Некоторые этапы развития IT технологий

Некоторые этапы развития параллельных технологий. Информатизация сегодня вступила в четвертый этап своего развития. Первый был связан с появлением больших компьютеров (мейнфреймов), второй — с созданием персональных компьютеров, третий — с появлением Интернета. Четвертый этап информатизации включает ряд новых технологий на базе интернета:

• Интернет это глобальная система сетей, соединяющая множество компьютеров и локальных (сравнительно небольших) сетей и позволяющая им

взаимодействовать друг с другом.

• Веб (паутина) это способ доступа к информации находящейся на удален

ном, но включенном в Интернет компьютере.

• Web службы (Web Services) – это удаленные сервисные объекты, реали-

зующие по запросу пользователя некоторую функциональность.

• Грид – способ совместного использования ресурсов, распределенных по

разным, географически удаленным друг от друга, точкам планеты. Эта

технология позволяет объединить для решения одной задачи множество

кластеров и отдельных процессоров. Грид в той или иной мере использует

достижения упомянутых выше технологий, в особенности Web службы,

многие элементы которых вошли в Грид.

• Облачные технологии. Это система доступа к ресурсам, в рамках которой информация постоянно хранится на серверах в интернете и временно кэ-

шируется на клиентской стороне, например, на персональных компьюте-

рах, игровых приставках, ноутбуках, смартфонах и т. д..

Интернет. Интернет есть единое информационное пространство, в котором можно строить различные сооружения - сайты, хосты, серверы и т. д. История Интернет началась с 1958 года, когда США создали организацию под названием DARPA. В 1969-м году была построена первая Сеть, основанная на современных принципах Интернет. К 1978-му году были выработаны все базовые протоколы, которые и сейчас используются в Интернет, в чстности:

• Адресный протокол IP (Internet Protocol address)

• Протокол HTTP (Hyper Text Transfer Protocol), в котором есть ссылки на

другие гипертексты

WWW. WWW, World Wide Web, Всемирная паутина, Web, Веб, - это все названия одного и того же сервиса, который появился в 1991 году и использует протокол HTTP для передачи гипертекстовых документов и других файлов от Веб сервера к клиентам. Все перемещения по сети от одного документа к другому происходят по ссылкам. Эти документы написаны на языке HTML (HyperText Markup Language). Этот язык позволяет работать практически со всеми доступными сейчас на компьютере видами документов: это могут быть текстовые файлы, иллюстрации, звуковые и видео ролики, и т.д. Программа просмотра HTML текстов называется browser (браузер).

Таким образом, WWW - система в целом состоит из следующих компонент:

• Язык гипертекстовой разметки HTML

• Протокол передачи гипертекста HTTP

• Спецификаций на типы данных в Internet (Internet Media Types)

• Системы WWW-адресации (URL, URN, URI etc.)

Язык HTML собой разметку, сделанную обычными английскими словами

внутри документа. HTML был разработан для того, чтобы выделить в докумен-

тах логическую структуру.

Аббревиатура URL расшифровывается как Uniform Resource Locat что

можно перевести, как "единый указатель на ресурс". Практически, это адрес

документа.

Web services (Web службы). Web – сервис это серверный объект, реализующий некоторый элемент функциональности, с которым могут взаимодействовать удаленные программы по протоколу HTTP посредством сообщений на языке XML.

Традиционно, используя Internet, клиениту придется посетить сервер авиа

компании, сервер гостиниц, сервер компании по аренде автомобилей и так да-

лее. Более удобно было бы запустить приложение, которое бы приняло от кли-

ента необходимую информацию и выполнило все эти рутинные действия Что-

бы это стало возможным, следует использовать Web-сервисы.

Архитектура Web-служб предполагает слабую связность между компонентами сети, которая означает, что компонентам системы не обязательно знать, как устроены взаимодействующие с ними подсистемы, а для взаимодействия нет необходимости в создании специального программного обеспечения.

Web Services базируется на применении открытых стандартов и протоко-

лов, ключевыми из которых являются следующие:

1. SOAP (Simple Object Access Protocol) — протокол доступа к простым объектам, т.е. механизм для передачи информации между уделенными объектами на базе протокола HTTP и некоторых других Интернет-протоколов;

2. WSDL (Web Services Description Language) — язык описания Web-сервисов;

3. UDDI (Universal Description, Discovery and Integration) — универсальное описание, обнаружение и интеграция — упрощенно говоря, протокол поиска ресурсов в Интернете.

Рассмотрим, как выполняется обращение к Web-службе. Этапы таковы:

• Сначала на языке UDDI производится обращение к сетевой справочной

системе. В ответ предоставляется набор интернет адресов, содержащих тре-

буемую службу.

• Затем производится обращение к службе по одному из адресов, представленных UDDI. Служба отвечает на языке WSDL, который предоставляет

подробное описание возможностей службы и правил обращения к ней

• Зная эти правила, пользователь на языке SOAP передает службе свое задание и получает ответ.

UDDI, WSDL, SOAP – это основные протоколы Web-служб, и реализованы они на системе адресации HTTP (TCP/IP) и языке XML (EXtensible Markup Language). XML - это в переводе "расширяемый язык разметки", предназначенный для описания данных и их типов. Для адресации в Web-службах используется простой URI (Uniform Resource Identifiers), подобный URL (Uniform Resource Location).

Язык XML. Основой для реализации всех этих протоколов является язык XML (EXtensible Markup Language - расширяемый язык разметки). HTML и XML создавались с различными целями:

• HTML создавался для демонстрации данных и фокусируется на том, как

данные выглядят.

• XML создавался для описания данных и фокусируется на том, чем являются данные. XML-теги идентифицируют данные (указывает тип данных), а не способ их отображения. Если HTML-тег указывает, например, "отобразить

эти данные жирным шрифтом" (<b>...</b>), XML-тег действует как имя

поля в вашей программе. Он ставит метку на часть данных, которые иденти-

фицирует (например: <message>...</message>). Рассмотрим,например

пример:

<h1>Что XML грядущий нам готовит</h1>

<h2>Дмитрий Петров</h2>

<p>Страна: Беларусь</p>

<p>Организация: Design Studio DS</p>

<p>WWW: http://петров.virtualave.net/ds/</p>

<p>E-Mail: [e-mail]</p>

<p>UIN: 35325827</p>

Это разметка в языке HTML. Никакой информации о структуре, только теги визуального отображения, минимум логической разметки. При использовании CSS можно несколько улучшить картину. Теги заголовков предварительно описываются, можно описать и форматирование абзацев. Но что еще лучше, различным записям можно задать уникальные стилевые идентификаторы, которыми в дальнейшем можно манипулировать. Например изменение атрибутов вывода конкретного стиля приведет соответствующим изменениям во всех документах сайта.

Посмотрим как XML – представим вышеприведенную информацию на XML.

<?xml version = "1.0"?>

<editor_contacts>

<author>

<first_name>Дмитрий</first_name>

<last_name>Петров</last_name>

<article_title>Что XML грядущий нам готовит</article_title>

<adress>

<coutry>Беларусь</country>

<work>Design Studio DS</work>

<url>http://петров.virtualave.net/ds/</url>

<email>[e-mail]</email>

<uin>35325827</uin>

</address>

</author>

</editor_contacts>

Это напоминает структуру базы данных, и не только внешним видом. XML позволяет такие манипуляции с полученными записями, как сортировка, поиск по заданным критериям. Кроме того, как вы наверняка заметили, в описаниях XML поощряется вложенность задаваемых тегов, как способ задания иерархии данных. Пользовательские теги задаются вами в подключаемой таблице стилей XSL.

 

Грид

Под английским термином GRID понимается совокупность пространственно распределенных вычислительных узлов, связанных некоторой сетью для обмена данными. В дальнейшем вместо GRID будет использоваться слово Грид. Это слово не аббревиатура, и в прямом переводе обозначает «решетка», но правильнее его употреблять в смысле «вычислительная сеть» по аналогии с энергосетью, из которой можно потреблять энергию, не заботясь о том, кем и где она произведена.

Различие между Web Service и Грид состоит в следующем:

• Web Service позволяет клиенту выполнить на оборудовании владельца ресурса некоторую функцию из списка, составленного владельцем этого обо-

рудования.

• Грид - метод использования глобально процессорных мощностей и систем хранения информации (дисковые системы большой емкости) на основе по-

временной аренды без их физического перемещения в пространстве. Эле-

ментами Грид в основном являются кластеры, а не отдельные компьютеры.

Естественно, Грид включает все, наработанное в WebServices. Более того,

протоколы WebServices (WSDL, SOAP, UDDI), средства адресации в расши-

ренном варианте являются основными протоколами.

Одной из причин создания европйского Грид явилась необходимость обработки громадного объема информации, которая поступает с Большого адронного коллайдера (БАК), созданного ЦЕРНЕ исследований. Для него использован 27-километровый подземный тоннель, проложенный на глубине около 100 метров на границе Швейцарии и Франции. БАК предназначен для разгона протонов и тяжёлых ионов, которые при столкновении на встречных пучках порождают новые частицы, изучение этих частиц будет способствовать изучению основ мироздания. С БАК за год будет поступать 10 Петабайт данных. Для обработки этого гигантского объема данных будет используется технология распределенных вычислений Грид.

Общая структура Грид не примере одного узла.

 

 

Клиент обращается в реестр ресурсов MDS (Monitoring and Discovery

Service), чтобы получить сведения о наличии и месте расположения нужного

ресурса. Затем клиент обращается к ресурсу, чтобы получить интерфейс ресур-

са, в котором указывается способ задания ресурсу требуемой работы. Наконец,

клиент передает ресурсу задание на языке RSL (Resource Specification

Language) и получает результат.

В глобальной сети находятся десятки тысяч (и более) узлов, каждый из них может быть как ресурсом, так и клиентом. Кроме клиентов и ресурсов имеются общие службы, например, справочная система и карта расположения файлов. Главное состоит в том, что на каналах обмена используется стандарт Web- служб: XML, WSDL, SOAP и др.

В среде Грид явным образом присутствуют следующие элементы:

• Программы пользователя

• Ресурсы (аппаратура, ОС, кластерное ПО и т.п.)

• Промежуточное программное обеспечение (Middleware), выступающее в роли посредника между пользовательскими программами и ресурсами. Middleware включает большой объем программного обеспечения, разрабатывается большими организациями и строго стандартизуется, чтобы обеспечить взаимно перекрестное использование частей этого Middleware разными разра-

ботчиками.

В число наиболее известных пакетов middleware входят:

• GT4 - разработан в США по проекту Globus.

• gLITE. Его условно можно назвать европейским проектом, поскольку его разработка курируется ЦЕРН.

Облачные вычисления

Появление Грид является следствием непрерывного развития различных

реализаций на базе Грид. Грид не может быть конечной точкой развития интернет.

Термин «Облако» используется как метафора, основанная на изображении Интернета на диаграмме компьютерной сети, или как образ сложной инфраструктуры, за которой скрываются все технические детали.

Согласно документу IEEE (2008 год) «Облачная обработка данных — это

парадигма, в рамках которой информация постоянно хранится на серверах в

интернете и временно кэшируется на клиентской стороне, например, на персо-

нальных компьютерах, игровых приставках, ноутбуках, смартфонах и т. д.».

Облачная обработка данных как концепция включает в себя понятия:

• Всё как услуга.

• Инфраструктура как услуга.

• Платформа как услуга.

• Программное обеспечение как услуга.

• Данные как услуга.

• Рабочее место как услуга.

Облако для пользователя – это некоторый набор услуг (soft и hard), которые потребляются и оплачиваются, порой без малейшего представления, что же там используется внутри.

Варианты предоставления ресурсов сильно отличаются. Все, что касается

Cloud Computing, обычно принято называть словом aaS (aaS – расшифровыва-

ется как "as a Service"). Существуют много видов aaS, например:

• SaaS (Software-aaS), или приложения в виде сервисов - вариант, при котором тебе предлагают использовать какое-то конкретное ПО, например, корпоративные системы, в виде сервиса по подписке

• PaaS (Platform-aaS) - в отличие от SaaS, предназначенного больше для конечного пользователя, вариант для разработчиков. В облаке функционирует некоторый набор программ, основных сервисов и библиотек, на основе кото-

рых предлагается разрабатывать свои приложения.

• HaaS (Hardware-aaS) - один из первых терминов, означающих предоставление некоторых базовых "железных" функций и ресурсов в виде сервисов.

• СaaS (Communication-aaS) - подразумевается, что в качестве сервисов предоставляются услуги связи; обычно это IP-телефония, почта и мгновенные

коммуникации (чаты, IM).

Облачные технологии обеспечивают более совершенный доступ к ресурсам. Для решения больших задач нужно другое - увеличение числа процес-

соров. Поэтому облачные технологии далее рассматриваться не будут.

Что дали для быстродействия:

Интернет	IP (Internet Protocol address) HTTP (Hyper Text Transfer Protocol)
WWW	Язык гипертекстовой разметки HTML Системы адресации (URL, URN, URI etc.)
WebServise	SOAP (Simple Object Access Protocol) WSDL (Web Services Description Language) UDDI (Universal Description, Discovery and Integration) Язык XML
Грид	Пакеты GT4, G2
Облачная технология

 

ЛЕКЦИЯ 19.

Пакет Globus Toolkit.

Состав пакета GT4. В глобальных Грид-системах в качестве средства

middleware используют инструментарий Globus Тoolkit, разработанный амери-

канскими учеными, который стал de facto мировым стандартом. Он включает в

себя службы, которые позволяют построить полнофункциональную Грид сис-

тему. Пакет G T4 содержит следующие разделы:

1. Security - Обеспечение безопасности

2. Data Management - Управление данными

3. Execution Management - Управление исполнением заданий

4. Information Service – Информационный сервис

5. Common Runtime –Фундаментальных библиотеки и средств, используются для создания Web-служб и не-Web-служб.

Рассмотрим два пункта из приведенного перечня: обеспечение безопасности и управление исполнением заданий.