ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОГИИ

НАЦИОНАЛЬНЫЙ

СТАНДАРТ

РОССИЙСКОЙ

ФЕДЕРАЦИИ

Информационная технология

МОДЕЛЬ ОТКРЫТОЙ ГРИД-СИСТЕМЫ

Основные положения

ГОСТ P 55768—2013

Предисловие

1    РАЗРАБОТАН Федеральным государственным бюджетным учреждением науки «Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН» (ИРЭ им. В А. Котельникова РАН), Обществом с ограниченной ответственностью «Информационно-аналитический вычислительный центр»

2    ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 22 «Информационные технологии»

3    УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 8 ноября 2013 г. № 1546-ст

4    ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Правипа применения настоящего стандарта установлены в ГОСТ Р1.0—2012 (раздел 8). Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе «Национальные стандарты». а официальный текст изменений и поправок — в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты» . В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (gost.ru)

© Стандартинформ, 2015

Настоящий стандарт не может быть воспроизведен, тиражирован и распространен в качестве официального издания без разрешения Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии

Требования, предъявляемые к сервисам выполнения задач, включают в себя следующее:

1)    Поддержка различных типов задач. Должно поддерживаться выполнение различных типов задач, включая простые и сложные задачи, такие как поток заданий и составные (сложные) сервисы.

2)    Управление задачами. Существенна возможность управления задачами на протяжении всего жизненного цикла. Задачи должны поддерживать интерфейсы управления и эти интерфейсы должны работать с различными типами групп задач (потоками задач, массивами задач). Требуются также механизмы контроля как отдельных шагов выполнения задачи, так и сервисов «оркестра» или «хореографии», т. е. контроль взаимодействующих процессов.

3)    Реестр (график) выполнения. Требуется возможность составления расписания выполнения и собственно выполнения задач, основанная на априорной информации и текущей загруженности ресурсов. Также необходима реализация механизмов, обеспечивающих создание реестра задач между административными доменами, на основе использования множества реестров.

4)    Обеспечение ресурсами. Автоматизация сложного процесса подготовки, использования и конфигурирования ресурсов. Должна быть обеспечена возможность автоматического использования требуемых приложением ресурсов и их конфигурирование, если необходимо изменение среды выполнения (ОС и промежуточного ПО) для подготовки среды, требуемой для выполнения задачи. Должна быть обеспечена возможность для предоставления любых типов ресурсов (не только компьютеров, но и сетевых ресурсов и ресурсов данных).

4.6 Сервисы данных

Все большему числу областей науки, техники и бизнеса требуется эффективный доступ к большим объемам данных в распределенной среде. Многие из них нуждаются также в поддержке совместного использования и интеграции распределенных данных, например, для обеспечения доступа к информации. хранящейся в базах данных, которые управляются независимо друг от друга, с соответствующими гарантиями безопасности. Архивирование данных и управление данными являются необходимыми требованиями. СОАОГС должна упростить создание приложений, ориентированных на обработку данных, и сделать их устойчивыми к изменениям в гетерогенной среде.

Требования. необходимые для сервисов данных, включают а себя следующие:

1)    Спецификация политики и управления. Возможностьспецифицировать политики является ключом к развитию самоуправляемых, масштабируемых, эффективных Грид-систем данных. Политики проникают в архитектуру. Примеры этого включают спецификации, определяющие, кто может получить доступ к данным, когда данные будут затребованы, какие преобразования допускаются с данными, является ли использование эксклюзивным, какие требуются производительность и доступность, сколько ресурсов может быть использовано, какое разрешено взаимодействие между копиями данных, другие подобные ограничения.

2)    Хранилища данных. Сюда входят дисковые, ленточные и многие другие системы хранения данных. Общеупотребительные интерфейсы поддерживают обеспечение хранения, управления квотами, жизненным циклом и свойствами, такими как шифрование и устойчивость.

3)    Доступ к данным . Требуется простой и эффективный доступ пользователей к различным типам данных (таким какбазы данных, файлы, потоки, интегрированные и обобщенные данные), обеспечиваемый посредством однообразного набора интерфейсов, независимых от физического расположения или платформы, путем абстрактного описания основных информационных ресурсов. Также необходимы механизмы для работы интерфейсов в существующей инфраструктуре безопасности, или. если таковая отсутствует, для контроля прав доступа на различных уровнях детализации.

4)    Передача данных. Требуется высокая пропускная способность передачи данных независимоот физических атрибутов источников и приемников данных, которая при необходимости может использовать соответствующие особенности этих источников и приемников Должны поддерживаться передача байт типа «точка—точка», а также более сложные схемы передачи, которые могут обслуживать множество конечных точек и сохранять семантику данных.

5)    Управление расположением данных. Эти сервисы управляют физическим расположением данных. СОАОГС должна поддерживать множественные методы, дающие пользователям возможность получать доступ к данным в конкретном месте, согласно требованиям политики как пользователя, так и ресурса данных.

6)    Обновление данных. Хотя некоторые ресурсы данных доступны только для чтения, многие, если не большинство, предоставляют некоторым пользователям привилегии, позволяющие обновлять данные. СОАОГС должна обеспечить наличие средств обновления, позволяющих поддерживать должное согласование данных в случае, если кэшированные или скопированные данные были изменены.

ГОСТ Р 55768-2013

7)    Устойчивость данных. Данные должны быть защищены в соответствии с указанной политикой. Связь локальных данных с их метаданными также должна быть защищена согласно соответствующей политике. Должна существовать возможность использования одной из многих допустимых моделей устойчивости данных.

8)    Объединение данных. СОАОГС должна поддерживать интеграцию гетерогенных и распределенных данных В состав гетерогенных должны включаться данные, организованные в соответствии со всевозможными схемами и информацией, хранящейся с использованием различных технологий (например. реляционные, обычные файлы). Для этого следует иметь возможность поиска необходимых данных унифицированным образом в гетерогенных и распределенных информационных ресурсах и выбора соответствующего формата ответа.

4.7    Безопасность

Безопасное управление требует контроля доступа к услугам через надежные протоколы безопасности и в соответствии с принятой политикой безопасности. Например, получение прикладных программ и запуск их в Грид-среде могут потребовать аутентификации и авторизации. Кроме того, совместное использование ресурсов пользователями требует наличия какого-либо вида механизма изоляции. Кроме того, необходимы стандартные механизмы безопасности, которые могут быть направлены на защиту Грид-систем. путем поддержки безопасного совместного использования ресурсов между административными доменами.

Требования безопасности следующие:

1)    Аутентификация и авторизация. Требуются механизмы аутентификации, цель которых — идентифицировать индивидуального пользователя и сделать возможным установление требуемых сервисов. Грид-система должна следовать требованиям политики безопасности каждого домена, а также, возможно, будет вынуждена выяснять пользовательские политики безопасности. Авторизация должна включать различные модели контроля доступа и их реализации.

2)    Множественные инфраструктуры безопасности. Распределенные операции предполагают необходимость интеграции и взаимодействия с несколькими инфраструктурами безопасности. СОАОГС необходимо интегрироваться и взаимодействовать с существующими архитектурами и моделями безопасности.

3)    Решения безопасности периметра. При необходимости ресурсы могут быть доступны через границы организаций. СОАОГС требует наличия стандарта и механизмов безопасности, которые, с одной стороны, могут быть использованы для защиты организаций, с другой — позволят осуществлять взаимодействие между доменами без ущерба для локальных механизмов безопасности, таких как политика брандмауэра и политика обнаружения вторжений.

4)    Изоляция. Должны быть обеспечены различные виды изоляции, например, изоляция пользователей, изоляция выполнения, изоляция между содержимым, предлагаемым в рамках одной Грид-системы.

5)    Делегирование. Требуются механизмы, которые позволяют делегировать права доступа от пользователей сервисами к поставщикам этих сервисов. Риск злоупотребления делегированными правами должен быть сведен к минимуму, например, путем ограничения прав, переданных посредством делегирования на запланированную работу и ограничения длительности их существования.

6)    Обмен политиками безопасности. Потребители и поставщики сервисов должны иметь возможность динамически обмениваться информацией о политиках безопасности, чтобы путем переговоров установить контекст безопасности между ними.

7)    Обнаружение вторжений, защита и безопасная авторизация. Для обнаружения и идентификации злоупотреблений (в том числе действия вирусов) необходима мощная система мониторинга. Для защиты критически важных областей или функций необходимо существование возможности перемещения этих областей для отвода от них атаки.

4.8    Уменьшение стоимости администрирования

Сложная структура администрирования крупномасштабных распределенных гетерогенных систем увеличивает административные расходы и риск человеческой ошибки. Требуются поддержка автоматизации административных задач и устойчивое управление виртуальными ресурсами.

Для автоматизации контроля Грид-системы требуется управление на основе политик, организованное таким образом, чтобы оно соответствовало целям организации, которая использует ресурсы Грид-системы. Политики могут существовать на каждом уровне системы: от политик нижнего уровня (мониторинг ресурсов) до политик высокого уровня (управление бизнес-процессами). Политика может охватывать доступность и производительность ресурсов, безопасность, планирование и брокерскую деятельность.

7

Механизмы управления содержимым приложений могут облегчить запуск, настройку и обслуживание сложных систем путем спецификации и управления всей информацией, связанной с приложением как единым логическим блоком. Такой подход позволяет администраторам поддерживать компоненты приложения надежным образом, даже не имея специальных знаний о приложениях.

Необходимы механизмы определения проблем эксплуатации, чтобы администраторы могли быстро распознавать и устранять возникающие проблемы.

4.9    Масштабируемость

Крупномасштабная Грид-система может создавать дополнительные преимущества, такие как резкое сокращение времени, затрачиваемого на получение результата путем использования огромного количества ресурсов, доступным благодаря новым сервисам. Тем не менее, крупномасштабные системы могут представлять проблемы, так как они предъявляют новые требования к инфраструктуре управления.

Архитектуре управления необходима возможность масштабирования тысяч ресурсов различной природы. Управление должно выполняться как в иерархических структурах, так и в структурах «точка—точка».

Требуются механизмы высокопроизводительных компьютерных вычислений для настройки и оптимизации выполнения параллельных задач для того, чтобы как увеличить производительность вычислительного процесса в целом, так и оптимизировать одиночные вычисления.

4.10    Работоспособность

Высокая работоспособность достигается использованием дорогого отказоустойчивого оборудования или сложных кластерных систем. Поскольку для предоставления сервисов инфраструктуры общего доступа широко используются ИТ-системы, возрастающее число таких систем должно иметь высокий уровень работоспособности. Имея в виду, что Грид-технологии обеспечивают прозрачный доступ к широкому набору ресурсов как между организациями, так и внутри организаций, они могут быть использованы в качестве «строительных блоков» при реализации стабильной, высоконадежной среды выполнения задач. Но ввиду гетерогенного характера Грид-систем, существующие высоконадежные системы вынуждены использовать отдельные компоненты с большим (или вообще непредсказуемым) средним временем ремонта (восстановлением работоспособности), что представляет собой сложную проблему.

В такой сложной среде автономный контроль, основанный на соответствующей политике (см. 4.8) и динамическое распределение ресурсов (см. 4.5) являются основой для создания систем высокой гибкости и восстановления.

Необходимы механизмы восстановления после аварии, которые позволяли бы быстро и эффективно восстанавливать работоспособность Грид-системы в случае природной или гомогенной аварии, исключая длительное отсутствие работы сервисов. Требуются процедуры автоматического восстановления системы и выполнения удаленного резервирования данных.

Могут потребоваться механизмы управления сбоями, обеспечивающие сохранение выполняемых задач при сбое в работе ресурса. Эти механизмы необходимы для мониторинга, определения сбоев и диагностики причин их возникновения. Желательно также наличие автоматического управления сбоями с использованием таких технологий как восстановление с контрольной точки.

4.11    Простота использования и расширяемость

Пользователь должен иметь возможность использовать СОАОГС для сокрытия сложности среды, если это требуется.

Насколько это возможно, инструментарий, действующий совместно с объектами времени выполнения, должен управлять средой для пользователя и предоставлять полезные свойства на желаемом уровне. Необходимость простоты использования может быть объяснена существованием «продвинутых пользователей». имеющих ресурсоемкие приложения, которые могут потребовать, в частности, взаимодействия с системами низкого уровня. Поэтому для конечных пользователей должна существовать возможность выбора уровня, на котором они хотели бы взаимодействовать с системой.

Невозможно заранее предсказать все многочисленные и разнообразные потребности, которые будут иметь пользователи. Поэтому механизмы и политики должны реализовываться при помощи расширяемых и сменных компонентов, чтобы позволить СОАОГС с течением времени развиваться и даст возможность пользователям в соответствии с конкретными потребностями создавать свои собственные

ГОСТ Р 55768-2013

Примеры

1    Физические организации, включающие процессоры, память и диски.

2    Логические объекты, включающие лицензии, содержание и процессы в операционных системах.

Виртуализация тесно связана с собственно объектами виртуализации, а значит, номенклатура, использованная для именования основных организаций или объектов, также используется для именования их виртуализаций. Эти ресурсы, как правило, находятся в локальной собственности и управлении, но могут совместно использоваться удаленно. Конфигурация и настройки также выполняются локально. Поскольку реальные организации или объекты могут быстро меняться и могут состоять из нескольких источников, эти ресурсы могут сильно различаться по своим характеристикам, качеству обслуживания, версиям, доступности и т. д.

Далее в данном документе не делается никаких конкретных различий между базовыми ресурсами и другими такими сервисами как ресурсы. Используется только обобщенное понятие ресурсов.

Второй (средний) уровень представляет собой более высокий уровень виртуализации и логических абстракций. Виртуализации и абстракции направлены на определение широкого спектра возможностей (характеристик), которые имеют отношение к Грид-системам, удовлетворяющим СОАОГС. Эти возможности могут быть использованы по отдельности или составным образом, если это необходимо для обеспечения инфраструктуры, которая требуется для поддержки приложений более высокого уровня или процессов домена «пользователя». Этот набор возможностей, определенный в СОАОГС, является относительно инвариантным и стандартным. Способ, которым эти возможности реализуются или применяются и. 8 дальнейшем, составляются и расширяются приложениями домена пользователя, определяет макрос (на системном уровне) качества обслуживания крупных инфраструктур, основанный на опыте работы конечных пользователей. Возможности, указанные на диаграмме, представляют только пример возможностей СОАОГС.

Характер СОАОГС предполагает, что виртуальные ресурсы, которые представлены в виде сервисов. являются равноправными с другими сервисами архитектуры (например, сервисы в среднем и в верхнем ярусах). Однообразие отношений предполагает, что взаимодействие сервисов может быть инициировано любым сервисом архитектуры. Более того, сервисы второго уровня вынуждены использовать и управлять виртуализациями (ресурсами) нижнего яруса, чтобы предоставить возможность использования индивидуального сервиса (или их набора).

На третьем (верхнем) уровне в логическом представлении находятся приложения и другие объекты. которые используют возможности СОАОГС реализовывать функции и процессы, ориентированные на пользователей или домены (например, такие как бизнес-процессы).

Все эти уровни должны взаимодействовать и работать, усиливая друг друга, чтобы обеспечить требуемое КО.

5.2 Модель СОАОГС

Модель СОАОГС реализует логический средний слой (см. рисунок 1) в терминах: а) сервисов, б) интерфейсов этих сервисов, которые позволяют получать данные об индивидуальных и коллективных состояниях ресурсов, принадлежащих к этим сервисам, а также в) взаимодействия этих сервисов в рамках СОАОГС. Модель СОАОГС показана на рисунке 2.

Несколько важных замечаний.

1)    Важным стимулом для СОАОГС является подход, основанный на парадигме композиций или парадигме «строительных блоков». При таком подходе набор характеристик или функций строится или адаптируется согласно требованиям, начиная с самого минимального набора начальных характеристик, чтобы удовлетворить потребность. Не предполагается никакого предварительного знания об этих потребностях. Это обеспечивает адаптивность, гибкость и надежность изменений, которые требуются в архитектуре.

2)    Полный набор характеристик СОАОГС не обязан присутствовать в системе. Другими словами, система может быть построена при использовании только подмножества характеристик, определенных в СОАОГС. Более того, сами характеристики не являются монолитными. Система может выбрать только подмножество сервисов из любой характеристики к реализации или обеспечению.

3)    СОАОГС представляет сервисы, их интерфейсы и семантику/поведение/взаимодействие этих сервисов.

10

ГОСТ Р 55768-2013

Уровни интероперабельности 1 — технический. 2 — семантический; 3 — организационный Рисунок 2 — Модель СОАОГС

4) Архитектура не является слоистой, когда реализация одного сервиса может взаимодействовать только с элементами своего слоя. Архитектура также не является объектно-ориентированной, хотя многие концепции могут выглядеть как объектно-ориентированные.

Сервисы являются слабосвязанными, т. е. либо одиночными, либо представляют собой часть взаимодействующих групп сервисов. При этом они реализуют характеристики СОАОГС посредством конкретных реализаций, композиций или взаимодействия с другими сервисами. Конкретный сервис может реализовывать или принимать участие в нескольких наборах и взаимодействиях для реализации различных характеристик. С другой стороны, нет необходимости участия всех сервисов для реализации определенной характеристики.

Сервисы могут быть частью (или принимать участие) в виртуальных коллекциях, которые называют «виртуальные домены», для реализации характеристики 8 виде групп сервисов или для разделенного доступа к содержимому или управляемому каркасу (в виде «виртуальных организаций»).

Сервисы СОАОГС требуют и предполагают наличие физического оборудования, которое может включать в себя как хорошо известные физические компоненты (компьютеры и сети), так. возможно, и другое физическое оборудование (например, телескопы).

Ожидается, что может существовать основной набор ненулевых интерфейсов, стандартов и общих знаний/инициализаций, которые сервисы должны реализовать, чтобы быть частью СОАОГС. Этот набор общих реализаций и проявлений для поддержки СОАОГС называется сервисами инфраструктуры.

5.3 Сервисы инфраструктуры

5.3.1 Цели

СОАОГС использует и строится на ряде общих компонент. Этот пункт описывает компоненты инфраструктуры.

Начальные предположения следующие: работа по СОАОГС строится на основе и вносит свой вклад в развитие растущего набора технических спецификаций, которые формируют новую архитектуру web-сервисов. СОАОГС можно рассматривать как особый профиль для применения основных стандар-

11

ГОСТ P 55768—2013

Содержание

1    Область применения...................................................1

2    Нормативные ссылки..................................................1

3    Термины, определения и сокращения........................................2

3.1    Термины и определения..............................................2

3.2    Сокращения.....................................................2

4    Требования.........................................................3

4.1    Интероперабельность и поддержка динамических и гетерогенных сред................4

4.2    Разделение ресурсов между организациями.................................4

4.3    Оптимизация.....................................................5

4.4    Обеспечение качества обслуживания.....................................5

4.5    Выполнение задач.................................................5

4.6    Сервисы данных...................................................6

4.7    Безопасность.....................................................7

4.8    Уменьшение стоимости администрирования.................................7

4.9    Масштабируемость.................................................8

4.10    Работоспособность................................................8

4.11    Простота использования и расширяемость.................................8

5    Характеристики......................................................9

5.1    Обзор..........................................................9

5.2    Модель СОАОГС..................................................10

5.3    Сервисы инфраструктуры.............................................11

5.3.1    Цели.....................................................11

5.3.2    Именование.................................................12

5.3.3    Безопасность................................................12

5.3.4    Представляющее состояние......................................13

5.3.5    Уведомления................................................13

5.3.6    Транзакции.................................................13

5.3.7    Гармонизация................................................13

5.3.8    Обеспечение интероперабельности: профили СОАОГС.....................13

5.4    Сервисы управления выполнением (СУВ)..................................14

5.4.1    Цели.....................................................14

5.4.2    Сервисы СУВ................................................15

5.4.3    Ресурсы...................................................15

5.4.4    Управление задачами..........................................15

5.4.5    Сервисы выбора..............................................16

5.4.6    Взаимодействие с другими сервисами СОАОГС..........................17

5.5    Сервисы данных..................................................17

5.5.1    Цели.....................................................17

5.5.2    Гетерогенность и расширяемость...................................18

5.5.3    Функциональные возможности.....................................19

III

ГОСТ P 55768—2013

5.5.4    Свойства...................................................22

5.5.5    Взаимодействие с другими сервисами СОАОГС..........................22

5.6    Сервисы управления ресурсами........................................24

5.6.1    Сферы управления ресурсами.....................................24

5.6.2    Свойства...................................................24

5.6.3    Взаимодействие с другими сервисами СОАОГС..........................24

5.7    Сервисы безопасности..............................................25

5.7.1    Цели.....................................................25

5.7.2    Свойства...................................................25

5.7.3    Взаимодействие с другими сервисами СОАОГС..........................26

5.8    Сервисы самоуправления............................................26

5.8.1    Цели.....................................................26

5.8.2    Базовые атрибуты.............................................26

5.8.3    Функциональные возможности.....................................27

5.8.4    Свойства...................................................28

5.8.5    Взаимодействие с другими сервисами СОАОГС..........................29

5.9    Информационные сервисы...........................................29

5.9.1    Цели.....................................................29

5.9.2    Функциональные возможности.....................................30

5.9.3    Свойства...................................................32

5.9.4    Взаимодействие с другими сервисами СОАОГС..........................32

IV

ГОСТ Р 55768-2013

Введение

Грид-системы и Грид-приложения нацелены на интеграцию, виртуализацию и управление ресурсами и услугами в распределенных, гетерогенных, динамических «виртуальных организациях». Реализация этой цели требует преодоления многочисленных барьеров, которые обычно разделяют различные вычислительные системы внутри и между организациями, с тем чтобы компьютеры, прикладные сервисы, данные и другие ресурсы в случае необходимости могли быть доступны независимо от физического местоположения.

Для достижения взаимодействия между данными ресурсами необходима стандартизация, которая позволит обнаружить разнообразные компоненты, составляющие современную вычислительную среду, сделать их доступными, выделить, контролировать, учитывать, оплачивать и т. д., и. в целом, управлять ими как единой виртуальной системой, даже в случае, когда они предоставляются различными поставщиками или эксплуатируются в различных организациях. Стандартизация является критичной. если необходимо создавать интероперабельные, переносимые и повторно используемые компоненты и системы. Стандартизация также может способствовать развитию безопасных, надежных и масштабируемых Грид-систем путем содействия использованию передового опыта. Поэтому основное назначение данного стандарта — обеспечение интероперабельности Грид-систем, а одним из ключевых этапов этого процесса служит построение модели интероперабельности.

В этом стандарте представлена модель Сервис-ориентированной архитектуры открытых Г рид-систем (СОАОГС). которая удовлетворяет потребность в стандартизации, определяя набор основных характеристик (возможностей) и поведения, касающихся ключевых проблем в области Г рид-систем. Наличие модели позволяет найти общий язык между разработчиками, поставщиками и пользователями Г рид-систем и их компонентов. Данный стандарт разработан на основе стандарта международной организации OpenGridForum, специализирующейся на разработке стандартов Грид-систем, GFD-1-080 «Архитектура сервисов открытых Г рид-систем» Версия 1.5. Представленная модель является трехмерной. Она включает в себя по одной оси свойства открытой Г рид-системы. соответствующие требованиям коткрытой Грид-системе, подругойоси — сервисы, необходимые для обеспечения этих свойств и, наконец. по третьей оси — уровни интероперабельности: технический, семантический и организационный.

В стандарте используются ряд терминов, для объяснения которых может потребоваться больше информации, чем содержится в данном документе.

V

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Информационная технология МОДЕЛЬ ОТКРЫТОЙ ГРИД-СИСТЕМЫ Основные положения

Information technology.

Model of the open grid-system. General

Дата вводом и я — 2015—01—01

1    Область применения

1.1    Настоящий стандарт определяет требования и сферу важных характеристик, необходимых для поддержки Грид-систем и приложений как в электронной науке, так и в электронном бизнесе. Описанные характеристики включают в себя:

-    Управление исполнением,

-    Данные.

-    Управление ресурсами,

-    Безопасность,

-    Самоуправление,

-    Информацию.

Описание каждой характеристики включает в себя возможность взаимосвязи с другими характеристиками. Характеристики в значительной степени независимы друг от друга, и не существует никаких требований, что все они должны присутствовать в системе СОАОГС. Кроме того, характеристики сами по себе не монолитны, и не исключено, что только часть данной характеристики СОАОГС может присутствовать в конкретной реализации системы СОАОГС.

1.2    В настоящий стандарт включены абстрактные определения, составляющие набор требований, которым должна удовлетворять СОАОГС.

Набор требований основан на вариантах использования, предыдущем опыте и состоянии дел в соответствующем направлении. Абстрактное представление не ограничено каким-либо предположением о базовой инфраструктуре.

1.3    Настоящий стандарт устанавливает согласованный набор характеристик, которые в совокупности определяют СОАОГС. Эти характеристики являются трансформацией набора требований.

Сначала описаны сервисы инфраструктуры и предположения, которые сдерживают развитие структуры СОАОГС, в частности, приведено объяснение, как строится основа СОАОГС и как она вносит свой вклад в развитие растущего набора технических спецификаций, которые образуют новые архитектуры web-сервисов. Затем дано уточнение необходимых функциональных характеристик в следующих областях: Управление исполнением, Данные, Управление ресурсами, Безопасность, Самоуправление, Информация.

2    Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 1.1-2002 Межгосударственная система стандартизации. Термины и определения.

ГОСТ Р 1.12-2004 Стандартизация в Российской Федерации. Термины и определения.

Издание официальное

ГОСТ Р 55022-2012 Информационная технология. Спецификация языка описания представления задач (JSDL). Версия 1.0.

Примечание — При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по еже1 одному информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года и по выпускам ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты» за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанием выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение. в котором дана ссылка на него, рекомендуется принять в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины, определения и сокращения

3.1    Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины согласно ГОСТ 1.1, ГОСТ Р1.12. а также используются следующие термины с соответствующими определениями:

3.1.1    виртуализация: Формальное (логическое) описание объекта, позволяющее абстрагироваться от его реальных физических свойств.

3.1.2    метаданные: Структурированные данные, представляющие собой характеристики описываемых объектов для целей их идентификации, поиска, оценки и управления ими.

3.1.3    потребитель ресурсов: Либо предприятие, либо физическое лицо, либо программный продукт (задача), использующие в своей работе любой вид ресурсов, предоставляемый Грид-системой.

3.1.4    поставщик услуг: Система, обеспечивающая потребителей необходимым набором ресурсов и сервисов.

3.1.5    KERBEROS: Сетевой протокол аутентификации, позволяющий передавать данные через незащищенные сети для безопасной идентификации.

3.1.6    NET: Программная платформа, выпущенная компанией Microsoft.

3.2 Сокращения

В настоящем стандарте применены следующие сокращения:

IP (Internet protocol) — межсетевой протокол:

J2EE (Java 2 Platform Enterpnse Edition) — независящая от платформы среда. основанная на Java;

JSDL (Job Submission Descnption Language) — язык описания представления задачи;

MPI (message passing interface) — интерфейс передачи сообщений:

OASIS (advancing open standards for the information society) — расширенные открытые стандарты для информационного сообщества:

PKI (public key infrastructure) — инфраструктура открытых ключей;

POSIX (Portable Operating System Interface) — интерфейс переносимых операционных систем;

SQL (Structured Query Language) — язык структурированных запросов;

WSDL (Web Service Description Language) — язык описания web-сервисов;

XML (extensible Markup Language) — расширяемый язык разметки;

XMLQuery — Язык запросов XML;

ВО — виртуальная организация;

ГНК — генератор набора кандидатов:

ИПП — интерфейс прикладных программ;

КО — качество обслуживания:

ОС — операционная система;

ПО — программное обеспечение;

СОАОГС — сервис-ориентированная архитектура открытых Грид-систем;

СПВ — сервисы планирования выполнения;

СУБД — система управления базой данных;

СУВ — сервисы управления выполнением;

УУС — управление уровня сервиса.

2

ГОСТ P 55768—2013

4 Требования

Модель СОАОГС определяется набором функциональных и нефункциональных требований, полученных из вариантов использования, перечисленных в таблице 1. Эти варианты использования охватывают инфраструктуру и сценарии приложений как в коммерческой, так и в научной областях. Они не представляют собой формальный анализ требований, но дают полезный вклад в процесс определения архитектуры.

Таблица 1 — Варианты использования СОАОГС

Варианты использования Краткое изложение Коммерческий центр данных Центрам обработки данных приходится управлять тысячами ИТ-ресурсов, включая серверы, системы хранения и сети, при одновременном снижении затрат на управление и увеличение использования ресурсов Моделирование сильных штормов Возможность точного предсказания точного расположения сильных штормов на основе сочетания в режиме реального времени широкого инструментария предсказания погоды и крупномасштабного моделирования в сочетании с моделированием данных Интернет-СМИ и индустрия развлечений Доставка развлекательных материалов либо для потребления, либо для взаимодействия Распределенная обработка запросов, основанная на сервисах Распределенный обработчик запросов, основанный на наборе сервисов, поддерживающий обработку запросов, написанных на декларативном языке, посредством одного и более существующих сервисов Международное сотрудничество в области термоядерного синтеза Определяет виртуальную организацию в области термоядерных исследований, и направлено на удовлетворение потребностей в области программного обеспечения. разработанного и используемого этим сообществом, которое основано на модели провайдера прикладных сервисов Последовательность заданий в Грид Конструирование новых сервисов посредством компоновки существующих. Новый сервис может быть создан и использован путем ретистрации определения последовательности заданий в обработчике последовательности заданий Посредник в предоставлении ресурсов Г рид Вставка звена поддержки между собственниками ресурсов Грид и конечными потребителями гюзволит сконцентрироваться собственникам ресурсов на своих основных задачах, а оконечные пользователи могут приобретать ресурсы в комплекте с необходимыми пакетами, предоставляемыми посредниками Интер-Г рид Расширение варианта использования «Коммерческий центр данных» путем включения большого числа приложений, которые не являются Грид-приложеиия-ми и которые трудно изменить, т. е. смешанные (как Грид. так и ие-Грид) центры данных, и система Грид. охватывающая множество компаний. Охватывает также и коммунальные расчеты Интерактивные Грид-систе-мы По сравнению с вариантом использования «Интернет СМИ» добавлено высокое разрешение распределенных вычислений Упрощенная Грид-система Расширение, касающееся использования Грид на малых устройствах (мобильные телефоны и пр.) и определяющее набор необходимых сервисов, обеспечивающих возможность включения этих устройств в Грид-среду Грид-портал ВО ВО предоставляет своим членам доступ к вычислительным данным, данным, основанным на инструментальной базе, и другим типам ресурсов. Грид-гюртал обеспечивает конечным пользователям обзор собранных ресурсов, доступных членам виртуальной организации Стабильный архив Стабильная среда (окружение) проводит технологическую эволюцию посредством обеспечения приемлемых абстрактных уровней управления соответствием между старыми и новыми протоколами, программным обеспечением и аппаратными системами, сохраняя при этом аутентичные записи Взаимная авторизация Уточняет варианты использования «Коммерческий центр данных» и «Международное сотрудничество в области термоядерного синтеза», вводя дополнительные требования заявителя, разрешающие работу ресурса, на котором задача будет в конечном итоге выполняться

3

Окончание таблицы 1

Варианты использования Краткое изложение Сервис использования ресурсов Облегчает метрики использования ресурсов, которые создаются приложениями, связующим ПО. операционными системами, и физическими (вычислительными и сетевыми) ресурсами в распределенной гетерогенной среде Варианты использования приложений Вычисления в Грид-системах, состоящих из одинаковых узлов, распределенный доступ к файлам, сценарии доставки контента (содержимого) ИТ-инфраструктура и управление Выполнение задач, циклическое разделение ресурсов и сценарии предоставления ресурсов Грид-система реального времени Распределенное и совместное исследование пространства параметров посредством управления вычислениями и визуализацией высокого качества в режиме реального времени Обучающая Грид-система Ориентированная на пользователя, основанная на контекстных и экспериментальных подходах, используемая для повсеместного обучения в рамках виртуальной организации Распределенное моделирование. основанное на архитектуре высокого уровня Распределенная, совместно используемая среда для разработки и запуска моделирования через административные домены Грид-система. основанная на предоставлении сервисов приложений (ASP) Инфраструктура для предоставления сервисов приложений, поддерживающая различные модели бизнеса, основанная на Г рид- т ехнолог ии Архитектура мониторинга Грид Система мониторинга Грид. масштабируемая для широкого крута сетей и способная охватить большое число динамических и гетерогенных ресурсов

4.1    Интероперабельность и поддержка динамических и гетерогенных сред

Некоторые варианты использования СОАОГС применяют квалификационные ограничения, или однородные среды, что мотивирует использование специализированных профилей. В общем случае среда Грид гетерогенна и является распределенной, имеет различные среды размещения (например. J2EE, NET), операционные системы (например. Unix, Linux, Windows, встраиваемые системы), устройства (например, компьютеры, приборы, датчики, системы хранения данных, баз данных, сетей) и сервисы, предоставляемые различными поставщиками. Кроме того, Грид-среды часто являются долгоживущими и динамичными и поэтому могут развиваться в направлениях, которые изначально не предполагались.

СОАОГС должна обеспечить интероперабельность между такими разнообразными, гетерогенными и распределенными ресурсами и сервисами, а также уменьшить сложность администрирования в гетерогенных системах. Более того, многие функции, необходимые в распределенных средах, таких как безопасность и управление ресурсами, уже могут быть реализованы в стабильных и надежных существующих традиционных системах. Замена таких систем редко когда является целесообразной, должен существовать способ интегрирования их в Грид.

Необходимость поддержки гетерогенных систем приводит к следующим требованиям:

1)    Виртуализация ресурсов. Задача — снизить сложность управления гетерогенными системами и обрабатывать разнообразные ресурсы единообразно.

2)    Общие средства управления. Упрощение администрирования гетерогенной системы требует существования механизмов для единообразного и последовательного управления ресурсами. Требует-ся минимальный набор общих возможностей управления.

3)    Поиск и запрос ресурсов. Требуются механизмы, необходимые для поиска ресурсов с заданными атрибутами и для получения свойств этих ресурсов. Поиск и запрос должны работать в быстро изменяющейся и гетерогенной системе.

4)    Для интероперабельности важны стандартные протоколы и схемы. Кроме того, особенно важны стандартные протоколы, так как их использование может упростить переход к использованию Г рид.

4.2    Разделение ресурсов между организациями

Г рид не является монолитной системой и обычно состоит из ресурсов, принадлежащих и контролируемых различными организациями. Одной из основных целей СОАОГС является поддержка разделения и совместного использования ресурсов между административными доменами, будь то работа

4

ГОСТ P 55768—2013

различных подразделений в рамках одного предприятия или даже между различными учреждениями. Необходимы механизмы для обеспечения связи пользователей, запросов, ресурсов, политик и соглашений в рамках организации. Совместное использование ресурсов в разных организациях предполагает различные требования безопасности.

Требования на ресурсы совместного использования включают в себя следующее:

1)    Глобальное пространство имен .служащее для облегчения доступа к данным и ресурсам. Организации, архитектура которых основана на СОАОГС, должны иметь возможность прозрачного доступа к другим объектам СОАОГС. с учетом ограничений безопасности, не зависимо от местонахождения.

2)    Сервисы метаданных. Они важны для поиска, использования и контроля объектов СОАОГС. должны предоставлять возможность доступа и распространения метаданных, их агрегации и управления в рамках административных доменов.

3)    Автономность расположения обеспечивает механизмы, необходимые для доступа к ресурсам в разных местах при соблюдении местного управления и политики.

4)    Данные использования ресурсов — механизмы и стандартные схемы сбора и обмена данными об использовании ресурсов из разных организаций для целей бухгалтерского учета и т. д.

4.3    Оптимизация

Оптимизация касается методов, используемых для эффективного распределения ресурсов с целью удовлетворения требований потребителей и поставщиков. Оптимизация относится как к поставщикам услуг (предложение ресурсов), так и потребителей ресурсов (потребляющая сторона). Одним из общих случаев оптимизации со стороны поставщиков является оптимизация ресурсов.

Пример — Распределение ресурсов часто предусматривает наихудшио сценарии (например, высокой уровень ожидаемой нагрузки, резервного копирования от сбоев) и приводит к недоиспользованию ресурсов. Использование ресурсов может быть улучшено применением политики гибкого распределения ресурсов, такой как предварительное резервирование ресурсов с ограниченным периодом времени резервирования и объединение ресурсов резервного копирования.

Оптимизация со стороны потребителя должна быть в состоянии управлять различными типами нагрузки, в томчисле требованиями трудно предсказуемых совокупностей нагрузок. Важным требованием в этой области является возможность динамически регулировать приоритеты нагрузок в целях удовлетворения общих целей обслуживания. Требуемой основой оптимизации со стороны потребителя являются механизмы для отслеживания использования ресурсов, в том числе учета, контроля и регистрации: для изменения распределения ресурсов, а также для предоставления ресурсов по требованию.

4.4    Обеспечение качества обслуживания

Сервисы выполнения задач и сервисы передачи данных должны обеспечивать согласованное КО. Основные измерения КО включают (но не ограничивают) доступность, безопасность и производительность. Требования по качеству обслуживания должны быть выражены в измеримых величинах.

Требования по обеспечению качества обслуживания включают в себя:

1)    Соглашение об уровне обслуживания. КО должно быть представлено договорами, которые устанавливаются посредством переговоров между потребителем сервиса и его поставщиком до начала выполнения сервиса. Стандартные механизмы должны быть предоставлены для создания и управления договорами.

2)    Достижение требуемого уровня обслуживания. Если соглашение требует получения уровня обслуживания, ресурсы, используемые сервисом, должны быть настроены таким образом, чтобы сохранить требования КО. Таким образом, требуются механизмы контроля за КО. оценки использования ресурсов и планирования и регулирования использования ресурсов.

3)    Перемещение (миграция). Должна существовать возможность перемещения выполняемых сервисов или приложений для настройки рабочей загрузки с целью увеличения производительности или доступности ресурса.

4.5    Выполнение задач

СОАОГС должна обеспечить управляемость системой с целью выполнения задач, определенных пользователем, на протяжении всего жизненного цикла. Должны поддерживаться такие функции как планирование, подготовка, управление заданиями и обработка исключений, даже в случае, когда задача распределяется на большое количество разнородных ресурсов.

5