Управління розподіленими ресурсами грід-системи

Розглядається управління розподілом ресурсів грід-системи серед її користувачів. Побудована Петрі-об'єктна модель розподілу ресурсів одно- та дворівневої грід-системи, що дозволяє оцінювати ефективність вибраної стратегії управління. Рассматривается управление распределением ресурсов грид-систе...

Full description

Saved in:
Bibliographic Details
Published in:Математичні машини і системи
Date:2012
Main Authors: Литвинов, В.В., Стеценко, І.В.
Format: Article
Language:Ukrainian
Published: Інститут проблем математичних машин і систем НАН України 2012
Subjects:
Online Access:https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/83749
Tags: Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
Journal Title:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Cite this:Управління розподіленими ресурсами грід-системи / В.В. Литвинов, І.В. Стеценко // Мат. машини і системи. — 2012. — № 2. — С. 3-12. — Бібліогр.: 11 назв. — укр.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
_version_ 1859679416126275584
author Литвинов, В.В.
Стеценко, І.В.
author_facet Литвинов, В.В.
Стеценко, І.В.
citation_txt Управління розподіленими ресурсами грід-системи / В.В. Литвинов, І.В. Стеценко // Мат. машини і системи. — 2012. — № 2. — С. 3-12. — Бібліогр.: 11 назв. — укр.
collection DSpace DC
container_title Математичні машини і системи
description Розглядається управління розподілом ресурсів грід-системи серед її користувачів. Побудована Петрі-об'єктна модель розподілу ресурсів одно- та дворівневої грід-системи, що дозволяє оцінювати ефективність вибраної стратегії управління. Рассматривается управление распределением ресурсов грид-системы среди ее пользователей. Построена Петри-объектная модель распределения ресурсов одно- и двухуровневой грид-системы, позволяющая оценить эффективность выбранной стратегии управления. Management of grid system distributed resources among its users is regarded. We constructed a Petri-object model of distributed resources of one- and two-level grid system that allows you to evaluate the effectiveness of selected management strategy.
first_indexed 2025-11-30T17:25:50Z
format Article
fulltext © Литвинов В.В., Стеценко І.В., 2012 3 ISSN 1028-9763. Математичні машини і системи, 2012, № 2 ОБЧИСЛЮВАЛЬНІ СИСТЕМИ УДК 004.94 В.В. ЛИТВИНОВ, І.В. СТЕЦЕНКО УПРАВЛІННЯ РОЗПОДІЛЕНИМИ РЕСУРСАМИ ГРІД-СИСТЕМИ Анотація. Розглядається управління розподілом ресурсів грід-системи серед її користувачів. По- будована Петрі-об’єктна модель розподілу ресурсів одно- та дворівневої грід-системи, що дозво- ляє оцінювати ефективність вибраної стратегії управління. Ключові слова: грід-система, розподілена система, моделювання, мережа Петрі, об’єктно- орієнтована технологія. Аннотация. Рассматривается управление распределением ресурсов грид-системы среди ее поль- зователей. Построена Петри-объектная модель распределения ресурсов одно- и двухуровневой грид-системы, позволяющая оценить эффективность выбранной стратегии управления. Ключевые слова: грид-система, распределенная система, моделирование, сеть Петри, объектно- ориентированная технология. Abstract. Management of grid system distributed resources among its users is regarded. We constructed a Petri-object model of distributed resources of one- and two-level grid system that allows you to evaluate the effectiveness of selected management strategy. Keywords: grid computing, distributed system, simulation, Petri net, object-oriented technology. 1. Вступ Проектування та розробка грід-систем є перспективним напрямом розвитку інформаційних систем, що надає можливість створення потужних обчислювальних систем за рахунок ві- льного об’єднання (можливо, тимчасового) географічно віддалених користувачів. Розріз- няють обчислювальні грід-системи (Computing Grid), інформаційні грід-системи (Data Grid) та мішані грід-системи, користувачі яких мають спільний доступ як до обчислювальних ресурсів, так і до сховищ даних грід-системи. На сьогоднішній день розроблені ефективні програмні та інструментальні засоби створення грід-систем. Найбільш відомими відкритими програмними продуктами, що за- безпечують стандартний набір бібліотек для інтеграції користувачів, є Globus Toolkit та Sun Grid Engine. Комерційна версія останнього (Sun Grid Engine, Enterprise Edition) приз- начена для управління ресурсами підприємств і спроможна обслуговувати кілька незалеж- них проектів та груп користувачів. Основним питанням, що залишається недостатньо дослідженим, є алгоритм розпо- ділу обчислювальних та інформаційних ресурсів, які знаходяться у спільному користуван- ні користувачів грід-системи. Користувачі прагнуть отримувати бажані ресурси з най- меншим часом очікування, а проектувальники систем управління забезпечують насампе- ред несуперечність прав доступу до ресурсів грід-системи, відсутність конфліктних ситуа- цій, відсутність відмов обслуговування. Огляд публікацій [1–4], що розглядають розподіл ресурсів грід-систем, свідчить про різноманітність підходів до розв’язання проблеми, а також про необхідність розробки ефе- ктивних способів моделювання різних стратегій управління ресурсами розподілених сис- тем. Існуючі системи моделювання грід-систем, такі як MicroGrid, OptorSim, GridSim, SimGrid, мають ряд недоліків, пов’язаних з вузькою спеціалізацією, обмеженістю моде- льованої архітектури грід-систем, недостатньою гнучкістю у визначенні способу управлін- ня [5]. 4 ISSN 1028-9763. Математичні машини і системи, 2012, № 2 В [6] розглядається застосування базової мережі Петрі для опису процесів управ- ління грід-системою. Але відсутність динаміки функціонування даної моделі не дозволяє оцінити часові характеристики функціонування грід-системи, такі як середній час очіку- вання завдання, середній час обслуговування, середнє завантаження ресурсів, що являють- ся найважливішими при виборі стратегії управління. В [7] використовуються Е-мережі для розробки розподіленої системи імітаційного моделювання. У даній публікації розглядається моделювання розподілу ресурсів з використанням Петрі-об’єктного підходу[8], що дозволило розробити динамічну модель функціонування грід-системи. 2. Архітектура грід-системи Грід-системою є вільне об’єднання обчислювальних та, можливо, інформаційних ресурсів користувачів. Результатом такого об’єднання є створення спільного обчислювального ре- сурсу, який отримав назву віртуального обчислювального ресурсу (або грід-ресурсу). Ар- хітектура грід – системи складається з метапланувальника системи та розподілених обчис- лювальних ресурсів. Якщо обчислювальні ресурси представлені комп’ютерами користува- чів, а планувальник управляє розподілом ресурсів між користувачами системи, то грід- система – однорівнева. Якщо обчислювальні ресурси згруповані в обчислювальні вузли, а розподіл ресурсів здійснюється спочатку метапланувальником серед обчислювальних вуз- лів (кластерів) системи, а потім локальні планувальники здійснюють розподіл ресурсів се- ред користувачів кластера, то грід-система – дворівнева. Метапланувальник взаємодіє не з апаратними ресурсами, а з грід-сервісами, що представляють ці ресурси. Локальні планувальники забезпечують управління виконанням завдань локальним обчислювальним ресурсом і взаємодіють з метапланувальником. Мета- планувальник та локальні планувальники забезпечують синхронізований та несуперечли- вий доступ та використання користувачами грід-системи спільних обчислювальних та ін- формаційних ресурсів. У розподілених обчислювальних вузлах та сховищах даних встано- влені грід-сервіси програмної інфраструктури, які надають інформацію про поточний стан ресурсу планувальнику виконання завдань. Узагальнена архітектура грід-системи предста- влена на рис. 1. Окрім несуперечливого та безвідмовного доступу до ресурсів до планувальників ставиться також задача забезпечення якісного управління ресурсами. Управління ресурса- ми вважається якісним, якщо досягається найбільш високий ступінь задоволення потреб користувачів та ступінь використання системних ресурсів. 3. Управління грід-ресурсами Задача управління грід-ресурсами полягає в тому, щоб на основі інформації про поточний стан розподілених обчислювальних ресурсів та сховищ даних надавати дозвіл на викорис- Метапланувальник Локальний планувальник Локальний планувальник Локальний планувальник К о р и ст у в ач К о р и ст у в ач К о р и ст у в ач К о р и ст у в ач К о р и ст у в ач К о р и ст у в ач К о р и ст у в ач К о р и ст у в ач К о р и ст у в ач Рис. 1. Архітектура дворівневої грід-системи ISSN 1028-9763. Математичні машини і системи, 2012, № 1 5 тання віртуального обчислювального ресурсу користувачам грід-системи в залежності від їх потреби та у відповідності до їх вкладу у віртуальний обчислювальний ресурс (або пріо- ритету використання ресурсу), а також надавати несуперечливий доступ до інформаційно- го ресурсу. Ефективність управління оцінюється такими величинами, як середній час очі- кування завдань, інтенсивність відмов обслуговування завдань користувача, інтенсивність споживання обчислювального ресурсу користувачами, середня кількість вільного віртуа- льного ресурсу та ін. Програмний пакет Sun Grid Engine, Enterprise Edition (SGEEE) надає можливість вибору однієї з чотирьох політик розподілу ресурсів між незалежно працюючими користу- вачами: 1) політика розділених ресурсів, 2) функціональна політика, 3) політика „роботи до строку”, 4) політика явного виділення ресурсів [9]. У першій – передбачається компен- сація користувачу за переспоживання чи недоспоживання обчислювального ресурсу (у по- рівнянні з обсягом обчислювального ресурсу, на який претендує користувач за домовлені- стю) протягом певного часу. В другій – компенсація не передбачається, а кожний користу- вач споживає обчислювальний ресурс виключно в межах домовленості. В третій – ство- рюються пільгові умови для користувачів, які поспішають виконати назначений обсяг ро- біт до указаного строку. В четвертій – використовується „ручне управління” розподілом ресурсів у відповідності з пріоритетом користувачів. В усіх запропонованих політиках ко- ристувач отримує дозвіл на використання ресурсу в залежності від наданої йому за домов- леністю квоти на використання ресурсу, що визначається часткою віртуального ресурсу, на яку претендує користувач, або пріоритетом користувача на використання ресурсу. Поняття „справедливого” управління розподілом ресурсів пов’язують з таким роз- поділом ресурсів грід-системи, при якому віртуальний обчислювальний ресурс розподіля- ється між активними користувачами пропорційно їх внеску у загальний віртуальний обчи- слювальний ресурс [1]. Припустимо, що деякі користувачі об’єдналися у грід-систему. Обсяг віртуального обчислювального ресурсу дорівнює сумі обсягів обчислювальних ресурсів користувачів, які вони надають у спільне користування. У договорі об’єднання прописується квота, що дорівнює відсотку загального ресурсу, на який претендує користувач. Найбільш справед- ливим вважається така квота, яка дорівнює внеску обчислювального ресурсу користувача у грід-систему у відсотках від загального обсягу. Але в кожний момент часу не всі користу- вачі активні. Отже, загальний ресурс розподіляється планувальником тільки між активни- ми користувачами. Розподіл між активними користувачами здійснюється пропорційно їх квотам. Тому, якщо користувач має внесок 20% у загальний ресурс, але в поточний момент часу активним являється тільки він один, то він заволодіває усім віртуальним обчислюва- льним ресурсом. Розподіл ресурсів здійснюється планувальником на визначений інтервал часу. Пла- нувальник, реалізований SGEEE, розподіляє ресурси, виходячи із співвідношення білетів, „закуплених” на даний інтервал часу. Користувачі „купують квитки”, тобто посилають планувальнику замовлення ресурсу для того, щоб отримати дозвіл на використання ресур- су у наступний інтервал часу. Планувальник, виходячи з одержаних замовлень на викорис- тання ресурсів, здійснює розподіл ресурсів. Для кожного користувача підраховується усе- реднене фактичне використання обчислювального ресурсу, і якщо воно перебільшує (або зменшує) надану квоту, то спрацьовує механізм компенсації пере- (недо-) споживання об- числювального ресурсу. Тобто, якщо користувач певний час не використовував ресурс, то його компенсаційний коефіцієнт збільшився, і він має право отримати більшу частину ре- сурсу. Якщо завдання, які захопили ресурс (раніше інших завдань), використовують ресурс більше наданої квоти (більше, ніж надає квиток), то користувач лишається права отримати певну кількість квитків. 6 ISSN 1028-9763. Математичні машини і системи, 2012, № 2 4. Математична модель розподілу обчислювальних ресурсів грід-системи Припустимо, що N користувачів { }iU = NU = об’єднались у дворівневу грід-систему. Сума обчислювальних ресурсів користувачів дорівнює віртуальному обчислювальному ресурсу (ОР) грід-системи ∑= i iSS . Здатність обчислювального ресурсу вимірюється, на- приклад, в одиницях MIPS (Million Instruction Per Second). Отже, кожний i -ий користувач має внесок до віртуального обчислювального ресурсу, який вимірюється часткою S S p i i = , 1=∑ i ip . (1) Якщо грід-система однорівнева, то користувачі мають доступ безпосередньо до вір- туального ОР і частка (1) представляє квоту користувача грід-системи. Якщо грід-система дворівнева, то користувачі мають доступ до віртуального ОР через вузли грід-системи, що представляють в загальному випадку як кластери (локальні об’єднання користувачів), так і окремих користувачів. Будемо вважати, що множина користувачів { }iU = складається з підмножин |jU UU j j =U , ∅=j j UI . Тобто кожний користувач належить одній і тільки одній підмножині jU : jUi ∈ , що відповідає вузлу грід-системи. Здатність обчислювального ресурсу вузла грід-системи ∑ ∈ = jUk kj SC , Kj ,...1= . Оскільки у дворівневій грід-системі користувач має доступ до віртуального ОР через посе- редництво кластера, то представимо квоту використання ресурсу користувача (1) в такому вигляді: S C C S p j j i i = . (2) Частка S C j представляє квоту вузла обчислювального ресурсу: S C r j j = , 1=∑ j jr . (3) Користувач вузла грід-системи має квоту на використання обчислювальних ресур- сів вузла, пропорційну його внеску в обчислювальний ресурс вузла: j i i C S q = , 1=∑ i iq . (4) Отже, квота (2) приймає вигляд:    ∉ ∈⋅ = .,0 ,, j jji i Ui Uirq p (5) Користувач може знаходитись в активному стані і пасивному. Зміна стану відбува- ється з інтервалами часу, визначеними випадковою величиною з відомим законом розподі- лу. Позначимо множину активних користувачів грід-системи UA ⊆ . Активні користувачі отримують доступ до віртуального ОР пропорційно своїй квоті: ISSN 1028-9763. Математичні машини і системи, 2012, № 1 7 ∑ ∈ = Ai i i i p p x , 1=∑ i ix . (6) Наприклад, користувачі dcba ,,, , які об’єднались, мають квоти 4,0=ap , 1,0=bp , 2,0=cp і 3,0=dp . Якщо в поточний момент часу активними є користувачі ba, , то вони отримують доступ до віртуального ОР у частках 8,0 1,04,0 4,0 = + =ap , 2,0 1,04,0 1,0 = + =bp . Якщо ж активними є користувачі ca, і ,d то 44,0 3,02,04,0 4,0 = ++ =ap , 22,0 3,02,04,0 2,0 = ++ =cp , 33,0 3,02,04,0 3,0 = ++ =dp . Це означає, що частка доступного віртуального ОР користувача у випадку однорівневої грід-системи розраховується за фор- мулою i∀      ∉ ∈ = ∑ ∈ ,,0 ,, Ai Ai p p x Ai i i i (7) де UA ⊆ – підмножина активних користувачів грід-системи. Якщо грід-система дворівнева, то частка доступного віртуального ОР розраховуєть- ся з урахуванням активності вузла грід-системи (вузол активний, якщо хоч один його ко- ристувач активний): KjUi ∈∈∀ , ( ) ( ) ( ) ( )      ∉∨∉ ∈∧∈⋅ = ∑∑ ∈∈ ,,0 ,, j j Kj j j UAi i i i UiAi UiAi r r q q x AjI (8) де KK A ⊆ – підмножина усіх активних вузлів, jUAI – підмножина активних користу- вачів грід-вузла, до якого належить користувач i . Обсяг доступного віртуального ресурсу користувача дорівнює SxZ ii ⋅= . Оскільки 1=∑ i ix , то SZ i i =∑ . Користувач, якщо він активний, генерує завдання, які вимагають для свого вико- нання певний обсяг обчислювального ресурсу, і розміщує їх у буфері завдань. Завдання, яке знаходиться у буфері завдань, очікує дозволу від планувальника грід-ресурсів на захо- плення ресурсу. Оскільки буфер завдань користувача обмежений, то завдання може отри- мати відмову. На початку кожного такту планування завдання, обсяг вимоги ОР яких не перевищує обсяг доступного віртуального ресурсу користувача iZ , отримують дозвіл на захоплення віртуального ОР і захоплюють ресурс на час, рівний тривалості виконання за- вдання. Локальний планувальник отримує від метапланувальника інформацію про частку доступного віртуального ОР jr на поточний такт управління, а від користувачів – інфор- мацію про поточний стан користувача. Локальний планувальник розподіляє доступний ві- 8 ISSN 1028-9763. Математичні машини і системи, 2012, № 2 ртуальний ресурс вузла грід-системи S r r AKj j j ⋅ ∑ ∈ між усіма своїми активними користувачами AUi j I∈ : AKj ∈∀ ∑ ∑ ∈ ∈ =⋅ AUi i Kj j j j A ZS r r I . (9) Якщо у буфері завдань користувача є завдання, обсяг потреби ОР якого не переви- щує обсяг доступного ОР користувача, то користувач отримує дозвіл на захоплення ресур- су. Ясно, що швидше доступ отримають користувачі, які переглядаються планувальником „у першу чергу”. Звідси локальний планувальник переглядає користувачів у порядку спа- дання значення пріоритету користувача. Очевидно, що від пріоритетів сильно залежить використання ресурсу. Наприклад, якщо користувачі з маленькими потребами ресурсу стоять у черзі першими, то користувачі з великими потребами ОР так і не отримають до- звіл на використання ресурсу через його недостатність. Звідси слідує, що інформація про потік завдань від користувача необхідна для ефективного управління розподілом ресурсів. Замість пріоритетів може реалізовуватись також перегляд користувачів у випадковому по- рядку. У випадках, коли потік завдань змінюється в часі, такий спосіб може бути більш ефективним, ніж пріоритети користувачів. 5. Петрі-об’єктна модель розподілу ресурсів грід-системи Для побудови моделі використаємо технологію Петрі-об’єктного моделювання, запропо- новану в [8]. Об’єктно-орієнтований аналіз грід-системи дозволяє виділити такі складові об’єкти системи: Планувальник, Користувач, Завдання. Усі об’єкти є динамічними, тому розробимо відповідні Петрі-об’єкти. Динаміка функціонування Петрі-об’єкта задається мережею Петрі і передається у відповідне поле Петрі-об’єкта під час конструювання екзе- мплярів Петрі-об’єктів. Для опису динаміки Петрі-об’єктів використовується стохастична мережа Петрі з часовими затримками, багатоканальними та конфліктними переходами, ін- формаційними зв’язками [10]. Петрі-об’єкт Планувальник містить поля і методи, що встановлюють вибір стратегії планування (формули розрахунку частки доступного ресурсу кожного користувача) та ос- новні параметри планування (тривалість такту управління, обсяг вільного віртуального об- числювального ресурсу у початковий момент часу). Мережа Петрі об’єкта Планувальник представлена на рис. 2 (переходи, які мають більший пріоритет, позначені на рисунках жирною лінією) на прикладі розподілу між чотирма користувачами А, В, С, D. Розрахунок частки доступного ресурсу кожного користувача здійснюється у відповідності до вибраної стратегії за інформацією про кількість активних користувачів, наприклад, за формулою (7). За результатом розрахованої частки доступного ресурсу задаються ймовірності запуску переходів „А”, „В”, „С”, „D”: ii xR = , { }DCBAi ,,,∈ , де AR , BR , CR , DR – ймовірності запу- ску переходів „А”, „В”, „С”, „D” відповідно, Ax , Bx , Cx , Dx – частки доступного ресурсу користувачів А, В, С, D. Якщо стратегія управління передбачає пріоритет користувачів, то ймовірність запу- ску відповідного переходу встановлюється, і весь вільний віртуальний ОР надходить у ви- користання користувача з найбільшим пріоритетом. Зауважимо, що використовуються багатоканальні переходи мережі Петрі, тому пе- рехід „Передати інформацію про обсяг вільного віртуального ОР” при виконанні умови запуску переходу спрацьовує стільки разів, скільки в ньому маркерів на поточний момент часу (рис. 2). ISSN 1028-9763. Математичні машини і системи, 2012, № 1 9 Обсяг вільного віртуального ОР (спільна) Найменше зі значень Достатньо Недостатньо Рис. 3. Мережа Петрі-об’єкта Завдання Інформація про доступний обсяг віртуального ОР користувача (спільна) Потреба завдання в ОР 10000 Кількість виконаних завдань Кількість завдань, що отримали відмову Кількість ОР, що не вистачає Немає завдання, що виконується Є завдання Кількість невикористаного ОР через недостатність Підрахувати кількість ОР Кількість фактично використаного ОР Вивільнити ОР Виконання Петрі-об’єкт Завдання моделює виконання одного завдання користувача з викорис- танням обчислювального ресурсу грід-системи. Інформація про доступний обсяг віртуаль- ного ОР надходить до цього об’єкта з Петрі-об’єкта Планувальник. Оскільки позиція є спі- льною для всіх Петрі-об’єктів Завдання користувача та Петрі-об’єкта Планувальник, то доступний ресурс користувача використовується усіма завданнями. Кількість завдань до- рівнює розміру буфера завдань грід-системи. Після багатократного запуску переходу „Найменше зі значень” в одній із вхідних позицій цього переходу досягається нульове ма- ркірування. Якщо ненульовим виявилось маркірування в позиції „Потреба завдання в ОР”, то потреба перевищує доступний обсяг ресурсу, і спрацьовує перехід „Недостатньо”. Якщо ж виявилось ненульовим маркірування в позиції „Інформація про доступний обсяг віртуа- льного ОР користувача”, то потреба завдання в ОР менша за доступний обсяг, і спрацьовує перехід „Достатньо”. При надходженні завдання на виконання здійснюється захоплення ОР з віртуального ОР в обсязі, що дорівнює потребі завдання, на час, що дорівнює трива- лості виконання завдання. Якщо ресурсу недостатньо, то відбувається вивільнення марке- рів з позицій „Найменше зі значень” і „Потреба завдання в ОР”. Відповідна мережа Петрі об’єкта Завдання представлена на рис. 3. А В D С Загальний обсяг наданого ОР Загальний обсяг наданого ОР Загальний обсяг наданого ОР Рис. 2. Мережа Петрі-об’єкта Планувальник Новий такт управління 1 Розрахунок частки досту- пного ресурсу Триває розподіл ресурсів Завершити розподіл Розпочати розподіл Кількість активних користувачів (спільна) Обсяг вільного віртуального ОР (спільна) 10000 Інформація про доступний обсяг віртуального ОР користувача С Інформація про доступний обсяг віртуального ОР користувача D Інформація про доступний обсяг віртуального ОР користувача А Інформація про доступний обсяг віртуального ОР користувача В Загальний обсяг наданого ОР Інформація про кількість активних користувачів Інформація про обсяг вільного віртуального ОР 10 ISSN 1028-9763. Математичні машини і системи, 2012, № 2 Петрі-об’єкт Користувач містить інформацію про параметри, що характеризують індивідуальність користувача (інтервали часу активності та пасивності, інтенсивність ге- нерування потреби в ОР), та інформацію, що характеризує якість обслуговування користу- вача (кількість відмов, обсяг невдоволеної потреби користувача в ОР). Користувач, який знаходиться в активному стані, генерує потребу в ОР із заданою інтенсивністю. Сформо- ване завдання направляється на виконання в Петрі-об’єкт Завдання за умови, що в ньому немає завдання, яке виконується. У протилежному випадку завдання направляється в бу- фер або на відмову, якщо всі місця в буфері зайняті. Переходи „Поставити першим у бу- фер завдань”,... „Поставити n -им у буфер завдань” мають значення пріоритету, що відпо- відають правилу обслуговування черги завдань. Мережа Петрі об’єкта Користувач пред- ставлена на рис. 4. З’єднання спільних позицій Петрі-об’єктів Користувач і Завдання здій- снюється в конструкторі Петрі-об’єкта Користувач, якщо в аргументі конструктора пере- дається список Петрі-об’єктів Завдання. Якщо користувачі грід-системи використовують, окрім обчислювальних ресурсів, інформаційні ресурси (ІР), то доступ до кожного ІР надається в кожний такт управління тільки одному користувачу. До Петрі-об’єкта Користувач додається генерування потреби в ІР, а до Петрі-об’єкта Планувальник додається позиція Вільний ІР, маркер якої захоплю- ється на початку такту управління одним із користувачів на час, що дорівнює тривалості такту управління. Якщо грід-система дворівнева, то додається Петрі-об’єкт Метапланува- льник з динамікою функціонування, що описується мережею Петрі, яка аналогічна мережі Петрі об’єкта Планувальник. Структура взаємозв’язків Петрі-об’єктів представлена на рис. 5. Рис. 5. Зв’язки між Петрі-об’єктами Планувальник, Користувач, Завдання ЗАВДАННЯ Обсяг вільного віртуального ОР Кількість активних користувачів ПЛАНУВАЛЬНИК КОРИСТУВАЧ Інформація про доступний обсяг віртуального ОР користувача Потреба завдання в ОР Завдання, що виконується 1 Немає завдання, що виконується МЕТА-ПЛАНУВАЛЬНИК Інформація про доступний обсяг віртуального ОР вузла Рис. 4. Мережа Петрі-об’єкта Користувач Користувач активний і генерує потребу в ОР Потреба завдання в ОР (спільна) 1 Петрі-об’єкт Завдання Завдання, що виконується (спільна) Немає завдання, що виконується (спільна) 1 1 1 1 Активність користувача Користувач формує завдання Користувач думає Поставити першим у буфер завдань 1 Петрі-об’єкт Завдання Генерування потреби ОР Відмова Поставити n-им у буфер завдань Є нове завдання Кількість активних користувачів (спільна) Пасивність користувача Замовлення на ОР Кількість відмов Обсяг невдоволеної потреби в ОР ISSN 1028-9763. Математичні машини і системи, 2012, № 1 11 Рис. 6. Дослідження впливу типу управління на ефективність функціонування системи Реалізація моделі виконана з використанням бібліотеки Java-класів PetriObj [11]. За результатами моделювання визначаються середній час очікування завдання користувача; середня кількість завдань, що очікують доступу до грід-ресурсів; кількість виконаних за- вдань; кількість завдань, що отримали відмову через недостатність місця в буфері завдань; кількість завдань, що отримали відмову через недостатність ресурсу; кількість фактично використаного ресурсу; кількість доступного ресурсу; кількість ресурсу, що не вистачає для безвідмовної роботи системи. Модель може бути використана для пошуку найбільш ефективних стратегій управління розподілом ресурсів, що задовольняють вимогам корис- тувачів грід-системи. Наприклад, на рис. 6 наведені результати дослідження впливу стати- чного та динамічного типів управління. Динамічне управління розподілом ресурсів перед- бачає визначення частки ресурсу користувачу грід-системи з урахуванням кількості актив- них користувачів за формулою (7), а статичне управління – без урахуван- ня кількості активних користувачів )( constpx ii == . Критерієм, що ви- значає відповідність вимогам корис- тувачів, обрана відносна пропускна спроможність системи. З результатів дослідження слідує, що при малих обсягах ресурсів використання ди- намічного управління надає можли- вість збільшити відносну пропускну спроможність системи у кілька разів, а при великих обсягах ресурсів ефект від використання динамічного управління хоч і присутній, але не- значний. 6. Висновки Таким чином, у результаті наукового дослідження розроблена імітаційна модель управлін- ня розподілом ресурсів грід-системи, яка дозволяє враховувати індивідуальні властивості користувачів та динамічне захоплення віртуального обчислювального ресурсу користува- чами грід-системи в залежності від обраної стратегії управління. Формалізація моделі засобами Петрі-об’єктної технології надає можливість конс- труювання складної грід-системи з довільною кількістю користувачів та кількістю завдань, що зберігаються в буфері завдань. Однією з переваг застосування Петрі-об’єктного підхо- ду є можливість конструювання великої системи зі складових елементів. Відтворення про- цесів функціонування грід-системи з використанням стохастичних мереж Петрі з часовими затримками, багатоканальними та конфліктними переходами дозволяє максимально дета- лізувати формальний опис системи, а розбиття системи на Петрі-об’єкти забезпечує гнуч- кість при відтворенні структури грід-системи. За результатами моделювання визначаються тип управління та параметри управління розподіленими ресурсами, які найбільш задово- льняють вимогам користувачів грід-системи. СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ 1. Коваленко В.Н. Организация ресурсов грид [Электронный ресурс] / В.Н. Коваленко, Д.А. Коря- гин // Preprint, Inst. Appl. Math., the Russian Academy of Science. – Москва, 2004. – Режим доступа: http://www.keldysh.ru/papers/2004/prep63/prep2004_63.html#_Toc85204258. 12 ISSN 1028-9763. Математичні машини і системи, 2012, № 2 2. Шелестов А.Ю. Имитационная модель взаимодействия GRID-узлов с очередью доступа к общей памяти / А.Ю. Шелестов // Автоматика. Автоматизация. Электротехнические комплексы и системы. – 2008. – № 1 (21). – С. 32 – 40. 3. Эвристики распределения задач для брокера ресурсов Grid / А.И. Аветисян, С.С. Гайсарян, Д.А. Грушин [и др.] // Труды Института системного программирования РАН. – Москва, 2004. – Т. 5. – С. 269 – 280. 4. Петренко А.І. Комп’ютерне моделювання грід-систем / А.І. Петренко // Электроника и связь. Тематический вып. 5: Электроника и нанотехнологии. – 2010. – № 5. – С. 40 – 48. 5. A toolkit for modeling and simulating Data Grids: an extension to GridSim / A. Sulistio, U. Cibej, S. Venugopal [et al.] / Concurrency and Computation: Practice and Experience – Concurrency. – 2008. – Vol. 20, N 13. – P. 1591 – 1609. 6. Шелестов А.Ю. Моделирование Grid-узла на основе сетей Петри / А.Ю. Шелестов // Проблемы управления и информатики. – 2008. – № 1. – С. 104 – 113. 7. Литвинов В.В. Распределенная система имитационного моделирования на основе архитектуры CORBA / В.В. Литвинов, В.В. Казимир, И.Б. Гавсиевич // Математичні машини і системи. – 2000. – № 2, 3. – С. 111 – 114. 8. Стеценко И.В. Формальное описание систем средствами Петри-объектных моделей / И.В. Сте- ценко // Вісник НТУУ «КПІ». Інформатика, управління та обчислювальна техніка: зб. наук. пр. – 2011. – № 53. – С. 74 – 81. 9. Анни П. Этот Grid – неспроста… [Электронный ресурс] / П. Анни // Открытые системы. – 2003. – № 1. – Режим доступа: http://citforum.ru/nets/articles/egridn.shtml. 10. Стеценко І.В. Моделювання управляючих систем засобами мереж Петрі з інформаційними зв’язками / І.В. Стеценко // Вісник Черкаського державного технологічного університету. – 2011. – № 3. – С. 3 – 9. 11. Стеценко И.В. Алгоритм имитации Петри-объектной модели / И.В. Стеценко // Математичні машини і системи. – 2012. – № 1. – С. 154 – 165. Стаття надійшла до редакції 22.11.2011
id nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-83749
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
issn 1028-9763
language Ukrainian
last_indexed 2025-11-30T17:25:50Z
publishDate 2012
publisher Інститут проблем математичних машин і систем НАН України
record_format dspace
spelling Литвинов, В.В.
Стеценко, І.В.
2015-06-23T07:35:25Z
2015-06-23T07:35:25Z
2012
Управління розподіленими ресурсами грід-системи / В.В. Литвинов, І.В. Стеценко // Мат. машини і системи. — 2012. — № 2. — С. 3-12. — Бібліогр.: 11 назв. — укр.
1028-9763
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/83749
004.94
Розглядається управління розподілом ресурсів грід-системи серед її користувачів. Побудована Петрі-об'єктна модель розподілу ресурсів одно- та дворівневої грід-системи, що дозволяє оцінювати ефективність вибраної стратегії управління.
Рассматривается управление распределением ресурсов грид-системы среди ее пользователей. Построена Петри-объектная модель распределения ресурсов одно- и двухуровневой грид-системы, позволяющая оценить эффективность выбранной стратегии управления.
Management of grid system distributed resources among its users is regarded. We constructed a Petri-object model of distributed resources of one- and two-level grid system that allows you to evaluate the effectiveness of selected management strategy.
uk
Інститут проблем математичних машин і систем НАН України
Математичні машини і системи
Обчислювальні системи
Управління розподіленими ресурсами грід-системи
Управление распределенными ресурсами грид-системы
Management of grid system distributed resources
Article
published earlier
spellingShingle Управління розподіленими ресурсами грід-системи
Литвинов, В.В.
Стеценко, І.В.
Обчислювальні системи
title Управління розподіленими ресурсами грід-системи
title_alt Управление распределенными ресурсами грид-системы
Management of grid system distributed resources
title_full Управління розподіленими ресурсами грід-системи
title_fullStr Управління розподіленими ресурсами грід-системи
title_full_unstemmed Управління розподіленими ресурсами грід-системи
title_short Управління розподіленими ресурсами грід-системи
title_sort управління розподіленими ресурсами грід-системи
topic Обчислювальні системи
topic_facet Обчислювальні системи
url https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/83749
work_keys_str_mv AT litvinovvv upravlínnârozpodílenimiresursamigrídsistemi
AT stecenkoív upravlínnârozpodílenimiresursamigrídsistemi
AT litvinovvv upravlenieraspredelennymiresursamigridsistemy
AT stecenkoív upravlenieraspredelennymiresursamigridsistemy
AT litvinovvv managementofgridsystemdistributedresources
AT stecenkoív managementofgridsystemdistributedresources