TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ TÍNH TOÁN LƯỚI VÀ BỘ CÔNG CỤ GLOBUS TOOLKIT

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
TIỂU LUẬN MÔN TÍNH TOÁN LƯỚI
TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ TÍNH TOÁN LƯỚI VÀ BỘ
CÔNG CỤ GLOBUS TOOLKIT
Giảng viên hướng dẫn : TS. Nguyễn Phi Khứ
Học viên thực hiện :
Họ và tên : Nguyễn Thị Thu Trang
Mã học viên : CH1101147
Lớp : CNTT K6
Khóa : 2012 - 2014
TP Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2013
MỤC LỤC
3
Tìm hiểu công nghệ tính toán lưới và bộ công cụ Globius Toolkit Nguyễn Thị Thu Trang – CH1101147
I. Tổng quan
Cũng như các công nghệ tính toán khác, tính toán lưới (Grid Computing) ra đời
xuất phát từ nhu cầu tính toán của con người. Thực tế, ngày càng có nhiều bài toán phức
tạp hơn được đặt ra và do đó các tổ chức cũng cần phải có những năng lực tính toán
mạnh mẽ hơn. Có thể giải quyết vấn đề này bằng hai cách:
- Thứ nhất: Đầu tư thêm trang thiết bị, cơ sở hạ tầng tính toán (mua thêm máy
chủ, máy trạm, siêu máy tính, cluster ). Rõ ràng là cách làm này hết sức tốn
kém.
- Thứ hai: Một cách thực hiện hiệu quả hơn là phân bố lại hợp lý các nguồn tài
nguyên trong tổ chức hoặc thuê thêm các nguồn tài nguyên từ bên ngoài (dĩ
nhiên là với chi phí rẻ hơn nhiều so với việc đầu tư cho cơ sở hạ tầng tính
toán). Thực tế cho thấy có một phần lớn các nguồn tài nguyên của chúng ta
đang bị sử dụng lãng phí: các máy để bàn công sở thường chỉ hoạt động
khoảng 5% công suất, ngay cả các máy chủ cũng có thể chỉ phải hoạt động với
20% công suất. Việc tận dụng hiệu quả các nguồn tài nguyên này có thể mang
lại một sức mạnh tính toán khổng lồ.

Cách giải quyết thứ hai này chính là mục tiêu của tính toán lưới. Tính toán lưới
hướng đến việc chia sẻ và sử dụng hiệu quả các nguồn tài nguyên thuộc về nhiều tổ chức
trên một quy mô rộng lớn (thậm chí là quy mô toàn cầu). Chính các công nghệ mạng và
truyền thông phát triển mạnh mẽ trong những năm qua đã biến những khả năng này dần
trở thành hiện thực. Các nghiên cứu về tính toán lưới đã và đang được tiến hành nhằm tạo
ra một cơ sở hạ tầng lưới cho phép dễ dàng chia sẻ và quản lý các tài nguyên đa dạng và
phân tán trong môi trường lưới.
- Các thách thức mà công nghệ tính toán lưới đang phải giải quyết bao gồm:
- Các tài nguyên hết sức đa dạng, không đồng nhất. Tài nguyên ở đây được hiểu
theo nghĩa hết sức tổng quát. Đó có thể là các tài nguyên phần cứng: tài nguyên
tính toán, tài nguyên lưu trữ, các thiết bị đặc biệt khác ; các tài nguyên phần
mềm: các cơ sở dữ liệu, các phần mềm đặc biệt và đắt giá ; các đường truyền
mạng
- Các tài nguyên này có thể rất khác nhau vềmặt kiến trúc, giao diện, khả năng
xử lý Việc tạo ra một giao diện thống nhất cho phép khai thác và sử dụng
hiệu quả các nguồn tài nguyên này hoàn toàn không dễ dàng. Ban đầu tính toán
lưới được đặt ra chủ yếu là để tận dụng các nguồn tài nguyên tính toán nhưng
Trang 4
Tìm hiểu công nghệ tính toán lưới và bộ công cụ Globius Toolkit Nguyễn Thị Thu Trang – CH1101147
hiện nay mục tiêu của nó đã được mở rộng sang rất nhiều nguồn tài nguyên
khác như đã kể trên.
- Các tài nguyên không chỉ thuộc vềmột tổ chức mà thuộc về rất nhiều tổ chức
tham gia lưới. Các tổ chức phải tuân thủ một số quy định chung khi tham gia
vào lưới còn nhìn chung là hoạt động độc lập tức là các tài nguyên này đều có
quyền tự trị. Các tổ chức khác nhau thường có chính sách sử dụng hay cho thuê
tài nguyên của họ khác nhau và do vậy cũng gây khó khăn cho việc quản lý.
- Các tài nguyên phân tán rộng khắp về mặt địa lý do vậy phải có các cơ chế
quản lý phân tán.
- Đảm bảo an toàn thông tin cho một môi trường phức tạp như môi trường lưới
là rất khó khăn trong khi đây là một trong những điểm ưu tiên hàng đầu

Trang 5
Tìm hiểu công nghệ tính toán lưới và bộ công cụ Globius Toolkit Nguyễn Thị Thu Trang – CH1101147
II. Một số khái niệm cơ bản
II.1. Tính toán nâng cao
Tính toán nâng cao (Advanced Computing) là một thuật ngữ chung nói đến các
dạng tính toán vượt xa những tinh toán tiêu dùng, kinh doanh hàng ngày. Thường bao
hàm một số thứ liên quan đến các thanh phần tính toán nhanh chông và tích hợp nhiều
thành phần như thế.
Trong một vài trường hợp cũng có thể hiểu Tính toán nâng cao là những phần
mềm tiên tiến (advanced softwares), nhưng thường thì để chỉ về những phần cứng tiên
tiến (advanced hardwares).
II.2. CyberInfrastructure
Cyberinfrastructure là sự tích hợp các tiềm năng đa dạng phong phú của những
máy tính, màn hình, các thiết bị ảo hóa, dữ liệu, hệ thống lưu trữ, dụng cụ, cảm biến, …
thông qua phần mềm và mạng máy tính để :
- Cung cấp khả năng toàn diện.
- Cung cấp khả năng tổng hợp.
- Đôi khi cũng dùng để chia sẻ tài nguyên.
II.3. Tính toán hiệu năng cao
Siêu máy tính (Super computer), một thuật ngữ cũ, là một máy tính vượt trội trong
khả năng và tốc độ xử lý. Thuật ngữ Siêu Tính Toán được dùng lần đầu trong báo New
York World vào năm 1920 để nói đến những bảng tính (tabulators) lớn của IBM làm cho
trường Đại học Columbia. Siêu máy tính hiện nay có tốc độ xử lý hàng nghìn teraflop
(một teraflop tương đương với hiệu suất một nghìn tỷ phép tính/giây) hay bằng tổng hiệu
suất của 6.000 chiếc máy tính hiện đại nhất hiện nay gộp lại (một máy có tốc độ khoảng
từ 3-3,8 gigaflop).
Có thể hiểu siêu máy tính là hệ thống những máy tính làm việc song song.
Tính toán song song (Parallel Computing) là quá trinh tích hợp nhiều máy tính
hoặc bộ vi xử lý để giải quyết vấn đề bằng cách phân chia công việc.
Tính toán hiệu năng cao (High-Performance Computing HPC) là công nghệ liên

quan đến sử dụng Siêu máy tính và các quá trình song song để giải quyết nhiều phép tính
phức tạp cùng một lúc một cách nhanh chóng, hiệu quả, chính xác, ổn định và tin cậy
nhất mà máy tính cá nhân hoặc lớn hơn như workstations không làm được, dù nối rất
nhiều máy tính cá nhân với nhau.
Trang 6
Tìm hiểu công nghệ tính toán lưới và bộ công cụ Globius Toolkit Nguyễn Thị Thu Trang – CH1101147
Siêu máy tính IBM Blue Gene/L nhanh nhất thế giới
Ví dụ, với những công tác thống kê để tính toán về lưu lượng giao thông ở một
thành phố, hay biến đổi khí hậu, tình trạng ngập úng đô thị hoặc lớn hơn là kinh tế của
một quốc gia các chuyên gia cần đến HPC mới có thể cho ra đời những lời giải về cách
giải quyết những tình huống phát sinh.
II.4. Tính toán phân tán
Tính toán phân tán (Distributed Computing) bao gồm bất kỳ dạng tính toán nào
mà sử dụng nhiều hơn một máy tính được kết nối với mạng máy tính.
Chúng ta sử dụng tính toán phân tán hàng ngày với các ứng ụng web, email, …
II.5. Tính toán lưới
Tính toán lưới (Grid Computing) sử dụng tính toán phân tán để cho phép sử dụng
đa máy tính (các máy tính này thường được phân tán khác nhau theo địa lý), vì những
mục đích sau :
- Chia sẻ tài nguyên
- Chia sẻ dữ liệu
- Các ứng dụng quy trinh làm việc
Trang 7
Tìm hiểu công nghệ tính toán lưới và bộ công cụ Globius Toolkit Nguyễn Thị Thu Trang – CH1101147
- Tích hợp nhiều hệ thống (ứng dụng kép, siêu tính toán - metacomputing, tính
toán năng suất cao - high throughput computing)
II.6. Điện toán đám mây
Điện toán đám mây (Cloud Computing), còn gọi là điện toán máy chủ ảo, là mô
hình điện toán sử dụng các công nghệ máy tính và phát triển dựa vào mạng Internet.
Thuật ngữ "đám mây" ở đây là lối nói ẩn dụ chỉ mạng Internet (dựa vào cách được

bố trí của nó trong sơ đồ mạng máy tính) và như một liên tưởng về độ phức tạp của các
cơ sở hạ tầng chứa trong nó.
Ở mô hình điện toán này, mọi khả năng liên quan đến công nghệ thông tin đều
được cung cấp dưới dạng các "dịch vụ", cho phép người sử dụng truy cập các dịch vụ
công nghệ từ một nhà cung cấp nào đó "trong đám mây" mà không cần phải có các kiến
thức, kinh nghiệm về công nghệ đó, cũng như không cần quan tâm đến các cơ sở hạ tầng
phục vụ công nghệ đó.
Theo tổ chức Xã hội máy tính IEEE “Điện toán đám mây là hình mẫu trong đó
thông tin được lưu trữ thường trực tại các máy chủ trên Internet và chỉ được được lưu trữ
tạm thời ở các máy khách, bao gồm máy tính cá nhân, trung tâm giải trí, máy tính trong
doanh nghiệp, các phương tiện máy tính cầm tay, ”. Điện toán đám mây là khái niệm
tổng thể bao gồm cả các khái niệm như phần mềm dịch vụ, Web 2.0 và các vấn đề khác
Trang 8
Tìm hiểu công nghệ tính toán lưới và bộ công cụ Globius Toolkit Nguyễn Thị Thu Trang – CH1101147
xuất hiện gần đây, các xu hướng công nghệ nổi bật, trong đó đề tài chủ yếu của nó là vấn
đề dựa vào Internet để đáp ứng những nhu cầu điện toán của người dùng.
Ví dụ, dịch vụ Google AppEngine cung cấp những ứng dụng kinh doanh trực
tuyến thông thường, có thể truy nhập từ một trình duyệt web, còn các phần mềm và dữ
liệu đều được lưu trữ trên các máy chủ.
II.7. Tính toán năng suất cao
Tính toán năng suất cao (High Throughput Computing – HTC) sử dụng công nghệ
tính toán phân tán (có khả năng tính toán lưới) để cho phép nhiều công việc được sắp xếp
để sử dụng nguồn lực có sẵn để hoan thành một các nhanh nhất có thể.
Thuật ngữ này được phổ biến bởi dự án Condor (Miron Livny, đại học Wisconsin)
Ví dụ các dự án sử dụng công nghệ HTC như :
- Condor flocks:
- World Community Grid:
- LHC Project
- Open Science Grid
- …

II.8. Tính toán đa tiến trinh
Tính toán đa tiến trình (Many-task computing) là một thuật ngữ mới, được cho là
tương tự như High Throughput Computing.
“Sự thực thi một cách độc lập, các công việc liên tiếp có thể được sắp xếp một
cách riêng biệt trên nhiều nguồn tài nguyên tính toán khác nhau trên nhiều biên giới hành
chính” (Ian Foster).
Trong tính toán, đa tiến trình là một phương thức sử dụng nhiều tiến trình. Những
công việc chia sẻ nguồn tiến trình chung, như là CPU và bộ nhớ chính. Trong trường hợp
máy tính với CPU đơn thì chỉ một công việc được tiến hành tại một thời điểm. Nhiều tiến
trình được giải quyết bằng cách sắp xếp công việc nào có thể một lần thực thi tại thời
điểm được sắp xếp, và khi một công việc khác đợi để quay vòng. Việc đăng ký lại một
CPU từ một task đến một task khác gọi là context switch. Khi context switch xảy ra một
cách thường xuyên đủ để sự song song ảo được thực hiện.Ngay cả trên những máy tính
với nhiều CPU , đa tiến trình cho phép nhiều task có thể thực thi hơn so với nhiều CPU.
Hệ điều hành có thể làm theo một trong những chiến lược sau:
- Trong hệ thống đa chương trình (Multiprogramming System), task đang thực
thi được thực thi cho tới khi nó gọi một thao tác yêu cầu đợi một sự kiện bên
Trang 9
Tìm hiểu công nghệ tính toán lưới và bộ công cụ Globius Toolkit Nguyễn Thị Thu Trang – CH1101147
ngoài hoặc cho tới khi hết lịch biểu, phải hoán đồi cho một task khác ngoài
CPU. Hệ thống này được thiết kế để sử dụng tối đa hiệu năng của CPU.
- Trong thống hệ chia sẻ thời gian (Time-Sharing Systems), task đang thực thi
được yêu cầu phải nhường CPU, hoặc do tự nó, hoặc bởi sự tác động của sự
kiện bên ngoài. Hệ thống này được thiết kế để cho phép một vài chương trình
thực thi cùng một lúc.
- Trong hệ thống thời gian thực, một vài task đang chờ đợi được bảo đảm đưa tới
CPU khi một sự kiện bên ngoài xảy ra. Hệ thống này được thiết kế để điều
khiển các thiết bị máy móc như robot, …
Trang 10
Tìm hiểu công nghệ tính toán lưới và bộ công cụ Globius Toolkit Nguyễn Thị Thu Trang – CH1101147

III. Tính toán lưới
III.1. Khái niệm
IV.
V. Khái niệm Tính toán lưới đã bắt đầu xuất hiện vào đầu thập niên 90 với
nghĩa ẩn dụ là làm cho việc sử dụng sức mạnh của máy tính dễ dàng như là việc sử dụng
điện năng. Ngày nay có rất nhiều định nghĩa về tính toán lưới. Một định nghĩa về Grid
khá hoàn chỉnh được đưa ra bởi tiến sỹ Ian Foster như sau:
VI. “Grid là một loại hệ thống song song, phân tán cho phép chia sẻ, lựa chọn,
kết hợp các tài nguyên phân tán theo địa lý, thuộc nhiều tổ chức khác nhau dựa trên tính
sẵn sàng, khả năng, chi phí của chúng và yêu cầu về chất lượng dịch vụ(QoS) của người
dùng để giải quyết các bài toán, ứng dụng có quy mô lớn trong khoa học, kỹ thuật và
thương mại. Từ đó hình thành nên các “tổ chức ảo” (Virtual Organization (VO)), các
liên minh tạm thời giữa các tổ chức và tập đoàn, liên kết với nhau để chia sẻ tài nguyên
và/hoặc kỹ năng nhằm đáp ứng tốt hơn các cơ hội kinh doanh hoặc các dự án có nhu cầu
lớn về tính toán và dữ liệu, toàn bộ việc liên minh này dựa trên các mạng máy tính”
VI.1. Đặc trưng của một hệ thống lưới
Trang 11
Tìm hiểu công nghệ tính toán lưới và bộ công cụ Globius Toolkit Nguyễn Thị Thu Trang – CH1101147
VII. Có sự kết hợp, chia sẻ các tài nguyên không được quản lý tập trung: Grid
tích hợp và phối hợp tài nguyên, người dùng thuộc nhiều vùng quản lý khác nhau, nhiều
đơn vị khác nhau trong một tổ chức, hay nhiều tổ chức khác nhau. Công nghệ Grid tập
trung giải quyết các vấn đề về bảo mật, chính sách quản trị, chi phí, thành viên,… nảy
sinh trong quá trình chia sẻ và sử dụng tài nguyên
VIII. Sử dụng các giao diện và giao thức chuẩn, mang tính mở, đa dụng: Grid
được xây dựng trên các giao thức và giao diện tổng quát, đa dụng để giải quyết các vấn
đề cơ bản như chứng thực người dùng, phân quyền, tìm kiếm và truy xuất tài nguyên.
IX. Đáp ứng yêu cầu cao về chất lượng dịch vụ: Grid cho phép sử dụng phối
hợp các tài nguyên đểcung cấp nhiều loại dịch vụ với các mức chất lượng khác nhau, liên
quan đến ví dụ như thời gian đáp ứng, hiệu suất, tính sẵn sàng, bảo mật, cho phép kết hợp
nhiều kiểu tài nguyên đểđáp ứng nhu cầu phức tạp của người dùng. Mục tiêu là phải phối

hợp làm sao để khả năng của hệ thống sau khi kết hợp phải lớn hơn hẳn tổng khả năng
của từng đơn vị cấu thành nên Grid
IX.1. Tài nguyên của hệ thống tính toán lưới
X. Tài nguyên tính toán: Đây là tài nguyên phổ biến nhất, là các chu kỳ tính
toán (computing cycles) được cung cấp bởi bộ vi xử lý của các thiết bị trong Grid. Các bộ
vi xử lý không cần phải cùng loại mà có thể có tốc độ, kiến trúc, chạy phần mềm khác
nhau. Có 3 cách để khai thác tài nguyên tính toán của Grid:
- Cách đơn giản nhất là chạy các ứng dụng hiện có trên một node của Grid thay
vì chạy trên máy tính cục bộ.
- Thiết kế ứng dụng, tách các công việc thành các phần riêng rẽ để có thể thực
thi song song trên nhiều bộ xử lý khác nhau.
- Chạy ứng dụng thực thi nhiều lần trên nhiều node khác nhau trong Grid
XI. Tài nguyên lưu trữ: Tài nguyên phổ biến thứ nhì trong Grid là tài nguyên
lưu trữ. Mỗi thiết bị trong Grid thường cung cấp một số dung lượng lưu trữ phục vụcho
việc thực thi ứng dụng trên Grid. Tài nguyên lưu trữ có thể là bộ nhớ trong, ổ đĩa cứng
hoặc các thiết bị lưu trữ khác. Bộ nhớ trong thường dùng để lưu trữ dữ liệu tạm thời cho
ứng dụng, trong khi các thiết bị lưu trữ ngoài có thể được sử dụng để tăng không gian lưu
trữ, tăng hiệu suất, khả năng chia sẻ và đảm bảo tính tin cậy của dữ liệu
XII. Phương tiện liên lạc: Khả năng liên lạc giữa các máy tính phát triển nhanh
chóng đã giúp cho công nghệ Grid trở nên hiện thực, do đó đây cũng là một tài nguyên
quan trọng. Ở đây bao gồm việc liên lạc, trao đổi dữ liệu giữa các thành phần trong Grid
và giao tiếp giữa Grid với bên ngoài. Một số công việc đòi hỏi một lượng dữ liệu lớn
nhưng các dữ liệu này thường không nằm trên máy đang thực thi công việc. Khả năng về
Trang 12
Tìm hiểu công nghệ tính toán lưới và bộ công cụ Globius Toolkit Nguyễn Thị Thu Trang – CH1101147
băng thông trong những trường hợp như vậy là một tài nguyên then chốt, ảnh hưởng đến
khả năng của Grid.
XIII. Việc giao tiếp với bên ngoài được thực hiện thông qua mạng Internet. Grid
có thể sử dụng các kết nối Internet để liên lạc giữa các node. Vì các kết nối này không
chia sẻ một đường truyền nên làm tăng băng thông truy cập Internet. Các đường truyền

dự phòng đôi khi cần thiết để giải quyết tốt hơn các vấn đề về Hư hỏng mạng và truyền
dữ liệu lớn.
XIV. Phần mềm, ứng dụng: Grid có thể được cài đặt các phần mềm mà có thể
quá mắc để cài trên tất cả mọi máy tính trong Grid. Các phần mềm này chỉ cần được cài
trên một số node. Thông qua Grid, khi một công việc cần đến chúng, nó sẽ gửi dữ liệu
đến node đã được cài đặt phần mềm và cho thực thi. Đây có thể là một giải pháp tốt để
tiết kiệm chi phí về bản quyền phần mềm.
XV. Các thiết bị đặc biệt: Là các thiết bị dùng trong khoa học, kỹ thuật như kính
viễn vọng, các bộ cảm biến (sensor),… Các thiết bị này chủ yếu thu thập các dữ liệu khoa
học, phục vụ cho các bước phân tích, xử lý sau này.
XV.1. Kiến trúc Grid
XV.1.1. Bản chất Kiến trúc Grid
XVI. “Tổ chức ảo” (VO) là đơn vị cơ bản quan trọng trong hệ thống Grid. Việc
thiết lập, quản lý, khai thác các quan hệ chia sẻ tài nguyên giữa các tổ chức ảo đòi hỏi
phải có kiến trúc hệ thống mới, kiến trúc Grid. Kiến trúc Grid dưới đây được xây dựng
dựa trên quan niệm “để các VO hoạt động hiệu quả đòi hỏi phải thiết lập được các quan
hệ chia sẻvới bất kỳ đơn vị tham gia tiềm năng nào”. Để làm được điều này, vấn đề “liên
kết hoạt động” (interoperability) cần phải được tập trung giải quyết.
XVII. Trong môi trường mạng, “liên kết hoạt động” đồng nghĩa với việc sử dụng
các protocol chung. Do đó, kiến trúc Grid sẽ là kiến trúc protocol, với các protocol xác
định các cơ chế nền tảng đểngười dùng và nhà cung cấp tài nguyên thương lượng, thiết
lập, quản lý và khai thác các mối quan hệchia sẻ tài nguyên.
XVIII.Kiến trúc Grid phải là kiến trúc dựa chuẩn, hướng mở, để dễ mở rộng, liên
kết hoạt động tốt, có tính khả chuyển (portability) cao. Các protocol chuẩn sẽ giúp định
nghĩa các service chuẩn, nhờ đó có thể xây dựng các service cao cấp hơn một cách dễ
dàng.
XIX. Sau khi có được kiến trúc Grid, việc tiếp theo là xây dựng các hàm API và
các bộ SDK đểcung cấp các công cụcần thiết để phát triển các ứng dụng chạy trên nền
Grid.
Trang 13

Tìm hiểu công nghệ tính toán lưới và bộ công cụ Globius Toolkit Nguyễn Thị Thu Trang – CH1101147
XX. Sở dĩ vấn đề “liên kết hoạt động” được xem là vấn đề cơ bản vì các mối
quan hệ chia sẻ có thể phải được thiết lập giữa các bên tham gia khác nhau về các chính
sách, giữa các môi trường khác nhau về nền tảng, ngôn ngữ, môi trường lập trình,…Nếu
không có nó, các thành viên trong VO sẽ thực hiện các chính sách chia sẻ song phương
và không chắc rằng các cơ chế sử dụng cho 2 thành viên này sẽ mở rộng được cho các
thành viên khác. Điều này khiến cho việc thành lập các VO động là không thể thực hiện
hoặc cũng chỉ thành lập được VO theo một kiểu nào đó mà thôi. Cũng giống như Web đã
làm bùng nổ việc chia sẻ thông tin bằng cách cung cấp các protocol và cú pháp chuẩn
(HTTP và HTML) dùng cho việc trao đổi thông tin, ở đây cũng cần các protocol và cú
pháp chuẩn để chia sẻ tài nguyên.
XXI. Để giải quyết vấn đề “liên kết hoạt động”, việc xây dựng các protocol là
quan trọng. Vì protocol xác định cách các thành phần phân tán trao đổi với nhau để đạt
được một mục đích nào đó, xác định các cấu trúc thông tin cần thiết trong quá trình trao
đổi. Các VO thường hay thay đổi, nên các cơ chế xác định, chia sẻ và sử dụng tài nguyên
cần phải mềm dẻo, gọn nhẹ, để các thỏa thuận chia sẻ tài nguyên có thểđược thiết lập,
thay đổi một cách nhanh chóng. Các cơ chế chia sẻ không được ảnh hưởng đến các chính
sách cục bộ, và phải cho phép các thành viên quản lý được các tài nguyên của họ. Vì các
protocol quy định việc giao tiếp giữa các thành viên chứ không quy định thành viên đó
phải như thế nào, nên khi dùng các protocol, các chính sách cục bộ được giữ lại. Do đó
các protocol được cần đến.
XXII. Khi đã có các protocol, thì việc xây dựng các service là cần thiết và quan
trọng, các service là bản cài đặt cụ thể của các protocol. Việc xây dựng các service cơ bản
phục vụ truy cập đến tài nguyên tính toán, dữ liệu, tìm kiếm tài nguyên, lập lịch và đồng
bộ hoá, sao chép dữ liệu,… cho phép xây dựng các service cao cấp hơn cho ứng dụng
đồng thời trừu tượng hoá các chi tiết về tài nguyên. Cũng cần phải xây dựng các bộAPI
và SDK, vì các nhà phát triển ứng dụng cần phải có công cụ để hỗ trợ phát triển các ứng
dụng phức tạp trong môi trường Grid, người dùng cũng phải có khả năng thực thi được
các ứng dụng này. Sức mạnh, tính đúng đắn của ứng dụng, chi phí phát triển và bảo trì là
những mối quan tâm quan trọng. Các API và SDK có thể giúp tăng tốc việc phát triển mã,

cho phép chia sẻ mã, tăng tính khả chuyển cho ứng dụng. Tất nhiên, API và SDK chỉ hỗ
trợ thêm chứ không thể thay thế các protocol được.
XXII.1.1. Kiến trúc Grid tổng quát
XXIII.Sau gần 10 năm tập trung nghiên cứu, phát triển, tích luỹ kinh nghiệm, các
nhà phát triển công nghệ Grid đã có những thống nhất đáng kể về kiến trúc Grid. Một
trong những kiến trúc Grid được chấp nhận nhiều nhất được đưa ra bởi Ian Foster.
XXIV.Kiến trúc Grid, theo Ian Foster, là một kiến trúc phân tầng nhưtrong hình 2-
8. Các thành phần trong một tầng có chung đặc điểm, tính chất, có thể được xây dựng từ
Trang 14
Tìm hiểu công nghệ tính toán lưới và bộ công cụ Globius Toolkit Nguyễn Thị Thu Trang – CH1101147
bất cứ tầng dưới nào. Các thành phần được phân tầng dựa theo vai trò của chúng trong hệ
thống Grid. Đây là một kiến trúc mở.
XXV. Kiến trúc này chỉ quy định các yêu cầu chung nhất về thiết kế và triển khai
với mục đích chính là để tham khảo. Việc xây dựng, cài đặt cụ thể tuỳ thuộc vào từng dự
án, từng lĩnh vực ứng dụng.
XXVI.
XXVII.
XXVIII. Tầng Fabric
XXIX.Đây là tầng thấp nhất của kiến trúc, đại diện cho các thiết bị vật lý và toàn
bộ tài nguyên của Grid mà các tổ chức, người dùng muốn chia sẻ, sử dụng. Các tài
nguyên có thể tồn tại dưới dạng vật lý như các máy tính, hệ thống lưu trữ, các danh mục,
tài nguyên mạng, các loại sensor, cũng có thể là các thực thể logic - một thực thể trừu
tượng - đại diện cho một tập các tài nguyên vật lý, như hệ thống file phân tán, các cluster,
… Trong trường hợp các thực thể logic, việc triển khai có thể liên quan đến các protocol
cục bộ(ví dụ các protocol phục vụ dạng truy cập NFS, hoặc protocol quản lý tài nguyên,
tiến trình trong cluster,…) nhưng các protocol này không liên quan đến kiến trúc Grid.
XXX. Các thành phần của tầng Fabric thực hiện các hoạt động cục bộ trên các tài
nguyên cụ thể(vật lý lẫn logic) như là bước tiếp sau của các hoạt động chia sẻ tài nguyên
của các tầng trên. Do đó, có một mối liên hệ phụ thuộc chặt chẽ giữa các chức năng của
tầng Fabric với các hoạt động chia sẻ được hỗtrợ. Các chức năng của tầng Fabric càng

mạnh, càng nhiều sẽ cho phép các hoạt động chia sẻ phức tạp, phong phú hơn. Kinh
nghiệm cho thấy, việc quản lý tài nguyên ở tầng này ít nhất cũng phải có cơ chế cung cấp
Trang 15
Tìm hiểu công nghệ tính toán lưới và bộ công cụ Globius Toolkit Nguyễn Thị Thu Trang – CH1101147
thông tin để xác được cấu trúc, trạng thái, năng lực của tài nguyên và cơ chế điều khiển
chất lượng dịch vụ.
XXXI.Tầng Connectivity
XXXII. Tầng Connectivity định nghĩa các protocol liên lạc và chứng thực cơ
bản cần thiết cho các giao dịch mạng đặc trưng của Grid. Các protocol liên lạc cho phép
trao đổi dữ liệu giữa các tài nguyên tầng Fabric. Các protocol chứng thực xây dựng trên
các dịch vụ liên lạc nhằm cung cấp các cơ chế mã hóa, bảo mật, xác minh và nhận dạng
các người dùng và tài nguyên. Việc liên lạc đòi hỏi các công việc như vận chuyển, định
tuyến, đặt tên. Trong tương lai, việc liên lạc của Grid có thể cần các protocol mới, nhưng
hiện nay nên xây dựng trên các protocol có sẵn của bộ TCP/IP protocol stack, cụ thể là
các tầng Network (IP và ICMP), Transport (TCP,UDP) và Application (DNS,OSPF,…).
XXXIII. Về khía cạnh bảo mật của tầng Connectivity, các giải pháp phải dựa
trên các chuẩn bảo mật hiện hành khi có thể. Cũng giống nhưliên lạc, rất nhiều chuẩn bảo
mật đã được phát triển với bộInternet protocol có thể áp dụng được. Việc chứng thực,
phân quyền trong môi trường Grid là rất phức tạp. Các công nghệ bảo mật truyền thống
chủyếu tập trung bảo vệ các giao dịch giữa các máy client và server. Trong Grid, việc
phân biệt client/server không tồn tại, vì các mỗi tài nguyên trong một lúc nào đó có thể là
server (khi nó nhận yêu cầu), một lúc khác lại là client (khi nó đề xuất yêu cầu đến các tài
nguyên khác). Do đó, các giải pháp chứng thực cho các môi trường VO nên đạt được các
yêu cầu về bảo mật trong Grid
XXXIV. Tầng Resource
XXXV. Tầng Resource dựa trên các protocol liên lạc và chứng thực của tầng
Connectivity để xây dựng các protocol, API và SDK nhằm hỗ trợ việc thương lượng,
khởi tạo, theo dõi, điều khiển, tính toán chi phí và chi trả cho các hoạt động chia sẻ trên
từng tài nguyên riêng lẻ một cách an toàn. Bản cài đặt các protocol của tầng Resource sẽ
gọi các chức năng của tầng Fabric để truy cập và điều khiển các tài nguyên cục bộ.

XXXVI. Các protocol tầng Resource tập trung toàn bộ vào các tài nguyên
riêng lẻ, không quan tâm đến trạng thái toàn cục và các hoạt động trong các tập tài
nguyên phân tán.
XXXVII. Các protocol tầng Resource được phân thành 2 dạng chính như sau:
- Các protocol thông tin: Sử dụng để thu thập thông tin về cấu trúc và trạng thái
các tài nguyên ví dụ như cấu hình hiện tại, tải hiện tại, chính sách sử dụng, …
- Các protocol quản lý: Sử dụng để thượng lượng truy xuất đến một tài nguyên
chia sẻ, xác định rõ, ví dụ, các yêu cầu về tài nguyên (bao gồm luôn việc giữ
chỗ tài nguyên và chất lượng dịch vụ) và các thao tác cần được thực hiện như
Trang 16
Tìm hiểu công nghệ tính toán lưới và bộ công cụ Globius Toolkit Nguyễn Thị Thu Trang – CH1101147
tạo tiến trình, hoặc truy xuất dữ liệu. Do các protocol quản lý chịu trách nhiệm
đại diện cho các quan hệ chia sẻ, đảm bảo các hoạt động sử dụng tài nguyên
phải phù hợp với các chính sách chia sẻ tài nguyên, bao gồm luôn việc tính
toán và chi trả chi phí. Mỗi protocol cũng nên hỗ trợ việc theo dõi trạng thái và
điều khiển các hoạt động.
XXXVIII. Với những yêu cầu như vậy, tập các protocol tầng Resource (và
Connectivity) nên nhỏ gọn và tập trung. Các protocol này chỉ nên đáp ứng được các cơ
chế chia sẻ với nhiều loại tài nguyên khác nhau (ví dụ, các hệ thống quản lý tài nguyên
cục bộ khác nhau) là đủ.
XXXIX. Các chức năng chính của tầng Resource cũng giống như của tầng
Fabric cộng thêm nhiều ngữ nghĩa mới với cơ chế báo lỗi tin cậy khi hoạt động không
thành công.
XL. Tầng Collective
XLI. Trong khi tầng Resource tập trung vào các tài nguyên đơn lẻ, tầng
Collective chứa các protocol, service,API, SDK không liên hệ đến bất kỳ một tài nguyên
cụ thể nào mà thực hiện quản lý toàn cục, tập trung vào các giao tác giữa các tập tài
nguyên.
XLII. Tầng Collective có thể bổ sung thêm nhiều loại hoạt động chia sẻ mới
ngoài những gì đã có từ tầng Resource mà không cần bổ sung thêm các yêu cầu mới cho

các tài nguyên đang được chia sẻ. Ví dụ:
- Directory service: Cho phép các thành phần tham gia VO phát hiện sự tồn tại
và/hoặc đặc tính của các tài nguyên trong VO. Một directory service có thểcho
phép người truy vấn tài nguyên qua tên và/hay các thuộc tính như kiểu, khả
năng, tải, …
- Co-allocation, scheduling, và broker service: Cho phép các thành phần tham
gia VO yêu cầu cấp phát các tài nguyên cho các mục đích cụ thể và lập lịch
cho các tác vụ trên các tài nguyên tương ứng.
- Monitoring ang dianostics sevice: Hỗ trợ việc kiểm soát các tài nguyên của
VO, kiểm tra xem có bị lỗi, bị tấn công, bị quá tải,… hay không.
- Data replication service: Hỗ trợ quản lý tài nguyên lưu trữ của VO để tối ưu
hiệu suất truy cập dữ liệu theo các độ đo như thời gian đáp ứng, tính toàn vẹn,
tin cậy, chi phí, …
Trang 17
Tìm hiểu công nghệ tính toán lưới và bộ công cụ Globius Toolkit Nguyễn Thị Thu Trang – CH1101147
- Grid-enable programming system: Cho phép các sử dụng các mô hình lập trình
hiện tại trong môi trường Grid, sử dụng nhiều loại dịch vụ Grid để giải quyết
các vấn đề như phát hiện, tìm kiếm tài nguyên, bảo mật, cấp phát tài nguyên,…
- Workload management system and collaboration framework: Cung cấp khả
năng đặc tả, sử dụng, quản lý các luồng công việc đa thành phần, bất đồng
bộvà qua nhiều bước.
- Software discovery service: Tìm kiếm và chọn ra các cài đặt phần mềm tốt nhất
và môi trường thực thi dựa theo ứng dụng cần được giải quyết.
- Community authorization server: Thực hiện các chính sách công cộng quản lý
truy cập tài nguyên, cho phép các thành viên của cộng đồng truy cập đến các
nguyên dùng chung. Các server này sử dụng các dịch vụ xây dựng trên các
protocol thông tin, quản lý tài nguyên của tầng Resource và protocol bảo mật
ởtầng Connectivity.
- Community accounting and payment service: Thu thập các thông tin sử dụng
tài nguyên để tính toán chi phí, thực hiện chi trả và/hoặc giới hạn việc sử dụng

tài nguyên của người dùng trong cộng đồng.
- Collaboratory service: Hỗ trợ việc trao đổi thông tin đồng bộvà bất đồng bộ
trong cộng đồng người dùng.
XLIII. Các protocol và dịch vụ tầng Collective rất phong phú, đa dạng. Trong khi
các protocol tầng Resource phải là các protocol tổng quát và triển khai rộng rãi, thì các
protocol tầng Collective có thể trải dài từ việc phục vụ các vấn đề chung trong Grid đến
việc phục vụ cho các lĩnh vực ứng dụng cụ thể, có thể chỉ tồn tại trong các VO cụ thể.
Theo nguyên tắc, càng phục vụ nhiều người dùng thì các protocol và API của tầng
Collective càng phải được dựa theo chuẩn.
XLIV. Các chức năng của tầng Collective có thể được cài đặt như các service (với
các protocol tương ứng), hay như các bộ SDK(với các API tương ứng) được thiết kế để
liên kết với ứng dụng. Trong cả hai trường hợp, các cài đặt này có thể được xây dựng trên
các protocol và API của tầng Resource và Connectivity.
XLV. Tầng Application
XLVI. Tầng trên cùng của kiến trúc Grid bao gồm các ứng dụng của người dùng
chạy trong một trường VO
Trang 18
Tìm hiểu công nghệ tính toán lưới và bộ công cụ Globius Toolkit Nguyễn Thị Thu Trang – CH1101147
XLVII. Ví dụ: một chương trình phân tích bộ gen người cần phải chạy hàng
ngàn tác vụ độc lập, mỗi tác vụ cần nhiều file chứa thông tin từng phần của bộ gen có thể
sử dụng các chức năng Grid sau :
- Lấy các thông tin, thẻ chứng thực (các protocol tầng Connectivity).
- Truy vấn hệ thống thông tin Grid và các danh mục để tìm các tài nguyên thích
hợp và vị trí các file dữ liệu đầu vào. (các dịch vụ tầng Collective).
- Gửi các yêu cầu đến các tài nguyên để thực hiện tính toán, di chuyển dữ liệu,…
và kiểm soát quá trình thực thi công việc, thông báo cho người dùng khi mọi
thứ hoàn tất, dò tìm và phản ứng với các điều kiện gây lỗi (tầng Resource).
XLVIII. Các tầng trong kiến trúc trên có thể được hiện thực hóa bằng nhiều
sản phẩm khác nhau, được phát triển bởi nhiều nhà phát triển phần mềm, các tổ chức,
cộng đồng mã nguồn mở, các nhà sản xuất máy tính trên khắp thế giới.

XLVIII.1. Kiến trúc Grid trong thực tế
XLIX.Trong thực tế, kiến trúc Grid tổng quan đã được cài đặt và xây gồm 4 tầng
tương ứng với các tầng của kiến trúc tổng quát như sau:
- Tầng Fabric: Giống như tầng Fabric trong kiến trúc tổng quát.
- Tầng Core Middleware (Connectivity và Resource và nửa dưới của
Collective): Cung cấp các dịch vụ như quản lý tiến trình ở xa, kết hợp, phân
phối các tài nguyên, quản lý truy cập không gian lưu trữ, đăng ký và tìm kiếm
thông tin, bảo mật và các khía cạnh của QoS như đặt trước, mua bán và trao
đổi tài nguyên,… Các dịch vụ này là sự trừu tượng hoá tính phức tạp và đa
dạng của các tài nguyên bằng cách cung cấp một phương pháp chung đểtruy
cập tài nguyên.
- Tầng User-level Middleware (Collective): Tận dụng các giao diện ởtầng Core
Middleware để cung cấp các dịch vụ có mức độ trừu tượng cao hơn. Tầng này
bao gồm các môi trường phát triển phần mềm, công cụ lập trình, resource
broker, bộ lập lịch,…
- Tầng Application và Portal (Application): Giống như tầng Fabric trong kiến
trúc tổng quát.
XLIX.1. Chuẩn hoá Grid
Trang 19
Tìm hiểu công nghệ tính toán lưới và bộ công cụ Globius Toolkit Nguyễn Thị Thu Trang – CH1101147
L. Một trong những vấn đề lớn của bất kỳ công nghệ tính toán nào là làm sao
để các thành phần khác nhau có thể “nói chuyện” được với nhau. Không có gì quan trọng
hơn việc làm cho các nền tảng khác nhau giao tiếp được với nhau. Đây cũng là một trong
những thách thức của công nghệ Grid Computing. Bởi vì công nghệ Grid Computing cần
phải đáp ứng nhiều nhu cầu khác nhau, hỗ trợ nhiều loại công nghệ, tài nguyên, trải rộng
khắp thế giới, do nhiều tổ chức tham gia xây dựng, nên để các thành phần Grid, ứng dụng
Grid tương thích được với nhau cần phải có một chuẩn chung, một ngôn ngữ chung thống
nhất cho toàn bộ nền công nghệ. Trong công nghệ Grid Computing, việc thiếu chuẩn hóa
sẽ dẫn đến toàn bộ các công ty, tổ chức, nhà phát triển xây dựng, phát triển công nghệ với
các kỹ thuật và giải pháp khác nhau. Trong thế giới riêng của mỗi nhóm phát triển Grid

thì có thể không là vấn đề lớn, nhưng khi mở rộng môi trường Grid, liên kết các nhóm
vào thế giới rộng hơn thì đây lại là vấn đề lớn, nó sẽ gây ra sự chia cắt, bất đồng và nhiều
hạn chế khác.
LI. Việc xây dựng và áp dụng các chuẩn trong Grid mang lại lợi ích rất lớn, cơ
bản nhất là mang lại khả năng mở rộng các số lượng tài nguyên sẵn sàng cho Grid. Bên
cạnh đó, còn mang lại nhiều lợi ích khác như:
- Liên kết hoạt động: Cho phép các hệ thống Grid có thể được thiết kế và phát
triển theo nhiều ngôn ngữ lập trình, nhiều môi trường, nhiều nền tảng khác
nhau một cách dễ dàng và hiệu quả.
- Tăng tính mềm dẻo: Với sự chuẩn hóa, người dùng có thể chuyển đổi qua lại
giữa các hệ thống Grid, có nhiều lựa chọn hơn trong việc xây dựng các dự án.
- Tăng năng lực của Grid: Khi có nhiều môi trường và nền tảng được hỗ trợ
hơn, khả năng phát hành các dịch vụ sẽ dễ dàng hơn, và từ đó sẽ làm tăng năng
lực của hệ thống Grid.
- Tăng tốc độ phát triển ứng dụng: Sử dụng các bộ toolkit được chuẩn hóa sẽ
làm giảm thời xây dựng, phát triển các hệ thống Grid. Thay vì dành nhiều thời
gian cho việc xây dựng các chức năng giao tiếp, các hệ thống quản lý, với việc
sử dụng các hệ thống chuẩn hoá có sẵn, các nhà phát triển ứng dụng sẽ có
nhiều thời gian hơn để tối ưu các chức năng xử lý dữ liệu.
LII. Để đáp ứng nhu cầu đó, tổ chức Global Grid Forum(GGF) ra đời với thành
viên là hầu hết các nhà nghiên cứu, các tổ chức hàng đầu trong việc xây dựng công nghệ
Grid Computing. GGF đã và đang phát triển các chuẩn về Grid Computing như: Open
Grid Services Architecture (OGSA), Open Grid Services Infrastructure (OGSI), Web
Services Resource Framework (WSRF).
Trang 20
Tìm hiểu công nghệ tính toán lưới và bộ công cụ Globius Toolkit Nguyễn Thị Thu Trang – CH1101147
LIII. Các chuẩn trên đây cũng là chuẩn duy nhất hiện nay trong ngành công nghệ
Grid Computing. Các chuẩn này vẫn trong giai đoạn phát triển. Mục tiêu của OGSA và
OGSI nhằm xây dựng một nền tảng để hỗtrợ việc xây dựng một tập các dịch vụ có thể
được tìm thấy và được gọi bởi bất kỳ hệ thống nào trong Grid. Mục tiêu chính là định

nghĩa được các giao diện dịch vụ(service interface) hoàn toàn độc lập với các cài đặt cụ
thể bên dưới, điều đó sẽ giúp cung cấp các dịch vụ OGSA trên bất kỳ thiết bị tính toán
nào kết nối với Grid.
LIII.1.1. Open Grid Services Architecture (OGSA)
LIV. Chuẩn Open Grid Services Architecture (OGSA) xác định toàn bộ các kết
cấu, cấu trúc, dịch vụ cơ bản của một ứng dụng Grid và có thể được áp dụng trong bất kỳ
một hệ thống Grid nào. Về thực chất, OGSA định nghĩa các dịch vụ Grid (Grid service) là
gì, chúng cần có những khả năng gì, được xây dựng trên những công nghệ nào. Nó cũng
xác định mô hình lập trình cho Grid service. Tuy nhiên, OGSA không đi sâu vào mặt kỹ
thuật của vấn đề, nó chỉ giúp phân biệt cái gì là Grid và cái gì không phải.
LV. OGSA xác định Grid service phải được xây dựng dựa trên các chuẩn về
Web service hiện hành, xem Grid service như là các Web service được chỉnh sửa để đáp
ứng các yêu cầu mới. Ví dụ, bản thân các Grid service được định nghĩa bằng chuẩn
WSDL (Web Services Definition Language) với một số mở rộng. Điều này rất quan
trọng, vì nó cung cấp một loạt các công nghệ dựa theo một chuẩn chung và mở để truy
cập nhiều loại Grid service dựa trên các chuẩn hiện hành như SOAP, XML, và WS-
Security. Với điều kiện như vậy, có thể thêm và tích hợp các Grid service mới một cách
đơn giản, dễ dàng. Nó cung cấp một phương pháp chung nhất để tìm kiếm, xác định, sử
dụng các service mới khi chúng có mặt. Từ đó, giải quyết được vấn đề liên kết hoạt động
giữa các Grid và các tài nguyên.
LV.1.1. Open Grid Services Infrastructure (OGSI) phiên bản
1.0
LVI. OGSI là một bản đặc tả chính thức các khái niệm được mô tả trong OGSA.
OGSI version 1.0 xác định một một tập các service cơ bản, xác định cách xây dựng một
Grid service, định nghĩa các hoạt động chung nhất của tất cả các Grid service vạch ra các
cơ chế để tạo lập; quản lý các Grid service, cơ chế trao đổi thông tin giữa các Grid
service.
LVII. Chuẩn OGSI dựa trên các chuẩn khác nhưXML, Web service, WSDL, …
do đó, nó cũng là một chuẩn mở.
LVII.1.1. Web Services Resource Framework (WSRF)

Trang 21
Tìm hiểu công nghệ tính toán lưới và bộ công cụ Globius Toolkit Nguyễn Thị Thu Trang – CH1101147
LVIII. Là một bước phát triển của OGSI, nó kết hợp kiến trúc Grid vào công nghệ
Web service hiện hành. Thay vì xây dựng một kiểu Grid service mới, những đặc tả này
cho phép các service xác định trong OGSI được xây dựng hoàn toàn dựa trên Web
service.
LIX. Các hệ thống Grid đều cần phải được xây dựng trên một chuẩn chung. Hiện
nay chỉ có một chuẩn chung đang được phát triển và được khuyến cáo là nên sử dụng khi
xây dựng các hệ thống Grid. Chuẩn đó là OGSA và bản đặc tả của nó, OGSI. Theo chuẩn
OGSA, các hệ thống Grid được xây dựng xung quanh khái niệm Grid service. Grid
service cần phải xây dựng dựa trên các công nghệ chuẩn hiện hành, do đó công nghệWeb
service được chọn trong hàng loạt các công nghệ như CORBA, RMI, RPC,… Và hiện
nay, toàn bộ bản đặc tả OGSI version 1.0 đã được cài đặt cụ thể trong bộGlobus Toolkit
từversion 3.0 trở đi, và UNICORE cũng bắt đầu cài đặt lại theo OGSA, OGSI.
LIX.1.Lợi ích khi sử dụng công nghệ Tính toán lưới
LIX.1.1. Khai thác, tận dụng các tài nguyên nhàn rỗi
LX. Hầu hết các tổ chức đều có một lượng lớn các tài nguyên tính toán nhàn rỗi,
các máy tính cá nhân thường chỉ sử dụng hết 5% thời gian xử lý CPU, ngay cả các server
cũng thường “rảnh rỗi”. Grid có thể tối ưu sử dụng các tài nguyên nhàn rỗi này theo
nhiều cách khác nhau, ví dụ, gửi một công việc trên một máy tính đang bận rộn đến một
máy khác rảnh rỗi hơn để xử lý, hoặc phân nhỏ một công việc rồi gửi các công việc con
đến các máy tính nhàn rỗi khác cho xử lý song song,… Một chức năng của Grid nữa là
cân bằng sử dụng tài nguyên tốt hơn. Một tổ chức thường gặp các vấn đề khó khăn khi
các hoạt động đòi hỏi thêm nhiều tài nguyên hơn. Với Grid, có thể chuyển hoạt động đến
các tài nguyên nhàn rỗi khác, hoặc có thể thêm các tài nguyên mới một cách dễ dàng, từ
đó làm tăng khả năng chịu đựng của hệ thống.
LX.1.1. Sử dụng CPU song song
LXI. Khả năng sử dụng các CPU song song là một đặc tính tuyệt vời của Grid,
ngoài việc hỗ trợ các nhu cầu tính toán của các nhà khoa học, sức mạnh tính toán do Grid
cung cấp có thể giúp giải quyết các bài toán đòi hỏi năng lực xử lý lớn trong các ngành

khác như y dược, tính toán tài chính, kinh tế, khai thác dầu hoả, dự báo thời tiết, công
nghiệp vũ trụ, thiết kế sản phẩm, … và rất nhiều lĩnh vực khác.
LXI.1.1. Cho phép hợp tác trên toàn thế giới
LXII. Một trong những đóng góp quan trọng của công nghệ Grid Computing là
cho phép và đơn giản hoá hợp tác chia sẻ, làm việc giữa một cộng đồng rộng lớn trên
toàn thế giới. Các công nghệ tính toán phân tán trước đây cũng cho phép hợp tác nhưng
chỉ trong một phạm vi nhỏ, còn Grid cho phép mở rộng trên phạm vi toàn cầu khi đưa ra
Trang 22
Tìm hiểu công nghệ tính toán lưới và bộ công cụ Globius Toolkit Nguyễn Thị Thu Trang – CH1101147
những chuẩn quan trọng cho phép các hệ thống không đồng dạng làm việc chung với
nhau để tạo nên một hệ thống tính toán ảo cung cấp rất nhiều dạng tài nguyên khác nhau.
LXII.1.1. Cho phép chia sẻ, sử dụng tất cả các loại tài nguyên
LXIII. Không chỉ cho phép chia sẻ các chu kỳ tính toán, dữ liệu, Grid có thể cho
phép chia sẻ tất cả các loại tài nguyên mà trước đây chưa được chia sẻ, như băng thông
mạng, các thiết bị đặc biệt, phần mềm, bản quyền, các dịch vụ,… Ví dụ, nếu một người
dùng muốn tăng băng thông kết nối Internet của mình lên để thực hiện một ứng dụng
khai thác dữ liệu, ứng dụng đó có thể được gửi đến nhiều máy tính trong Grid có các kết
nối Internet riêng, từ đó băng thông truy cập Internet của anh ta tăng lên rất nhiều lần,…
LXIII.1.1.Tăng tính tin cậy cho các hệ thống máy tính.
LXIV. Hiện nay, các hệ thống tính toán sử dụng các phần cứng chuyên dụng, đắt
đỏ để tăng độ tin cậy. Ví dụ, một máy tính có thể sử dụng các bộvi xử lý đôi, cho phép
“cắm nóng”, để khi có một vi xử lý bị hỏng, có thể thay thế cái khác mà không làm
ngưng hoạt động của hệ thống. Các giải pháp này làm tăng độ tin cậy của hệ thống, tuy
nhiên với chi quá đắt khi phụ kiện đi kèm cũng phải nhân lên. Trong tương lai, các hướng
tiếp cận mới để giải quyết vấn đề độ tin cậy dựa nhiều hơn vào các công nghệphần mềm
hơn là các phần cứng đắt tiền. Grid là sự khởi đầu cho các công nghệ đó. Các hệ thống
trong Grid thường rẻ và phân tán theo địa lý, do đó, nếu có sự cố về nguồn điện hay các
lỗi hệ thống khác tại một vị trí, toàn bộ phần còn lại không bị ảnh hưởng. Các phần mềm
quản trị Grid có khả năng thực thi lại công việc trên một node khác khi phát hiện có lỗi
hệ thống. Nếu quan trọng hơn nữa, trong các hệ thống theo thời gian thực, nhiều bản dự

phòng của các các công việc quan trọng có thể được chạy trên nhiều máy tính khác nhau
trong Grid để đảm bảo độ tin cậy tối đa.
LXIV.1.1. Tăng khả năng quản trị các hệ thống
LXV. Mục tiêu ảo hoá tất cả các tài nguyên và cung cấp giao diện quản lý đơn
nhất các hệ thống hỗn tạp đem lại những cơ hội mới để quản trị tốt hơn trong các cơ sở hạ
tầng công nghệ thông tin lớn, phân tán.
LXVI.Grid Computing còn mang lại rất nhiều lợi ích khác, tuỳ vào tình huống cụ
thể mà đem lại các lợi ích khác nhau. Vấn đề là phải hiểu rõ bản chất Grid, sử dụng tốt
các công cụ nhằm khai khác tốt nhất trong các tình huống cụ thể.
Trang 23
Tìm hiểu công nghệ tính toán lưới và bộ công cụ Globius Toolkit Nguyễn Thị Thu Trang – CH1101147
LXVII. So sánh với một số mô hình tính toán khác
LXVII.1. World Wide Web (Web computing):
LXVIII. WWW hiện nay đang phát triển mạnh mẽ và được sử dụng rộng
khắp. Sử dụng các chuẩn mởvà các giao thức mở(TCP, HTTP, XML, SOAP), WWW có
thể được sử dụng để xây dựng các tổ chức ảo tuy nhiên nó thiếu một số đặc tính quan
trọng như các cơ chế chứng thực một lần, ủy nhiệm, các cơ chế phối hợp sự kiện
LXVIII.1.Các hệ thống tính toán phân tán (Distributed computing
systems):
LXIX.Các công nghệ tính toán phân tán hiện tại bao gồm CORBA, J2EE và
DCOM rất thích hợp cho các ứng dụng phân tán tuy nhiên chúng không cung cấp một
nền tảng phù hợp cho việc chia sẻ tài nguyên giữa các thành viên của tổ chức ảo. Một số
khó khăn có thể kể ra trong việc khai phá tài nguyên, đảm bảo an ninh và xây dựng động
các tổ chức ảo. Thêm nữa việc tương tác giữa các công nghệ này cũng gặp phải khó khăn.
Tuy nhiên cũng đã có một số nghiên cứu nhằm mở rộng những công nghệ này cho môi
trường lưới, ví dụ như Java JINI.
LXIX.1. Các hệ thống tính toán ngang hàng:
LXX. Tính toán ngang hàng (Peer-to-peer Computing Systems) cũng là một lĩnh
vực của tính toán phân tán. Những điểm khác biệt chính giữa tính toán ngang hàng và
tính toán lưới là:

- Tính toán lưới có cộng đồng người sử dụng có thể nhỏ hơn tuy nhiên tập trung
nhiều vào các ứng dụng và có yêu cầu cao hơn vềan ninh cũng như tính toàn
vẹn của ứng dụng. Trong khi đó các hệ thống mạng ngang hàng có thểcó số
người sử dụng rất lớn bao gồm cả các người dùng đơn lẻ và các tổ chức tuy
nhiên không đòi hỏi cao về an ninh và mô hình chia sẻ tài nguyên cũng đơn
giản hơn.
- Môi trường lưới liên kết các nguồn tài nguyên mạnh hơn, đa dạng hơn và chặt
chẽ hơn.
LXX.1. Tính toán phân cụm:
LXXI.Tính toán lưới thường bị nhầm lẫn với tính toán phân cụm. Tuy nhiên sự
khác biệt chính giữa hai kiểu tính toán này là: một cụm tính toán là một tập đơn các nút
tính toán tập trung trên một khu vực địa lý nhất định, trong khi một lưới bao gồm nhiều
cụm tính toán và những loại tài nguyên khác (như mạng, các thiết bị lưu trữ).
Trang 24
Tìm hiểu công nghệ tính toán lưới và bộ công cụ Globius Toolkit Nguyễn Thị Thu Trang – CH1101147
LXXII. Globus grid toolkit
LXXIII. Dự án Globus cung cấp một bộ toolkit mã nguồn mở, có thể được sử
dụng để xây dựng các Grid Tính toán và các ứng dụng dựa trên Grid. Nó cho phép chia
sẻ năng lực tính toán, dữ liệu, các công cụ khác một cách bảo mật, an toàn trực tuyến
giữa các tập đoàn, viện nghiên cứu mà không cần loại bỏ các chính sách quản trị cục bộ.
Các service, interface, protocol nền tảng trong bộ Globus Toolkit cho phép người dùng
truy cập đến các tài nguyên ở xa một cách đơn giản trong khi vẫn giữ được quyền điều
khiển cục bộ cho phép ai được dùng tài nguyên và khi nào
LXXIII.1.Giới thiệu
LXXIV. Globus Toolkit là một bộ toolkit mã nguồn mở được sử dụng đểxây
dựng các hệ thống và các ứng dụng Grid. Globus Toolkit hiện đang được phát triển bởi tổ
chức Globus Alliance và nhiều tổ chức khắp nơi trên thế giới. Globus Alliance là một
cộng đồng các cá nhân và tổ chức tham gia phát triển các công nghệnền tảng cho Grid.
LXXV. Globus Toolkit cho phép hiện thực hoá các ý tưởng, mục tiêu đằng
sau khái niệm Grid. Bộ toolkit bao gồm các dịch vụ và thư viện phục vụ việc bảo mật, hạ

tầng thông tin Grid, quản lý tài nguyên, quản lý dữ liệu, liên lạc, phát hiện lỗi, Nó được
đóng gói như một tập các thành phần có thể sử dụng độc lập hoặc kết hợp với nhau. Mỗi
tổ chức đều có những hoạt động, chính sách khác nhau, việc kết hợp, chia sẻ tài nguyên
từ nhiều tổ chức bị cản trở bởi tính không tương thích giữa các tài nguyên. Globus
Toolkit được xây dựng để loại bỏnhững trở ngại này. Các service, interface, và protocol
của nó cho phép người dùng truy cập đến các tài nguyên ở xa như thể nó đang nằm trong
máy tính của họ trong khi vẫn cho phép các tổ chức thiết lập các chính sách cục bộ của
mình như quản lý việc ai được phép dùng tài nguyên và khi nào,
LXXVI. Mặc dù Globus được phát triển để phục vụ các dự án về khoa học và
kỹ thuật, nhưng hiện nay Globus cũng đã được áp dụng vào lĩnh vực thương mại. Từ năm
2000, Các công ty hàng đầu thế giới trong lĩnh vực công nghệt hông tin như Avaki,
DataSynapse, Entropia, Fujitsu, Hewlett-Packard, IBM, NEC, Oracle, Platform, Sun và
United Devices, Microsoft đã bắt đầu xây dựng các chiến lược về Grid Computing trên
nền tảng Globus.
LXXVI.1.Kiến trúc Globus Toolkit
LXXVII. Bộ Globus Toolkit giải quyết các vấn đề của công nghệ Grid
Computing dựa trên 4 thành phần chính. 3 thành phần Resource Management,
Information Service, Data Management liên kết hoạt động trên nền tảng bảo mật chung,
Sercurity Infrastructure. Ngoài ra, Globus Toolkit còn cung cấp một bộ các hàm API và
SDK nhằm giúp phát triển, xây dựng các ứng dụng Grid
Trang 25