Е-наука на шляху до семантичного Грід. Частина 1: Об’єднання Web- і Грід-технологій
Досліджено еволюцію Грід-систем на шляху до т.зв. семантичного Грід, в яких інформація і послуги мають чітке визначення, що надає можливість комп’ютерам і людям працювати в кооперації; а також представлено тенденцію до конвенції Грід-сервісів і Web-сервісів на базі використання сервісно-орієнтованої...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Системні дослідження та інформаційні технології |
|---|---|
| Дата: | 2010 |
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Українська |
| Опубліковано: |
Навчально-науковий комплекс "Інститут прикладного системного аналізу" НТУУ "КПІ" МОН та НАН України
2010
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/49685 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Е-наука на шляху до семантичного Грід. Частина 1: Об’єднання Web- і Грід-технологій / М.З. Згуровський, А.І. Петренко // Систем. дослідж. та інформ. технології. — 2010. — № 1. — С. 26-38. — Бібліогр.: 20 назв. — укр. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859757965801684992 |
|---|---|
| author | Згуровський, М.З. Петренко, А.І. |
| author_facet | Згуровський, М.З. Петренко, А.І. |
| citation_txt | Е-наука на шляху до семантичного Грід. Частина 1: Об’єднання Web- і Грід-технологій / М.З. Згуровський, А.І. Петренко // Систем. дослідж. та інформ. технології. — 2010. — № 1. — С. 26-38. — Бібліогр.: 20 назв. — укр. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Системні дослідження та інформаційні технології |
| description | Досліджено еволюцію Грід-систем на шляху до т.зв. семантичного Грід, в яких інформація і послуги мають чітке визначення, що надає можливість комп’ютерам і людям працювати в кооперації; а також представлено тенденцію до конвенції Грід-сервісів і Web-сервісів на базі використання сервісно-орієнтованої архітектури (SOA), за якої Web використовується як інформаційна інфраструктура Грід.
Исследована эволюция Грид-систем на пути к т.н. семантическому Грид, в котором информация и услуги имеют четкое определение, представляющее возможность компьютерам и людям работать в кооперации; а также раскрыта тенденция к конвенции Грид-сервисов и Web-сервисов на базе использования сервисно-ориентированной архитектуры (SOA), при которой Web используется как информационная инфраструктура Грид.
The evolution of Grid-systems on the way to the so-called semantic Grid, in which information and services have distinct definitions promoting cooperative work for computers and people, has been investigated. Also, the tendency to convention of Grid- and Web-services on the basis of using the service-oriented architecture (SOA), where Web is used as a Grid information infrastructure, is shown.
|
| first_indexed | 2025-12-02T01:49:11Z |
| format | Article |
| fulltext |
© М.З. Згуровський, А.І. Петренко, 2010
26 ISSN 1681–6048 System Research & Information Technologies, 2010, № 1
TIДC
ПРОГРЕСИВНІ ІНФОРМАЦІЙНІ ТЕХНОЛОГІЇ,
ВИСОКОПРОДУКТИВНІ КОМП’ЮТЕРНІ
СИСТЕМИ
УДК 519.7.007.52
Е-НАУКА НА ШЛЯХУ ДО СЕМАНТИЧНОГО ГРІД.
ЧАСТИНА 1: ОБ’ЄДНАННЯ WEB- І ГРІД-ТЕХНОЛОГІЙ
М.З. ЗГУРОВСЬКИЙ, А.І. ПЕТРЕНКО
Досліджено еволюцію Грід-систем на шляху до т.зв. семантичного Грід, в яких
інформація і послуги мають чітке визначення, що надає можливість
комп’ютерам і людям працювати в кооперації; а також представлено тенден-
цію до конвенції Грід-сервісів і Web-сервісів на базі використання сервісно-
орієнтованої архітектури (SOA), за якої Web використовується як інформацій-
на інфраструктура Грід.
1. Е-НАУКА І ГРІД
Уже кілька років у світі активно вживається новий термін «е-наука» (елект-
ронна наука, e-Science), який визначає особливості сучасних наукових до-
сліджень, а саме [1,2,3]:
• необхідність обробки потенційно величезних об'ємів інформації, де б
вона не була розташована;
• необхідність виконання великого об'єму складних обчислень;
• необхідність спілкування і співпраці під час досліджень.
Ці виклики сьогодення з урахуванням обмеженості ресурсів, що існу-
ють в будь-якому суспільстві, можна задовольнити дише спільним і скоор-
динованим їх використанням або «розділенням» ресурсів. Треба зробити
доступними для вчених і фахівців різних організацій і країн існуючі
комп’ютери, сховища даних, додатки, прилади, мережі з врахуванням різ-
номаніття (гетерогенності) цих ресурсів. Треба розробити і запровадити ме-
ханізми безпеки і узгодженої політики доступу, умови надання ресурсів,
обліку обсягів використання і відповідної оплати. А також створити розпо-
ділене обчислювальне середовище, реалізоване за допомогою розгортання
заснованої на стандартах інфраструктури, що надає спільне використання
ресурсів і координоване вирішення завдань у межах динамічних віртуальних
організацій, які є зацікавленими користувачами, крім звичайних організа-
ційних структур.
Таке середовище отримало назву «Грід-середовище» (рис. 1) за ана-
логією з мережами електропостачання [1, 4, 5] Згідно з рис. 1, користувач
формує своє завдання на обробку чи обчислення, брокер планує реалізацію
Е-наука на шляху до семантичного Грід. Частина 1: Об’єднання Web- і Грід-технологій
Системні дослідження та інформаційні технології, 2010, № 1 27
цього завдання і, спираючись на каталоги ресурсів та сервісів, добирає
необхідні програми та дані і вільний робочий вузол, ще краще — завдання
виконати.
Грід-середовище забезпечує скоординоване вирішення завдань з інтег-
рації розподілених ресурсів, ідентифікації користувачів і автоматичного об-
слуговування їхніх запитів, пошуку для них ресурсів та загального децент-
ралізованого «оркестрування» ресурсами і запитами. Базові функції Грід-
середовища реалізуються за допомогою спеціального програмного забезпе-
чення, що отримало назву «програмне забезпечення проміжного шару»
(ПЗПШ) або middleware.
ПЗПШ використовується для того, щоб приховати різнорідну природу
Грід та створити користувачам і додаткам однорідне середовище, забезпе-
чуючи ряд стандартизованих інтерфейсів і безліч сервісів. ПЗПШ перебуває
між операційною системою і додатками, забезпечуючи додатки сервісами,
необхідними для їх коректного функціонування у розподілених гетероген-
них середовищах. Грід-інфраструктура може складатися з будь-яких видів
мережевих ресурсів, тобто, як з комп’ютерів (обчислювальних ресурсів), так
і сховищ даних та спеціальних наукових приладів.
Результати аналізу і порівняння сучасного стану та тенденцій розвитку
існуючих рішень, запроваджених у європейських та світових проектах Грід-
середовищ, оцінка їх придатності для використання в Україні, формулюван-
ня пропозицій щодо різних компонентів Грід-середовища для національної
Грід-інфраструктури представлені в [1, 4, 5, 6].
Спочатку Грід-технології призначалися для вирішення складних науко-
вих, виробничих та інженерних завдань, які неможливо втілити в розумні
терміни на окремих обчислювальних установках. Але зараз сфера застосу-
вання Грід-технологій не обмежується лише ними. Розвиваючись, Грід про-
никає в промисловість і бізнес, великі підприємства створюють Грід для ви-
рішення своїх виробничих проблем. Таким чином, Грід претендує на роль
універсальної інфраструктури для обробки даних, в якій функціонує безліч
Інтерфейс користувача
Опис завдання
Робочий
вузол
Брокер ресурсів \
планувальник
завдань
Каталог ресурсів
Обчислювальні кластери
Сховище даних
Рис. 1. Спрощена структура Грід-середовища
М.З. Згуровський, А.І. Петренко
ISSN 1681–6048 System Research & Information Technologies, 2010, № 1 28
сервісів (Grid Services), які сприяють розв’язанню не тільки конкретних
прикладних завданнь, але й пропонують сервісні послуги — пошук необхід-
них ресурсів, збір інформації про стан ресурсів, зберігання і доставку даних.
Сфера застосування Грід — це ядерна фізика, екологія, метеорологія і моде-
лювання кліматичних змін, чисельне моделювання в машино- і авіабудуван-
ні, біологічне моделювання, фармацевтика.
2. ПОКОЛІННЯ ГРІД
Незважаючи на відносну «молодість» Грід (з перших публікацій минуло
лише 14 років), можна виділити три стадії його еволюції.
Грід-системи першого покоління (I-WAY, FAFNER ) дослідили підходи
для забезпечення базової інфраструктури Грід на системному рівні. Так, згі-
дно з проектом I-WAY (Information Wide-Area Year), у 1995 році було
об’єднано в національну розподілену експериментальну мережу 17 обчис-
лювальних вузлів, пов’язаних за допомогою високошвидкісної магістралі,
на основі технології АТМ (1,5 Mб/с – 9,6 Mб/с). Було вперше впроваджено
розподілену файлову систему і брокер ресурсів, який містив центральний
вузол, що керував мережею, та агентів на решті вузлів. Тоді було розробле-
но також 60 додатків і запроваджено в I-WAY.
Таким чином, уже перше покоління Грід-систем перетворило
комп’ютер у пристрій, розрахований на багато користувачів, і створило сис-
тему розділення часу; запровадило організацію взаємодії на рівні процесів
шляхом виконання загального адресного простору, розподіленої загальної
пам'яті (DSM) і передачі повідомлень (MPI, PVM) для підтримки гетероген-
них систем і роботи в локальній /глобальній мережі; забезпечило підтримку
динамічної конфігурації середовища, при якому метакомп’ютер не має по-
стійного складу і динамічно організовується з географічно розподілених
ресурсів, тимчасово делегованих їхніми фактичними власниками (віртуа-
лізація метаком’ютера); а також забезпечило організацію однорідного до-
ступу до обчислювальних ресурсів великої кількості комп’ютерів в локаль-
ній або глобальній мережі і вирішення задач, що допускають декомпозицію
на велике число невеликих, незалежних підзадач.
Грід-системи другого покоління (Globus GT3, Legion, Nimrod, Jini, P2P,
NorduGrid, Unicore, gLite) розвивали програмне забезпечення проміжного
шару (ПЗПШ), щоб оперувати великомасштабними даними та обчислення-
ми, а також ключові сервіси, портали і специфічні додатки. Подальший роз-
виток і узагальнення ідей метакомп’ютинга в ширше коло обчислювальних
ресурсів і завдань/додатків вимагав невідкладного розв’язання багатьох
проблем, пов’язаних з передачею даних, забезпеченням безпеки, управлін-
ням завданнями, доступом до даним, пошуком ресурсів, доступом до них та
ін. Підходи до побудови такої Грід-системи були описані І. Фостером у [2].
Друге покоління базового програмного забезпечення для Грід у своєму роз-
витку перейшло від ранніх систем типу Globus-GT1 і Legіon, спеціалізова-
них для конкретних потреб великих і високопродуктивних додатків, до
більш універсальних і відкритих середовищ, таких, як Globus-GT3 і Avaki.
Е-наука на шляху до семантичного Грід. Частина 1: Об’єднання Web- і Грід-технологій
Системні дослідження та інформаційні технології, 2010, № 1 29
На відміну від традиційних клієнт-серверних систем, в яких ресурси управ-
ляються і облік користувачів ведеться централізовано в одному довірчому
домені, таке ПЗПШ забезпечує динамічну безліч довірчих доменів, що ви-
користовують різні механізми безпеки; динамічну безліч ресурсів, керова-
них автономно в межах одного з доменів; динамічну безліч користувачів, які
мають облікові записи в деяких доменах; доступ в процесі обчислень відра-
зу до декількох ресурсів із різних доменів; запуск процесів на декількох ре-
сурсах; організацію в процесі обчислень взаємодії між ресурсами з різних
доменів; взаємодію між запущеними процесами.
Разом з базовим програмним забезпеченням у другому поколінні також
був розроблений ряд супровідних інструментальних засобів і утиліт, які
здійснюють запуск завдань на видалених ресурсах (суперкомп’ютерах, кла-
стерах) через вже існуючі системи управління ресурсами (зазвичай, системи
пакетної обробки), контроль стану виконання завдань і управління завдан-
нями, збір і доступ до різноманітної інформації про систему і її компоненти
тощо, і за допомогою яких можна надавати послуги (сервіси) користувачам,
додаткам, планувальникам ресурсів, брокерам для сервісів верхнього рівня.
Протягом цього періоду з’явилися: техніка однорангових систем, предмет-
но-орієнтовані інтерфейси користувачів і портали.
Але друге покоління Грід не забезпечило повну функціональну суміс-
ність створеного Грід програмного забезпечення, що є важливою умовою
реалізації великомасштабних обчислень. Щоб побудувати нові Грід-
додатки, бажано багаторазово використовувати існуючі компоненти та ін-
формаційні ресурси і гнучко ними оперувати.
У Грід-системах третього покоління (OSGA,OSGI, Web Service,
Semantic Web, Globus 4) зроблено наголос на сервісно-орієнтованому підхі-
доді (відкриті сервісні системи, орієнтовані на архітектуру OGSA [7] і ін-
фраструктуру OGSI [8], глобальне розподілене співробітництво та проблеми
інформаційного рівня). Це допускає відому уніфікацію наборів сервісів на
основі тотожності їх семантики, а також наявність загальних правил, регла-
ментів і організаційних угод, на які спирається конфігурація сервісів. Таким
чином, Грід-середовище — це розширюваний набір уніфікованих Грід-
сервісів (аутентифікація, авторизація, пошук і розподіл ресурсів, повідом-
лення про події, облік використання ресурсів, видалений доступ до даних,
виявлення відмов і т.ін.), об’єднаних різними способами для задоволення
потреб користувачів і не залежних від ресурсів та додатків, при цьому існує
можливість злиття базових сервісів в складніші, високорівневі сервіси.
Отже, йдеться наразі про інфраструктуру для е-науки, ніж про поліп-
шення уже розробленої існуючої технології. Грід може забезпечити під-
тримку віддаленого спілкування вчених у реальному часі. Дуже важливою
є інфраструктура для підтримки розподілених ресурсів — тут є багато клю-
чових сервісів: безпека, масштабування і управління, реєстрація і пошук та
інтерфейси Web-сервісів, орієнтовані на повідомлення, з метою впрова-
дження дієвих механізмів співробітництва. Всі головні Грід-сервіси і інфра-
структура забезпечують співпрацю і є вкрай важливими для суспільства.
Третє покоління Грід-систем націлене, насамперед, на створення «зага-
льного дослідницького простору» (collaboratory), у якому національні дослі-
дники можуть діяти безвідносно до географічного місця розташування шля-
М.З. Згуровський, А.І. Петренко
ISSN 1681–6048 System Research & Information Technologies, 2010, № 1 30
хом спілкування з колегами, спільно використовуючи інструментарії, дані й
обчислювальний ресурс і звертаючись по інформацію до цифрових бібліо-
тек. Успішними прикладами таких зусиль можуть бути проекти Grіd 2003,
що призначені поєднати великі обчислювальні центри США; проект EGEE
(Enablіng Grіds for E-scіence іn Europe), метою якого є об’єднання націо-
нальних, регіональних і тематичних Грід-систем в єдину цілісну Грід-
інфраструктуру для підтримки наукових досліджень; проект Access Grid,
присвячений колекції ресурсів, які підтримують співробітництво людей
через Grid, включаючи великомасштабні розподілені зустрічі та навчання.
Грід-системи третього покоління впевнено просуваються до семанти-
чних Грід (рис. 2) [9–11], заснованих на використанні метаданих і онтоло-
гій, у яких інформація тлумачиться як дані, що мають не тільки значення,
але і знання, які здобуваються, використаються, представляються, публіку-
ються й підтримуються (Data Mining), щоб допомогти е-вченим досягати
їхніх специфічних цілей — розділених обчислень, розділених даних, вилу-
чення знань з інформації.
Data Mining — це нова технологія інтелектуального аналізу даних з ме-
тою виявлення прихованих закономірностей у вигляді значущих особливос-
тей, кореляцій, тенденцій і шаблонів [12]. Сучасні системи добування даних
використовують засновані на методах штучного інтелекту засоби уявлення і
інтерпретації, що і допомогає знаходити розчинену в терабайтних сховищах
не очевидну, але вельми цінну інформацію. Фактично ми говоримо про те,
що в процесі Data Mining-система не відштовхується від наперед висунутих
гіпотез, а пропонує їх сама на підставі аналізу.
В основу сучасної технології Data Mining покладено концепцію шабло-
нів (pattern), які відображають фрагменти багатоаспектних взаємозв’язків в
даних. Цими шаблонами є закономірності, притаманні підвибіркам даних,
що можуть бути стисло виражені у формі, зрозумілій людині. Пошук
шаблонів проводиться методами, не обмеженими лише апріорними при-
пущеннями про структуру вибірки і вид розподілів значень аналізованих
показників.
Рис. 2. На шляху до наступних поколінь Грід
Е-наука на шляху до семантичного Грід. Частина 1: Об’єднання Web- і Грід-технологій
Системні дослідження та інформаційні технології, 2010, № 1 31
Невдовзі стане можливою наступна розмова користувача зі своїм про-
грамним агентом, що пов’язує його з Грід-середовищем:
• знайди, будь ласка, дані про землетруси в Україні за минуле століття
та дані про сонячну активність за цей період і оціни зв’язок між ними;
• проаналізуй показники світової торгівлі на початку кризи і спробуй
визначити групу товарів, які на першому місці в товарообороті розвинутих
країн;
• зайди на сайти вільного програмного забезпечення і завантаж себе
програмою вирішення дуже великих за розміром систем лінійних розрідже-
них рівнянь.
Важливо підкреслити: використання Грід-технологій допомагає не
тільки вирішувати наукові й практичні завдання, раніше недоступні через
занадто великий час, потрібний для одержання відповіді, а й створює основу
для нової організації науки, високотехнологічного виробництва, соціального
життя, допомагає ефективніше та надійніше управляти ресурсами суспільс-
тва. Грід забезпечує платформу, за допомогою якої користувачі отримують
доступ до об’єднаних обчислювальних ресурсів зберігання даних і мереже-
вих ресурсів, щоб виконувати свої прикладні програми щодо обробки роз-
поділених даних. Це формує функціональне середовище, що надає користу-
вачам можливість проаналізували дані, спільно використовувати результати
із співробітниками та інформацію про стан даних через встановлені кордони
і географічні межі.
3. WEB ЯК ІНФОРМАЦІЙНА ОСНОВА ГРІД
Відомо, що Інтернет (мережа комп’ютерів, об’єднаних каналами, які вико-
ристовують протоколи (ТСР\ІР) для зв’язку ) і Web (мережа сайтів, що вико-
ристовують гіперпосилання для переходів від сторінки до сторінки) виникли
раніше Грід (обчислювальної інфраструктури, що надає безперервний до-
ступ до обчислювальних потужностей і ресурсів зберігання даних, розподі-
лених по всьому світу).
Певний час, поки Web-мережа була здатна обслуговувати лише людей
(рис. 3а), Грід і Web розвивалися відокремлено. Коли ж Web-мережа почала
виконувати передачу даних між комп’ютерами (рис. 3б), з’явилася зацікав-
Джерело
інформації
Web-сервер
Додаток
Клієнт
HTTP
HTTP-документ
а
Джерело
інформації
SOAP-сервер
Додаток
HTTP
SOAP-сервер
Додаток
Джерело
інформації
HML-документ
HML-документ
б
Рис. 3. Схеми отримання документа людиною (а) і обміну документами між
комп’ютерами (б) в Web-мережі
М.З. Згуровський, А.І. Петренко
ISSN 1681–6048 System Research & Information Technologies, 2010, № 1 32
леність у використанні здобутків Web-мережі в Гріл-середовищі. Поява
Web-сервісів, які забезпечують віддалене виконання певних процедур за па-
раметрами і даними, введеними користувачем, зробили процес об’єднання
Web-сервісів і Грід-сервісів неминучим (рис. 4).
Велике значення мало створення консорціумом W3C стандартів Web-
сервісів, таких, як:
• ідентифікатори URI (Uniform Resource Identifier) — одноманітний
ідентифікатор ресурсу [13]. Вся безліч URI є децентралізованою. Жодна
людина і жодна організація не стежить за тим, хто їх створює або як їх мож-
на використовувати. Тоді, як одні схеми URI (такі, як http:) залежать від
централізованих систем (наприклад, систем DNS), інші схеми (такі, як
freenet) є повністю децентралізованими;
• мова розмітки документів XML (eXtensible Markup Language) є текс-
товим форматом, призначеним для зберігання структурованих даних (за-
мість існуючих файлів баз даних), для обміну інформацією між програмами,
а також для створення на його основі більш спеціалізованих мов розмітки
[14];
• протокол SOAP (Simple Object Access Protocol) [15]. SOAP пропонує
пакет, що формує дані XML для передачі через Web-інфраструктуру (на-
приклад, через HTTP, через кеш та проксі-сервери), з викликом віддалених
процедур (Remote Procedure Calls, RPCs);
• схема RDF (Resource Description Framework) [16]. Це модель і синта-
ксис для опису ресурсів, а саме — метаданих про ресурси. Однією з голо-
вних цілей RDF є надання тверджень, зрозумілих і для людей, і для машин.
Кожне твердження має вигляд «суб’єкт – предикат – об’єкт» (рис. 5) і в тер-
мінології RDF називається триплетом. Для обробки RDF є декілька мов
запитів. Наприклад, RQL, RDQL, SPARQL;
• мова опису Web-сервісів WSDL (Web Services Description
Language) [17]. Описує сервіс в XML, використовуючи XML Schema; є та-
кож відображення на RDF (Resource Description Framework — структура
опису ресурсу);
HTTP
Різні
спочатку
SOAP
Грід
LDAL
GridFTP
OGSI
WSRF
Web
Грід
Рис. 4. Процес об’єднання Web- і Грід сервісів
Рис. 5. Приклад RDF-формату для твердження: «Foster is a creator of Grid»
Субъект: http://www.w3.org/Home/Foster
Предикат: http://www.schema.org/#Creator
Объект: http://www.example.org/ Grid
Е-наука на шляху до семантичного Грід. Частина 1: Об’єднання Web- і Грід-технологій
Системні дослідження та інформаційні технології, 2010, № 1 33
• сервер Web-сервісів UDDI (Universal Description Discovery and
Integration). UDDI, який є переліком доступних Web-сервісов [15];
• мова WSFL (Web Services Flow Language) є пропозицією IBM, що
визначає робочий процес як комбінацію Web-сервісів [18];
• WSMF (Web Services Modelling Framework) забезпечує концептуаль-
ну модель для розробки та опису Web-сервісів, засновану на принципах ма-
ксимального роз’єднання та масштабованому сервісі посередництва {18}.
Грід-сервіси, на відміну від Web-сервісів, постійні і з статичним поста-
чальником метаданих з’являються і зникають, зберігають інформацію про
свій стан і стан ресурсу та походження інформації, у них динамічні користу-
вачі метаданих. Платформа WSRF (Web Service Resource Framework) [19] —
це набір з 6-ти специфікацій, які підтримують Грід-сервіси та інші ресурси,
що мають свій стан (stateful). Мета створення таких специфікацій — набли-
ження OGSA і Web-сервісів. За допомогою засобів, що відповідають цим
специфікаціям, може стати реальним підхід до моделювання та управління
станом у контексті Web-сервісів. Тобто, зроблена спроба реалізувати цей
стан — саме те, що відрізняє Грід-сервіси від Web-сервісів, дозволяючи ко-
ристувачам, які звертаються до Web-сервісів, контролювати і змінювати
стан доступних їм ресурсів (WS-Resource).
Назвемо ці специфікації:
• WS-Resource Lifetime визначає механізм припинення існування WS-
Resource (включаючи обмін повідомленнями), що дозволяє негайно видали-
ти ресурс або через вказаний час;
• WS-Resource Properties визначає, як WS-Resource може бути асоці-
йований з інтерфейсом, що описує Web-сервіс (включаючи обмін повідом-
леннями) і витягає, змінює та знищує особливості ресурсу WS-Resource;
• WS-Notification визначає механізм обробки повідомлень про події,
що базується на принципах передплати / публікації;
• WS-Renewable References визначає механізм розширення звичайної
системи адресації WS-Addressing, прийнятої в Web-сервісі;
• WS-Service Group визначає інтерфейс до набору гетерогенних Web-
сервісів;
• WS-Base Faults визначає механізм обробки повідомлень про помилки.
Ці специфікації WSRF є «точками конвергенції» між Web- і Грід-
сервісами, їх можна розглядати як природну еволюцію специфікацій OGSI
(Open Grid Services Infrastruture). Підхід WSRF ґрунтується на схемі адреса-
ції внутрішніх ресурсів, що асоціюються з Web-сервісами. Ця адресна інфо-
рмація може використовуватися як засіб кореляції і маршрутизації обмінів
повідомленнями з цими внутрішніми ресурсами і, нарешті, як засіб
забезпечення зв’язку із станом, що зберігається.
Як мережевий показник конструкція WS-Addressing [20], що містить
спеціальну інформацію про ресурс, слугує тій же меті, що й конструкції
CORBA IOR, DCOM OBJREF, Java RMI URL і т. ін. Вона ідентифікує ре-
сурс у всій мережі. Дотримуючись методології існуючих об’єктно-
орієнтованих технологій розподілених обчислень, підхід WSRF переносить
проблему ідентифікації ресурсу з рівня додатку на рівень проміжного про-
грамного забезпечення і вирішує її в межах стека Web-сервісів. Вимагаючи,
М.З. Згуровський, А.І. Петренко
ISSN 1681–6048 System Research & Information Technologies, 2010, № 1 34
щоб ідентичність ресурсу передавалася як заголовок кожного SOAP-
повідомлення, підхід WSRF моделює взаємодії, що зберігають стан за допо-
могою конкретних ресурсів, а не сервісів. Якщо врахувати наявність додат-
кових специфікацій, які керують терміном життя експонованих ресурсів і
механізмом оновлення посилань на ці ресурси, то можна констатувати,
що підхід WSRF має багато спільного з концепціями моделей розподіле-
них об’єктів.
Згідно з концептуальною моделлю підходу WSRF, Web-сервіс — це
сутність, яка не має стану, «яка діє, надає доступ або обробляє набір логіч-
них ресурсів (документів), що володіють станом на підставі повідомлень,
котрі відправляються або отримуються нею». Така модель допускає явне
експонування властивостей (логічних або фізичних) ресурсів через межі
сервісу. Представлення стану цих експонованих ресурсів і апарат, за допо-
могою якого споживачі можуть безпосередньо взаємодіяти з ними, і є голо-
вною метою підходу WSRF.
Використовуючи підхід WSRF, схема-доступу , наприклад, до сховища
файлів, достатньо прямолінійна. Для конкретного ресурсу отримано WS-
Addressing-посилання на крайню точку (що здійснене через деякий допомі-
жний механізм, подібний до реєстрації або фабрики). Це посилання на край-
ню точку (розширене специфічними WSRF-метаданими) вважають за мере-
жевий показник для ресурсу, веденого Web-сервісом. Отримане посилання
на крайню точку використовується і як адреса, на яку можна відправляти
повідомлення, і як неявний контекст взаємодії з внутрішнім ресурсом (для
цього радимо скористатися вмістом його елементу «ReferenceProperties»).
У випадку із сховищем файлів, ID файла (ідентифікатор вузла або
деякий інший дескриптор) може надавати метадані, необхідні сервісу, для
маршрутизації звернення до того ж самого ресурсу при кожному повідом-
ленні, переданому сервісу. Щоразу, коли користувач (рис. 6) посилає по-
відомлення сервісу, його крайня точка ідентифікується WS-Address-
елементом, а метадані, пов’язані з ресурсом, використовуються з метою до-
помоги сервісу знайти маршрут до правильного внутрішнього ресурсу.
Основний недолік такого підходу в тому, що за необхідності все ж таки
розвивати можливості сервісу (наприклад, коли реалізація сховища файлів
Доступ
до файла
Користувач
Сервіс сховища файлів
Рис. 6. WSRF-схема доступу до сховища файлів
Е-наука на шляху до семантичного Грід. Частина 1: Об’єднання Web- і Грід-технологій
Системні дослідження та інформаційні технології, 2010, № 1 35
системи мігрує від файлової системи до системи управління базою даних),
ідентичність інформації, яка міститься у метаданих посилання на крайню
точку, може виявитися застарілою. Як наслідок цього, сесія із збереження
стану не досягне успіху. От чому додаткові механізми, такі, як управління
терміном життя і відновлення посилань, є необхідними частинами платфор-
ми WSRF. Хоча і такі проблеми можна виключити, використовуючи логічні
ідентифікатори (які вирішуються сервісом у фізичні ресурси), але це не про-
писано в специфікаціях WSRF.
Web-сервіси близькі до вимог систем Грід третього покоління. Це під-
тримка сервісно-орієнтованого підходу і стандартів, що полегшують інфор-
маційні процеси, такі, як опис сервісу (рис. 7).
Архітектура OGSA обу-
мовлює створення, обслу-
говування та додавання
ансамблів сервісів, які ви-
користовуються у віртуаль-
них організаціях. Тут сервіс
визначений як об’єкт із під-
тримкою мережевої роботи,
яка забезпечує такі можливо-
сті, як обчислювальні ресур-
си, ресурси пам’яті, мережі,
програми та бази даних. Це
пристосовує створення Web-
сервісів до виконання деяких вимог, специфічних для Грід. Нижче наведені
стандартні інтерфейси, наявні в OGSA:
• виявлення (discovery): користувачі потребують механізмів, щоб знай-
ти доступні сервіси, визначити їхні особливості та мати можливість конфі-
гурувати сервіси відповідно до запитів, поставлених до них;
• динамічне створення сервісу (Dynamic service creation): стандартний
інтерфейс і семантика, які повинні забезпечити створення будь-якого сервісу;
• керування життєвим циклом (Lifetime management): у системі ма-
ють бути надані механізми для відновлення сервісів і їхнього стану,
пов’язаного з невдалими операціями;
• повідомлення (Notification): безліч динамічних, розподілених серві-
сів, здатних виявляти один одного та одержувати інформацію про зміну їх-
нього стану;
• керованість (Manageability): надані операції, що належать до керу-
вання та контролю великої кількості екземплярів класів Грід-сервісів;
• просте виконавче середовище (Simple hosting environment): ряд ре-
сурсів, розташованих у межах окремого адміністративного домена, що під-
тримує різні засоби керування сервісом: наприклад, сервер додатків J2EE,
система Microsoft NET або кластер Linux.
Таким чином, до найбільш вагомих здобутків Грід-систем третього по-
коління, отриманих дотепер, можна віднести злиття Грід-технологій і тех-
нологій Web-сервісів, формування Грід-сервісу як спеціального розширення
Web-сервісу щляхом підтримки екземплярів Грід-сервісу, що мають стан і,
Грід Web
База даних\
знань
стимулює
стимулює стимулює
використовуєвикористовує
Рис. 7. Взаємодії між Грід і Web
М.З. Згуровський, А.І. Петренко
ISSN 1681–6048 System Research & Information Technologies, 2010, № 1 36
можливо, обмежений час життя. З кожним екземпляром Грід-сервісу
пов’язані дані сервісу, тобто, інформація, структурована у набір іменованих
XML-елементів, що типізуються (service data elements, SDE), а також впро-
вадження платформи WSRF, яка спирається на архітектуру OGSA і на зага-
льновизнані стандарти Web-сервісів, при цьому зберігається багато елемен-
тів OGSI, але використовується інша термінологія і розширюються
можливості OGSI.
4. ВРАХУВАННЯ СЕМАНТИКИ ПРИ ОБРОБЦІ ІНФОРМАЦІЇ
Сьогодні інформація Web-мережі пристосована здебільшого для людського
сприйняття. Користувач може переходити з одного посилання на інше, да-
вати запити різним пошуковим системам або ж відшукувати сайти, вводячи
їхні адреси. І хоча Web-сторінки досить привабливі для людини, але для
комп’ютерної програми, яка оброблює їх вміст, вони — лише рядки з ви-
падковими символами.
Комп’ютерна програма не здатна, завантаживши довільний документ,
чи то Web-сторінку або інший файл, зрозуміти його зміст. Вона, звичайно,
може зробити якісь припущення, ґрунтуючись на HTML- або XML-тегах,
але все одно потрібна людина-програміст, яка повинна розібратися в них і
зрозуміти сенс або семантику кожного з тегів. З погляду комп’ютера,
існуюча Web-мережа — це суцільна плутанина. На щастя, вихід є: це Се-
мантична Web [21–23], яка повинна стати певним доповненням Web-мережі,
що складається із зрозумілої комп’ютерам інформації. Реалізація цієї нової
мережі стає можливою завдяки ряду нових стандартів, що розробляються
WWW-консорціумом (W3C) [22]. Коли семантична Web набере обертів, тоді
значна кількість інформаційних ресурсів будуть придатні для використання
як людиною, так і програмними агентами. Отже, програмні агенти нарешті
навчатися читати Інтернет.
Подібно до того, як семантична Web є розширенням звичайної Web-
мережі, семантичні Web-сервіси (SW) розширюють поняття звичайних
Web-сервісов. Ідея семантичної Web — це концепція мережі, в якій кожен
ресурс, відтворений людською мовою, забезпечений описом, зрозумілим
комп'ютеру. Документи в мережі публікуються в форматі XML, який міс-
тить семантичні RDF твердження. Відношення, аксіоми, твердження про
об’єкти зберігаються в онтологіях, що реалізуються мовою OWL. Добути
дані з RDF можливо за допомогою SPARQL
Сьогодні створені програми, здатні відшукати потрібні нам сервіси в
UDDI-сервері, й хоча програма може знайти якийсь Web-сервіс без допомо-
ги людини, вона не в змозі зрозуміти, як саме ним користуватися і для чого
він призначений. Мова опису Web-сервісів (WSDL) надає інструмент для
опису, яким чином взаємодіяти [communicate] з тим чи іншим Web-сервісом,
тоді як семантична розмітка змісту забезпечує нас інформацією про те, що
і як робить даний сервіс.
Вважають, що повний потенціал Грід-обчислень можна досягнути
тільки завдяки повній експлуатації функціональних можливостей та
можливостей, що надаються рівнем знання. Тому цей рівень необхідний
Е-наука на шляху до семантичного Грід. Частина 1: Об’єднання Web- і Грід-технологій
Системні дослідження та інформаційні технології, 2010, № 1 37
для автоматизованого безпосереднього доступу до операцій і взаємодій.
Семантичний Грід стане місцем,
де дані будуть обладнані бага-
тим контекстом і перетворені на
інформацію. Тоді ця інформація
буде розділена й оброблена
віртуальними організаціями для
досягнення певних цілей. Така
інформація містить знання (рис. 8).
Отже, рівень знання — ключ до
наступної стадії в еволюції Грід,
до повністю оснащеного семан-
тичного Грід [12].
Семантичний Грід, який базується на семантичній Web (рис. 9), можна
вважати спрямованою на сервіси архітектурою, в межах якої об'єкти в пев-
ному середовищі обмінюються послугами (сервісами) один з одним на пев-
них умовах.
Web сьогодні стає інфраструктурою для розподілених застосувань, де
наразі відбувається обмін інформацією між програмами, ніж прочитання її
людиною. У ідеальному варіанті вся інформація в Інтернеті повинна
розміщуватися двома мовами: людською мовою для суспільства і
комп’ютерною мовою для розуміння комп’ютером. Основний акцент при
цьому зроблено на роботі з метаданими, які однозначно характеризують
особливості та зміст ресурсів і здійснюють текстовий аналіз документів.
Якщо самі ресурси призначені для сприйняття їх людиною, то метадані ви-
користовують пошукові роботи та інші інтелектуальні агенти для проведен-
ня однозначних логічних висновків про особливості цих ресурсів. Додатки
семантичних Grid можуть інтегрувати безліч різнорідних джерел інформації
і послуг, які залучені і об’єднані, а також людські і обчислювальні послуги
та послуги передачі інформації.
ВИСНОВКИ
Прогресивне поєднання Web- і Grid-технологій дає підстави спростити ме-
ханізм пошуку, відбору та обробки інформації, зважаючи на нещодавно
розпочаті у Web-середовищі проекти побудови семантичних енциклопедій,
баз знань, лексичних баз розмовних мов та ін.
Рис. 9. Взаєморозвиток Web і Грід
Семантичний Грід
Грід-сервіси
Web-сервіси Грід
Сервіси
семантичної Web
Семантична Web
Е-наукове середовище
Сервіси знань
Інформаційні
сервіси
Сервіси даних
і обчислень
Рис. 8. Трирівнева архітектура Грід-сервісів
М.З. Згуровський, А.І. Петренко
ISSN 1681–6048 System Research & Information Technologies, 2010, № 1 38
Семантичний Грід сьогодні використовує засоби, за допомогою яких
знання можуть бути вилучені з даних, а також використані, відновлені,
опубліковані і оброблені для того, щоб допомогти е-науковцям досягти сво-
їх конкретних в кожному випадку цілей. Цей підхід дозволяє набути повної
реалізації переваг Грід-технологій з вищим ступенем зручної в роботі і
цілісної автоматизації, що забезпечує гнучку співпрацю вчених і обробки
інформації в глобальному масштабі.
Докладніше семантична Web і семантичний Грід та їх взаємодії будуть
розглянуті у наступній роботі авторів.
ЛІТЕРАТУРА
1. Згуровський М.З., Петренко А.І. Grid-технології для е-науки і освіти // Наукові
вісті НТУУ «КПІ». — 2009. — № 2. — С. 10–17.
2. Foster I., Kesselman C. (Eds.). The Grid: Blueprint for a New Computing
Infrastructure. — Morgan — Kaufman, 1998. — 701 p.
3. http://www.research-councils.ac.uk/escience/documents/gridteam.htm — UK
e-Science Network.
4. Zagorodny A., Zgurovsky M., Zinovjev G., Petrenko A., Martynov E. Integrating
Ukraine into European Grid Infrastructure // Системні дослідження і
інформаційні технології. — 2009. — № 2. — С. 35–49.
5. Петренко А.І. Вступ до Грід-технологій для науки і освіти: Учб. посіб. — Київ:
Політехніка, 2008. — 124 с.
6. Петренко А.І. Застосування Грід-технологій в науці і освіті. — Київ: По-
літехніка, 2009. — 145 с.
7. Талиа Д. OGSA: где Grid встречается с Web // Открытые системы. — 2003. —
№ 1. — C. 47–50.
8. https://forge.gridforum.org/projects/ogsi-wg — Tuecke, S., et al. (2003). «Open Grid
Services Infrastructure (OGSI) — Version 1.0».
9. De Roure D. Jennings N.R., Shadbolt N.R. The Semantic Grid: Past, Present, and
Future / Proceedings of the IEEE. — 2006. — 93, № 3. — P. 669–681.
10. Zhaohui Wu., Huajun Ch. Semantic Grid: Model, Methodology, and Applications.
— Springer. — 2008. — 327 p.
11. Петренко А.І. Семантичний Грід для гнучкого оброблення даних: Матер. конф.
«Системний аналіз та інформаційні технології». — 2009. — 26–30 травня.
— С. 16–17.
12. Петренко А.І. Grid і інтелектуальна обробка даних // Системні дослідження та
інформаційні технології. — 2008. — № 4. — С. 97–110.
13. http://www.w3.org/Addressing/ — Web Naming and Addressing Overview (URIs,
URLs).
14. http://www.w3.org/XML/ — Extensible Markup Language (XML).
15. Ньюкомер Э. Веб-сервисы. XML, WSDL, SOAP и UDDI. — СПб.: Питер,
2003. — 256 с.
16. http://www.w3.org/RDF/ — Resource Description Framework (RDF).
17. Christensen E., Cubera F., Meredith G., Weerawarana S. Web Services Description
Language (WSDL) 1.1, Technical report, WWW Consortium. — 2001. — 114 с.
18. http://www.osp.ru/os/2004/12/184882/ — Web-сервsсb, Uhsl--сервsсv nf syis.
19. http://www.globus.org/wsrf/ — сайт Web Service Resource Framework (WSRF).
20. http://msdn.microsoft.com/ws/2003/03/ws-addressi — Web Services Addressing
(WS-Addressing).
Надійшла 10.09.2009
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-49685 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1681–6048 |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2025-12-02T01:49:11Z |
| publishDate | 2010 |
| publisher | Навчально-науковий комплекс "Інститут прикладного системного аналізу" НТУУ "КПІ" МОН та НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Згуровський, М.З. Петренко, А.І. 2013-09-24T20:24:55Z 2013-09-24T20:24:55Z 2010 Е-наука на шляху до семантичного Грід. Частина 1: Об’єднання Web- і Грід-технологій / М.З. Згуровський, А.І. Петренко // Систем. дослідж. та інформ. технології. — 2010. — № 1. — С. 26-38. — Бібліогр.: 20 назв. — укр. 1681–6048 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/49685 519.7.007.52 Досліджено еволюцію Грід-систем на шляху до т.зв. семантичного Грід, в яких інформація і послуги мають чітке визначення, що надає можливість комп’ютерам і людям працювати в кооперації; а також представлено тенденцію до конвенції Грід-сервісів і Web-сервісів на базі використання сервісно-орієнтованої архітектури (SOA), за якої Web використовується як інформаційна інфраструктура Грід. Исследована эволюция Грид-систем на пути к т.н. семантическому Грид, в котором информация и услуги имеют четкое определение, представляющее возможность компьютерам и людям работать в кооперации; а также раскрыта тенденция к конвенции Грид-сервисов и Web-сервисов на базе использования сервисно-ориентированной архитектуры (SOA), при которой Web используется как информационная инфраструктура Грид. The evolution of Grid-systems on the way to the so-called semantic Grid, in which information and services have distinct definitions promoting cooperative work for computers and people, has been investigated. Also, the tendency to convention of Grid- and Web-services on the basis of using the service-oriented architecture (SOA), where Web is used as a Grid information infrastructure, is shown. uk Навчально-науковий комплекс "Інститут прикладного системного аналізу" НТУУ "КПІ" МОН та НАН України Системні дослідження та інформаційні технології Прогресивні інформаційні технології, високопродуктивні комп’ютерні системи Е-наука на шляху до семантичного Грід. Частина 1: Об’єднання Web- і Грід-технологій Е-наука на пути к семантическому Грид. Часть 1: Объединение Web- и Грид- технологий Е-science on a way to the semantic Grid Part 1: Conversion of Web- and Grid- technologies Article published earlier |
| spellingShingle | Е-наука на шляху до семантичного Грід. Частина 1: Об’єднання Web- і Грід-технологій Згуровський, М.З. Петренко, А.І. Прогресивні інформаційні технології, високопродуктивні комп’ютерні системи |
| title | Е-наука на шляху до семантичного Грід. Частина 1: Об’єднання Web- і Грід-технологій |
| title_alt | Е-наука на пути к семантическому Грид. Часть 1: Объединение Web- и Грид- технологий Е-science on a way to the semantic Grid Part 1: Conversion of Web- and Grid- technologies |
| title_full | Е-наука на шляху до семантичного Грід. Частина 1: Об’єднання Web- і Грід-технологій |
| title_fullStr | Е-наука на шляху до семантичного Грід. Частина 1: Об’єднання Web- і Грід-технологій |
| title_full_unstemmed | Е-наука на шляху до семантичного Грід. Частина 1: Об’єднання Web- і Грід-технологій |
| title_short | Е-наука на шляху до семантичного Грід. Частина 1: Об’єднання Web- і Грід-технологій |
| title_sort | е-наука на шляху до семантичного грід. частина 1: об’єднання web- і грід-технологій |
| topic | Прогресивні інформаційні технології, високопродуктивні комп’ютерні системи |
| topic_facet | Прогресивні інформаційні технології, високопродуктивні комп’ютерні системи |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/49685 |
| work_keys_str_mv | AT zgurovsʹkiimz enaukanašlâhudosemantičnogogrídčastina1obêdnannâwebígrídtehnologíi AT petrenkoaí enaukanašlâhudosemantičnogogrídčastina1obêdnannâwebígrídtehnologíi AT zgurovsʹkiimz enaukanaputiksemantičeskomugridčastʹ1obʺedineniewebigridtehnologii AT petrenkoaí enaukanaputiksemantičeskomugridčastʹ1obʺedineniewebigridtehnologii AT zgurovsʹkiimz escienceonawaytothesemanticgridpart1conversionofwebandgridtechnologies AT petrenkoaí escienceonawaytothesemanticgridpart1conversionofwebandgridtechnologies |