TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ GRID COMPUTING VÀ ỨNG DỤNG THỬ NGHIỆM TRONG BÀI TOÁN QUẢN TRỊ

MẠNG

Lời nói đầu

Lời nói đầu

Công nghệ Grid Computing ra đời đánh dấu một bước phát triển mới trong

lĩnh vực điện toán hiệu năng cao. Nó cho phép tận dụng năng lực xử lý, lưu trữ

cùng các tài nguyên nhàn rỗi khác để cung cấp một môi trường tính toán có năng

lực xử lý lớn, khả năng lưu trữ dồi dào để giải quyết các bài toán phức tạp - khó có

thể giải quyết được với các công nghệ hiện hành hoặc giải quyết được nhưng với

chi phí rất cao - trong khoa học, thương mại. Grid Computing giúp tận dụng tối đa

tài nguyên, tăng cường hợp tác, giảm chi phí đầu tư trong khi vẫn cung cấp năng lực

tính toán như mong muốn. Trong những năm vừa qua, nhiều tổ chức, tập đoàn công

nghệ thông tin lớn đã chọn công nghệ Grid Computing làm chiến lược phát triển

của mình, đã đầu tư nghiên cứu nhằm sớm đưa công nghệ Grid Computing vào thực

tế. Công nghệ này đang ngày càng thu hút được sự quan tâm chú ý từ khắp nơi trên

thế giới. Có thể nói công nghệ Grid Computing là một xu hướng phát triển mới

trong ngành công nghệ thông tin.

Hiện nay, đất nước ta đang thực hiện công cuộc công nghiệp hoá, hiện đại

hóa, trong đó việc rút ngắn sự tụt hậu, phát triển về khoa học công nghệ là yếu tố

then chốt quyết định đến thành công của công cuộc đổi mới. Song song với quá

trình phát triển, ngày càng có nhiều bài toán mới, đòi hỏi năng lực xử lý lớn xuất

hiện trong khoa học, thương mại và quản lý đất nước. Các công nghệ tính toán hiện

hành cũng được áp dụng nhưng không thể triển khai rộng rãi để có thể giải quyết

hết các nhu cầu do chi phí đầu tư quá lớn. Việc nghiên cứu, áp dụng công nghệ Grid

Computing là một giải pháp tốt để giải quyết các tình huống này. Hơn nữa, công

nghệ Grid Computing hiện nay còn khá mới mẻ, đang trong giai đoạn hoàn thiện,

việc cùng tham gia nghiên cứu với cộng đồng thế giới sẽ giúp chúng ta học hỏi kinh

nghiệm, tiến tới làm chủ công nghệ, từđó có thể phát triển theo hướng đi của riêng

mình, đáp ứng nhu cầu tính toán hiệu năng cao ngày càng tăng của đất nước. Với tinh thần tham gia nghiên cứu, học hỏi công nghệ, đề tài luận văn “Tìm

hiểu công nghệ Grid Computing và ứng dụng thử nghiệm trong bài toán quản

trị mạng” được thực hiện nhằm đi những bước đầu tiên trong quá trình nghiên cứu,

phát triển, ứng dụng Grid vào thực tế. Luận văn nghiên cứu các vấn đề chung của

công nghệ Grid Computing, bộ Globus Toolkit, tiến hành cài đặt một môi trường

Grid với bộ Globus Toolkit, đề xuất mô hình và cài đặt thử nghiệm ứng dụng hỗ trợ

quản trị mạng trên nền Grid.

Luận văn được trình bày gồm 8 chương với nội dung như sau:

Chương 1. Đặt vấn đề : Giới thiệu sơ lược về công nghệ Grid

Computing và lĩnh vực quản trị mạng, đồng thời xác định mục tiêu của đề tài.

Chương 2. Tổng quan về công nghệ Grid Computing : Giới thiệu các

vấn đề của công nghệ Grid Computing, tìm hiểu và so sánh các phần mềm nền

tảng Grid để có cái nhìn khá toàn diện về công nghệ Grid Computing hiện nay.

Chương 3. Giới thiệu bộ Globus Toolkit phiên bản 3.2 : Giới thiệu mô

hình và các cơ chế hoạt động của các thành phần trong bộ Globus Toolkit 3.2. Ở

đây không thiên về giới thiệu chi tiết các triển khai cụ thể, điều này có thể tham

khảo từ các tài liệu hướng dẫn sử dụng.

Chương 4. Phát triển ứng dụng với Globus Toolkit 3.2 : Giới thiệu các

vấn đề cần quan tâm khi xây dựng một ứng dụng Grid với bộ Globus Toolkit

3.2.

Chương 5. Quản trị mạng và các hệ thống quản trị : Giới thiệu tổng

quan về lĩnh vực quản trị mạng cũng như các hệ thống quản trị mạng.

Chương 6. Hệ thống quản trị Grid NetManager : Giới thiệu mô hình

hệ thống quản trị mạng dựa trên nền công nghệ tính toán Grid Computing.

Chương 7. Phân tích, thiết kế, cài đặt thử nghiệm ứng dụng Grid

NetManager.

Chương 8. Kết luận : Là chương cuối cùng của luận văn, tóm lại các vấn

đềđã nghiên cứu tìm hiểu, đề ra hướng phát triển trong tương lai. Mục lục

Mục lục

Lời cảm ơn ...i

Lời nói đầu ..ii

Mục lục.iv

Danh sách hình..viii

Danh sách bảng .x

Một số thuật ngữ.xi

Các chữ viết tắtxii

Tóm tắt luận vănxiii

Chương 1. Mởđầu1

1.1. Công nghệ Grid Computing (tính toán lưới) ..1

1.2. Vấn đề quản trị mạng..3

1.3. Mục tiêu đề tài 4

Chương 2. Tổng quan về công nghệ Grid Computing ..5

2.1. Khái niệm Grid ..5

2.1.1. Theo dòng lịch sử5

2.1.2. Khái niệm.6

2.1.3. Tài nguyên của Grid ..7

2.2. Phân loại Grid & Grid Topology ..9

2.2.1. Các kiểu Grid.9

2.2.2. Đồ hình Grid (Grid Topology)11

2.3. Các thách thức, yêu cầu của công nghệ Grid15

2.3.1. Quản lý tài nguyên (Resource Management) .15

2.3.2. Bảo mật (Security)17

2.3.3. Quản lý thông tin ..19

2.3.4. Quản lý dữ liệu ..20

2.3.5. Phát triển ứng dụng..20

2.3.6. Các vấn đề khác .20

2.3.7. Các việc cần làm21

2.4. Ích lợi & Ứng dụng22

2.5. Các thành phần cơ bản của một hệ thống cơ sở hạ tầng Grid..24

2.6. Kiến trúc Grid ..27

2.6.1. Bản chất Kiến trúc Grid.27

2.6.2. Chi tiết Kiến trúc Grid tổng quát ..28

2.6.3. Kiến trúc Grid trong thực tế.35

2.7. Chuẩn hoá Grid36

2.8. Giới thiệu các dự án Grid middleware chính40

2.8.1. UNICORE.40

2.8.2. Globus.43 2.8.3. Legion .43

2.8.4. GridBus..45

2.8.5. So sánh48

Chương 3. Giới thiệu bộ Globus Toolkit phiên bản 3.2.52

3.1. Giới thiệu 52

3.1.1. Giới thiệu ..52

3.1.2. Lịch sử phát triển ..53

3.2. Các công nghệ, chuẩn liên quan .53

3.2.1. Service Oriented Architeture (SOA)53

3.2.2. Web Service.56

3.2.3. OGSA..58

3.2.4. OGSI và Grid Service.65

3.3. Kiến trúc Globus Toolkit 74

3.3.1. Mô hình kiến trúc GT2 ..75

3.3.2. Mô hình kiến trúc GT3 ..76

3.4. Các thành phần chính79

3.4.1. Sercurity Infrastructure..79

3.4.2. Resource Management94

3.4.3. Information Service ..107

3.4.4. Data Management..113

3.4.5. Thành phần mới trong GT3 ..114

Chương 4. Phát triển ứng dụng với bộ Globus Toolkit 3.2115

4.1. Khởi đầu dự án..115

4.1.1. Định hướng phát triển hệ thống ..115

4.1.2. Đánh tính khả thi của ứng dụng khi chạy trên Grid..117

4.2. Các yêu cầu cần quan tâm khi xây dựng ứng dụng 118

4.2.1. Khả năng mở rộng (Scalability)..118

4.2.2. Bảo mật 118

4.2.3. Tính mềm dẻo của ứng dụng (Flexibility) .119

4.2.4. Các kết nối với bên ngoài ..119

4.2.5. Hiệu suất ứng dụng(Performance).120

4.2.6. Độ tin cậy (Reliability) 121

4.2.7. Quản trị hệ thống (Management)122

4.2.8. Đồ hình hệ thống (System Topology)..123

4.2.9. Môi trường đa nền tảng123

4.2.10. Định dạng file 124

4.2.11. Việc cài đặt hệ thống .124

4.2.12. Vấn đề thông tin Grid 124

4.2.13. Tính tiện dụng124

4.3. Thiết kế tổng quan ..125

4.4. Một số vấn đề cần quan tâm trong thiết kế chi tiết và viết mã .126

4.4.1. Kiến trúc ứng dụng 127

4.4.2. Xem xét sử dụng ngôn ngữ lập trình 130

4.4.3. Vấn đề phụ thuộc của công việc vào môi trường hệ thống131

4.4.4. Đồ hình công việc..132

4.5. Triển khai cài đặt các Grid Service.133

- v - 4.5.1. Các bước xây dựng và triển khai Grid Service134

4.5.2. Xây dựng client140

Chương 5. Quản trị mạng và các hệ thống quản trị142

5.1. Quản trị mạng 142

5.1.1. Khái niệm142

5.1.2. Các lĩnh vực quản trị mạng142

5.2. Hệ thống quản trị mạng 144

5.2.1. Mô hình và hoạt động ..144

5.2.2. Một số chức năng cơ bản của một hệ thống quản trị mạng ..146

5.2.3. Hệ thống quản trị mạng trong thực tế..148

5.3. Hệ thống Intrusion Detection System (IDS)..149

5.3.1. Khái niệm149

5.3.2. Các hướng tiếp cận 149

5.4. Giới thiệu một số công cụ hỗ trợ quản trị mạng ..150

5.4.1. Ethereal 150

5.4.2. Snort..152

Chương 6. Hệ thống quản trị Grid NetManager..153

6.1. Giới thiệu ý tưởng153

6.2. Yêu cầu chức năng của một hệ thống quản trị mạng.154

6.3. Mô hình thành phần và hoạt động của hệ thống..155

6.3.1. Mô hình thành phần ..155

6.3.2. Cách thức hoạt động .157

6.4. Phân tích và định hướng phát triển ứng dụng158

6.5. Giới hạn vấn đề thực hiện của luận văn159

Chương 7. Phân tích, thiết kế và cài đặt thử nghiệm ứng dụng ..161

7.1. Phân tích .. 161

7.1.1. Ngữ cảnh hệ thống.161

7.1.2. Lược đồ Use Case..162

7.1.3. Đặc tả Use Case ..163

7.1.4. Mô tả các dòng sự kiện 167

7.2. Thiết kế.179

7.2.1. Sơđồ các đối tượng cài đặt179

7.2.2. Thiết kế giao diện ..180

7.3. Cài đặt & Triển khai ..183

7.3.1. Công cụ và môi trường phát triển ứng dụng.183

7.3.2. Mô hình cài đặt 184

7.3.3. Mô hình triển khai..184

7.3.4. Thử nghiệm185

Chương 8. Kết luận.186

8.1. Đánh giá186

8.1.1. Về luận văn 186

8.1.2. Vềứng dụng..186

8.2. Hướng phát triển, mở rộng của luận văn .187

8.2.1. Về luận văn 187

- vi - 8.2.2. Vềứng dụng..187

8.3. Lời kết188

Phụ lục..189

A. Các tiêu chí đánh giá tính khả khi của một dự án Grid189

B. Định dạng file GWSDL ..191

C. Kỹ thuật cài đặt các chức năng cơ bản của Grid Service193

C.1. Kỹ thuật cài đặt Operation Provider.193

C.2. Thêm thành phần dữ liệu (Service Data Element (SDE)).196

C.3. Cài đặt cơ chế Notification199

C.7. Cài đặt kỹ thuật tạo service động (Transient service) .202

C.5. Kỹ thuật Logging (Ghi vết)..205

C.6. Kỹ thuật quản lý chu trình sống của service (Lifecycle Management)..206

D. Các interface của một OGSI Service 208

E. Cấu trúc một chứng chỉđiện tử211

Tài liệu tham khảo..213

Các Website216