’industrieprojets de rechercheLes entreprises du marché

5. Conclusion6. Questions

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Introduction

Qu’est-ce qu’une grille informatique?

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Qu’est-ce qu’une grille informatique?

Dans la littérature, une grille est fréquemment décrite de manière informelle en la comparant au réseau électrique (d'où le nom grid pour les anglophones, qui provient de power grid). Par analogie, les ressources informatiques sont aussi facilement accessibles, que les ressources électriques le sont, avec le réseau électrique [URL 2].

On définit aussi la grille comme "des clusters par-dessus des clusters". La différence majeure entre une grappe de serveurs et la grille, est que cette dernière peut connecter toutes sortes de clusters de serveurs Linux, NT, Unix et même des PCs. Cette association est dynamique, chaque noeud de la grille pouvant entrer ou sortir à n'importe quel moment, en fonction de la demande, même sur des sites géographiquement dispersés [LMI, 2004].

Plus formellement, une grille doit être flexible, sécurisé, coordonner le partage des ressources à travers une collection d’individus, d’institutions et de ressources, à l’intérieur d’une organisation virtuelle. Dans certains cas, en plus de gérer tous problèmes à l’intérieur de l’organisation, la grille doit fournir une authentification unique, une autorisation et un accès aux ressources. [Foster et al, 2001]

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Quels sont ses caractéristiques?

DistribuéesHétérogènesDynamiquesDynamiquement allouées aux services

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Quels sont ses faiblesses?

Niveau de sécurité.Les outils de redistribution de la puissance de calcul.La lenteur des temps d’accès qui freine le transfert de données vers une autre opération.La tolérance aux pannes.

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Classification

données

calculs information

information

données

calculs

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La grille de calculs: Représentation

[URL 1]

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Système distribué conventionnel vs la grille informatique

[Nemeth et al, 2003]

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Système distribué conventionnel vs la grille informatique (suite)Environnement distribué traditionnel Les grilles informatiques

Un groupe virtuel de nœuds de calcul. Un groupe virtuel de ressources.

Un utilisateur a accès à tous les nœuds du groupe virtuel.

Un utilisateur a accès au groupe, mais n’a accès à aucun des nœuds individuellement.

Accéder à un nœud, c’est avoir accès à toutes les ressources du nœud.

Accéder à une ressource peut être limité.

L’utilisateur connaît ses capacités et les fonctionnalités du nœud.

L’utilisateur à un peu ou aucune connaissance des ressources.

Les nœuds appartiennent à un seul « domaine de confiance ».

Les ressources recouvrent de multiples « domaines de confiance ».

Il y a 10 à 100 nœuds dans le groupe (plus ou moins statiques).

Il y plus d’une centaine de nœuds dans le groupe (dynamiques).

[Nemeth et al, 2003]

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Architecture

Présentation de l’architecture

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Grid Protocol Architecture vs Internet Protocol Architecture

Inte

rnet

Pro

toco

lArc

hite

ctur

e

Grid

Prot

ocol

Arc

hite

ctur

e

Collectivité

Ressource

Application

Application

TransportConnectivité Internet

Fabrique Lien

[Foster et al, 2001].

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Différences entre les services Web et les services de la grille

Caractéristiques Service de la grille(Grid Service)

Service Web(Web Service)

Distribution des données L’architecture favorise que tout soit exposé à travers une interface plutôt que d’envoyer les données comme un document (ressources).

Traite les données comme un document (application).

Pointeur Il y a une notion de pointeur via Grid Service Handle (GSH).

Il n’y a pas de notion de pointeur.

Orientation Objet (CORBA). Service.

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Open Grid Service Architecture

Web Services

Business

integration

Secure and

universal access

Applications on

demand

Grid Protocols

Vast resource

scalability

Global

Accessibility

Resources

on demand

access manageshare

Open Grid Services Architecture

[Prost, 2004]

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Open Grid Service Architecture

Définition:

Open Grid Service Architecture (OGSA), est une série de spécifications techniques par lesquelles on définit une infrastructure pour intégrer et gérer les services à l’intérieur d’une organisation dynamique, virtuelle et distribuée.

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Open Grid Service Architecture: Représentation

[Prost, 2004]

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Open Grid Service Architecture:CaractéristiquesCaractéristiques de base:

Fournit une base commune pour les solutions de gestion des ressources automatisées.Livre un service de qualité (QoS ) : authorization, contrôle d’accès, délégation.Supporte l’hétérogénéitéStructure les applications

Propriétés des systèmes souhaitables:tolérance aux fautes, reprise sur sinistre, habilité pour détecter les attaques et à les contourner, gestion des applications patrimoniales et capacité d’administrer les ressources.

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Open Grid Service Infrastructure

Définition:

Open Grid Service Infrastructure (GSI), représente la convergence des services Web avec la technologie des grilles informatiques. Il définit le mécanisme pour gérer les instances de la grille de services (messagerie électronique, gestion de cycle, etc.).

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Open Grid Service Infrastructure: Convergence

[Prost, 2004]

On remarque que le point de convergence est identifié par le Web Services Resource Framework (WSRF), qui est un mécanisme commun permettant de définir, d’inspecter et de contrôler à distance l’état du service. Il contribue à l’utilisation de la grille à très grande échelle, à sa fiabilité et à l’interopérabilité entre la grille d’application et la grille de service.

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Globus Toolkit

Créé par le Global Grid Forum (GGF), le Globus Toolkit est chargé de développer des nouvelles normes issues de différents travaux.

C’est un ensemble de logiciels, qui un véritable système d’exploitation pour les grilles de calculs.

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E-Learning

Les grilles informatiques, les grilles sémantiques et le e-learning

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E-learning: Représentation

[Bogonikolos, 2003]

Adapter et reconfigurer dynamiquement le systèmeRésister aux pannesSupporter les services en ligne, les applications et interfaces

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E-Learning: Couches physiquesCouche Caractéristiques

La plate-forme de l’agent

C’est la grille du système: Elles est basée sur un modèle d’agents et contient les fonctionnalités de bases.

Elle Comprend un groupe de modules, ou chaque module peut être installé sur un système différent et fonctionner comme un nœud de la grille de calcul ou de mémoire partageant la charge entre les autres nœuds.

Chaque nœud gère toutes les fonctionnalités requises pour activer et contrôler les agents mobiles

Le gestionnaire des activités

Composé d’un groupe d’interfaces usagers, d’une série d’extension d’infrastructure et de spécifications détaillées.

Approvisionnement de service

L’utilisateur interagit avec le système par une interface, telle que le PC, le PDA et le téléphone mobile.

À travers la plate-forme de l’agent, un système donne accès aux services disponibles. Chaque usager pourra obtenir des services et de l’information, simplement en choisissant les services requis, en spécifiant le but recherché, et en fournissant toutes les informations nécessaires pour l’exécution de la tâche.

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E-Learning:Grid Learning Service (GLS)Objectif:Répondre à la demande grandissante de la distribution des services “En demande”, dans le but d’améliorer les échangesd’informations, tout en tenant compte de la distance d’apprentissage.

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Grid Learning Service: Spécifications

La compréhension d’un concept est basé sur l’expérimentation, le vrai contexte et l’implémentation d’interface avec des logiciels sophistiqués et l’habileté de l’utiliser comme un service.

L’entraînement social:Active collaboration avec les autres étudiants, professeurs, experts, etc.

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Grid Learning Service: Architecture

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E-Q

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P2P

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[Gouarderes et al, 2004]

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Les grilles sémantiques

Description:

Les grilles sémantiques sont responsable de la façon que les connaissances sont acquises et la façon qu’elles sont utilisées dans un environnement donnée.

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Grilles sémantiques: Architecture

[De Roure et al, 2003]

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Grilles sémantiques :Les services

les services de données et de calculs:Cette couche est responsable de la façon que les ressources sont allouées, cédulées, exécutées et distribuées entre elles.

les services d’information:Ce service s’occupe du maintien, de la représentation et du

stockage de l’information.les services de connaissances:

Cette couche est responsable de l’extraction, de l’acquisition, de la publication et du maintient des connaissances. Les services de connaissances sont définis comme des informations appliquées, pour atteindre un but précis, pour résoudre un problème ou pour élaborer une décision.

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E-Learning: Le Projet CoAKTinG(Collaborative Advanced Knowledge Technologies in the Grid)

BuddySpace - Un Environnement de messagerie instantané, qui a été fondé par le programme UK e-Science [Bachler et al, 2004]

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Les grilles informatiques dans l’industrie

Les projets de recherche et les entreprises du marché. Quels sont les leaders?

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Les projets de rechercheDecrypton : Ce projet High Throughput Computing (HTC) d’IBM, spécialement conçu pour agir contre les myopathies, a permis la comparaison de plus de 550 000 protéines en deux mois, grâce à la connexion de 100 000 PC de particuliers, qui ont contribué chacun à 10 heures de calculs. Il aurait fallu 1140 années à un ordinateur pour effectuer les mêmes opérations ;

Teraprot : Projet soutenu par le French Atomic Energy Commission (CEA) qui a permis la comparaison de 70 protéines en 80 heures étalées sur une période de deux mois;

Seti@home: Ce projet HTC américain, lancé en 1999, qui est toujours en cours, vise à rechercher la présence d’intelligence extraterrestre grâce au concours de 3,5 millions de PC, qui traquent des séquences répétées de signaux, émises dans l’espace et pouvant être captés par le radiotélescope d’Arecibo à Porto Rico. Elle est actuellement considérée comme une des grilles informatiques les plus célèbres [URL 2] ;

Globus : Système reliant les supercalculateurs américains, de façon à obtenir un hyper calculateur parallèle et virtuel, mis à la disposition des centres de calcul partenaires;

l’European Data Grid : Projet visant à emmagasiner et analyser les données qui seront annuellement produites à partir de 2007 par le collisionneur LHC du Centre Européen de Recherche Nucléaire(CERN), dans le cadre des recherches sur la physique des particules ;

APACHE, OASIS, PARIS, ReMaP, RESO : Autres projets de recherche important sur des grilles de calculs menés au sein de l’institut national de recherche en informatique et en automatique (INRIA).

[URL 3]

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Les entreprises du marchéEntreprise SpécialitésAwaki Éditeur spécialisé dans la fourniture de grilles

(données/calculs).Entropia Répartition des tâches sur des PC sous Windows avec la

plate-forme DC Grid.GridXpert Optimisation des ressources de l’entreprise et gestion des

interactions entre les différents acteurs de la grille.ParabonComputation

Entreprise pionnière. Domaines exploités : médias, finance et santé

Platform Propose un outil de tableau de bord pour opérer une grille informatique au sein d’un système d’information hétérogène (Unix, Windows, Apple, Linux).

[URL 3]

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Les leadersEntreprise SpécialitésSun Dès l’an 2000, Sun s’est doté d’un outil de calcul inter-ordinateurs en

rachetant la société Gridware. Elle est aussi partenaire de GridXpert.

IBM Leader du marché. Il a équipé tous les serveurs du globus toolkit, il participe activement à la standardisation de l’OGSA et à la mise en place d’un centre destiné à aider les entreprises françaises à démarrer des projets de grilles.

Oracle en quelques mois, Oracle a annoncé une version grille de son serveur de base de données (Oracle log) et de son serveur d’application J2EE (Oracle Application Server log).

McAfee a lancé un projet permettant de prémunir toutes les personnes inscrites sur son site, contre toutes cyber-attaques. La personne ou la société inscrite, accèdera à une suite d’outils comprenant des anti-virus, des pare-feux, des filtres de courriels et des alarmes d’intrusions.

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ConclusionOn évalue l’augmentation de l’utilisation de la grille informatique de 20% d’ici l’an 2006. Elle est reconnu comme étant l’une des technologies les plus convoitées pour distribuer de l’information. Elle connaît également, depuis les dernières années, un essor considérable dans le domaine du e-learning.

Finalement, elle a été conçu pour :décentraliser les ressource;distribuer les données à grande échelle;gérer des ressources hétérogènes, distribuées et dynamiques;sécuriser les données;diminuer les coûts reliés à l’équipement;tolérer les pannes;détecter les attaques et à les contourner.

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Question

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Références[Prost, 2004] Jean-Pierre Prost, “Open Grid Services Architecture Evolution”, IBM Corporation, 2004.[Foster et al, 2001] I.Foster, C. Kesselman, S. Tuecke, “The anatomy of the Grid: EnablimgScabling Virtual Organizations”, International Journal of High Performance Computing Applications, p.220-222, 2001.[LMI, 2004] Journal le Monde Informatique n 1010( 23/01/2004), 2004.[Bachler et al, 2004] Michelle Bachler, Simon Buckingham Shum, Jessica Chen-Burger, Jeff Dalton, David DeRoure, Marc Eisenstadt, Jiri Komzak, Danius Michaelides, Kevin Page, Stephen Potter, Nigel Shadbolt, and Austin Tate, “Collaboration in the Semantic Grid: a Basis for e-Learning”, 2004.[Nemeth et al, 2003] ZSolt Németh and Vaidy sunderam, “Characterizing Grids : Attributes, Definitions, and Formalisms”, Journal of Grid Computing 1, Kluwer Academic Publisher, p.9-23, 2003.[Bogonikolos, 2003] N.bogonikolos, K. Gitopoulos, K.Votis, “Adaptive E-Learning GRID Platform”, 1st LEGE-WG international workshop on e-learning and GRID Technologies: Educational models for GRID based services.”, 2003.[De Roure et al, 2003] David De Roure, Nicholas R. Jennings and Nigel R. Shadbolt, “The Semantic Grid: A Future e-science Infrastructure”, 2003.[Gouarderes et al, 2004]Guy Gouardères, Roger nKambou, Roland Yatchou, “Toward Learning Grid Infrastructures: Report on the Grid Learning Services Workshop”, Held during ITS 2004.the Seventh internationsl Conference on Intelligence Tutoring Systems, 2004.[URL 1] http://www.01net.com, Frédéric Bordage et Jérôme Saiz, “Le Grid Computing”, 25/11/2002.[URL 2] http://websemantique.free.fr/grille/node3.html, “Définition d’une grille”.[URL 3] http://www.men.minefi.gouv.fr/webmen/revuedeweb/grid.html, “Le grid computing ou le calcul partagé”, Revue de Web, 22/07/2003.