FR2862403A1 - Computer resources e.g. processor, management method for enterprise, involves defining parameters associated with resources, submitting and executing tasks on computing grid, where parameter include economic and performance parameters - Google Patents
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Abstract
Description
PROCEDE DE GESTION OPTIMISEEOPTIMIZED MANAGEMENT METHOD
DE RESSOURCES INFORMATIQUES DISTRIBUEES OF DISTRIBUTED COMPUTER RESOURCES
La présente invention se rapporte au domaine du calcul 5 distribué. The present invention relates to the field of distributed computing.
La présente invention se rapporte plus particulièrement à un procédé de calcul en grille (Grid Computing en anglais) utilisant la notion de globalisation des ressources informatiques distribuées. La grille de calcul permet d'optimiser des infrastructures et de gérer globalement l'accès et le partage de ressources, de données et d'applications à grande échelle. Le principe est le partage des moyens de calculs, de stockage et d'applications à travers un réseau de communication. The present invention relates more particularly to a grid computing method (Grid Computing in English) using the notion of globalization of distributed computing resources. The grid helps optimize infrastructure and globally manage access and sharing of resources, data and applications on a large scale. The principle is the sharing of computing resources, storage and applications through a communication network.
Les différentes ressources informatiques distribuées sur la grille représentent certes une capacité de calcul, mais peuvent aussi être vues en des termes économiques. Dans de tels environnements en grille, les producteurs sont ceux qui possèdent la ressource et les consommateurs sont ceux qui utilisent la ressource. The various computer resources distributed on the grid certainly represent a computing capacity, but can also be seen in economic terms. In such grid environments, the producers are the ones who own the resource and the consumers are the ones who use the resource.
L'art antérieur connaît déjà par le brevet US 6 418 462 (Yong Yong Xu), un procédé de calcul distribué pour utiliser des ressources CPU en attente. Lorsqu'un client se connecte à un service réseau, un canal de communication séparé est ouvert, et les tâches sont distribuées sur différents clients, et les résultats sont récupérés ultérieurement. Des problèmes de calculs parallèles peuvent alors être résolus en divisant les tâches en petites entités de calcul. À moindre coût, le serveur réseaux se comporte alors comme un supercalculateur. The prior art already knows from US Pat. No. 6,418,462 (Yong Yong Xu), a distributed computing method for using CPU resources on hold. When a client connects to a network service, a separate communication channel is opened, and tasks are distributed to different clients, and the results are retrieved later. Parallel computation problems can then be solved by dividing the tasks into small computing entities. At a lower cost, the network server behaves like a supercomputer.
L'art antérieur connaît aussi dans la thèse de Rajkumar Buyya de l'Université de Melbourne (Australie) une 2862403 2 gestion économique des ressources distribuées. Cette thèse étudie des approches pour introduire des paramètres économiques de coûts et de temps dans les algorithmes d'ordonnancement. Les ressources sont gérées à l'aide du concept d'offre et de demande et les capacités de calcul sont optimisées à partir des demandes du client, selon des paramètres à définir (contrainte de coût ou de temps de calcul). The prior art is also known in the thesis of Rajkumar Buyya of the University of Melbourne (Australia) 2862403 2 economic management of distributed resources. This thesis studies approaches to introduce economic cost and time parameters in scheduling algorithms. The resources are managed using the concept of supply and demand and the calculation capacities are optimized from the customer's requests, according to parameters to be defined (cost or time constraint).
Il est aussi connu dans une publication Internet de la société IBM, un procédé de commercialisation de ressources informatiques à travers une grille. Les décisions concernant les ressources informatiques sont faites sur des critères économiques et le prix est annoncé comme un facteur clé dans le choix des ressources. He is also known in an Internet publication of the IBM company, a method of marketing computer resources through a grid. Decisions about computing resources are made on economic criteria and price is announced as a key factor in the choice of resources.
Cependant, ces documents ne décrivent pas d'implémentation opérationnelle du procédé de Grid Computing au niveau d'une entreprise ou entre entreprises, où plusieurs acteurs, ayant des responsabilités et des rôles différents, entrent en jeu et influent sur un projet et les exécutions de tâches. D'autre part, ces documents ne considèrent pas la définition de l'engagement de fourniture des services et leur qualification qui doit accompagner l'échange commercial entre fournisseur et consommateur. However, these documents do not describe an operational implementation of the Grid Computing process at company or enterprise level, where multiple actors, with different roles and responsibilities, come into play and influence a project and executions. tasks. On the other hand, these documents do not consider the definition of the commitment to provide services and their qualification which must accompany the commercial exchange between supplier and consumer.
La présente invention entend remédier aux inconvénients de l'art antérieur en proposant une gestion de services basée sur du calcul en grille orienté vers une structure d'entreprise, où les consommateurs de service peuvent formuler leur demande de service non pas seulement sur des aspects techniques, mais aussi sur des paramètres correspondant à leurs métiers et aux contraintes de leur projet. Par ailleurs, au niveau du fournisseur de service, des paramètres de qualité de services sont pris en compte par la présente invention tels la robustesse, la performance, la sécurité. The present invention seeks to overcome the drawbacks of the prior art by proposing service management based on grid computing oriented towards an enterprise structure, where service consumers can formulate their service request not only on technical aspects. , but also on parameters corresponding to their professions and the constraints of their project. Moreover, at the level of the service provider, quality of service parameters are taken into account by the present invention such as robustness, performance, security.
À cet effet, la présente invention concerne, dans son acception la plus générale, un procédé de gestion de ressources informatiques mettant en uvre une grille de calcul, lesdites ressources informatiques comprenant au moins des processeurs, des mémoires et des bus, caractérisé en ce qu'il comprend: É Une étape de modélisation constituée de: - Une sous-étape de définition de paramètres associés aux dites ressources informatiques; Une sous-étape de définition de contraintes d'utilisation desdites ressources informatiques amenant à la création de services d'accès aux ressources de la grille; - Une sous-étape de mise à disposition et de qualification des services sur la grille de calcul. To this end, the present invention relates, in its most general sense, to a method of managing computer resources implementing a computing grid, said computing resources comprising at least processors, memories and buses, characterized in that It comprises: A modeling step consisting of: a sub-step of defining parameters associated with said computing resources; A sub-step of defining constraints for using said computer resources leading to the creation of access services to the resources of the grid; - A substep of provision and qualification of services on the calculation grid.
É Une étape d'optimisation constituée de: - Une sous-étape de soumission de tâches sur ladite grille de calcul à travers le service le plus approprié aux exigences de la tâche; - Une sous-étape d'exécution de tâches sur ladite grille de calcul, utilisant lesdites ressources informatiques. É An optimization step consisting of: - A sub-step of submitting tasks on said grid through the service most appropriate to the requirements of the task; - A substep of performing tasks on said computing grid, using said computing resources.
É Une étape d'analyse de l'activité de la grille permettant de faire évoluer la grille en ajustant la modélisation et consécutivement en optimisant son usage. É A step of analysis of the activity of the grid allowing to evolve the grid by adjusting the modeling and consecutively by optimizing its use.
2862403 4 Selon une première variante, lesdits paramètres associés aux dites ressources informatiques sont des paramètres économiques associés aux dites ressources. According to a first variant, said parameters associated with said computing resources are economic parameters associated with said resources.
Selon une seconde variante, lesdits paramètres associés aux dites ressources informatiques sont des paramètres de performance associés aux dites ressources. According to a second variant, said parameters associated with said computing resources are performance parameters associated with said resources.
De préférence, lesdits paramètres économiques associés 10 aux dites ressources informatiques sont des informations de coût d'utilisation desdites ressources. Preferably, said economic parameters associated with said computing resources are cost information of use of said resources.
Avantageusement, lesdits paramètres de performance associés aux dites ressources informatiques sont des informations de qualité de service desdites ressources, des informations de sécurité desdites ressources, des informations de fiabilité desdites ressources, des informations de capacité de calcul associées aux dites ressources ou des informations de temps associées aux dites ressources, ou encore une combinaison de ces différentes informations. Advantageously, said performance parameters associated with said computing resources are quality of service information of said resources, security information of said resources, reliability information of said resources, calculation capacity information associated with said resources or time information. associated with said resources, or a combination of these different information.
Selon un mode de réalisation, lesdits paramètres associés aux dites ressources informatiques sont des paramètres de localisation desdites ressources. According to one embodiment, said parameters associated with said computing resources are location parameters of said resources.
Avantageusement, lesdites contraintes d'utilisation sont définies à partir desdits paramètres associés aux dites ressources informatiques. Advantageously, said usage constraints are defined from said parameters associated with said computing resources.
De préférence, ladite analyse et ladite optimisation de la grille de calcul sont définies à partir desdits paramètres associés aux dites ressources informatiques. Preferably, said analysis and said optimization of the calculation grid are defined from said parameters associated with said computing resources.
Selon un premier mode de réalisation, ladite exécution de tâches sur ladite grille de calcul utilise lesdites ressources informatiques selon un traitement parallèle. According to a first embodiment, said execution of tasks on said computing grid uses said computing resources according to a parallel processing.
2862403 5 Selon un autre mode de réalisation, ladite exécution de tâches sur ladite grille de calcul utilise lesdites ressources informatiques selon un traitement séquentiel. According to another embodiment, said execution of tasks on said calculation grid uses said computing resources according to a sequential processing.
De préférence, chaque étape du procédé se fait de façon automatisée. Preferably, each step of the method is done automatically.
Selon un mode de mise en oeuvre, l'automatisation de chaque étape du procédé se fait grâce à des interfaces de programmation de type API. According to one embodiment, the automation of each step of the method is done through programming interfaces of API type.
Avantageusement, chaque exécution de tâches sur ladite grille de calcul actualise un journal d'historique des tâches. Advantageously, each execution of tasks on said calculation grid updates a task history log.
Selon un mode de mise en oeuvre particulier, lesdits historiques des tâches permettent de commercialiser les 15 services et d'optimiser la grille de calcul. According to a particular mode of implementation, said task histories make it possible to commercialize the services and to optimize the calculation grid.
L'invention se rapporte également à un système pour la mise en oeuvre du procédé, comprenant au moins une pluralité de calculateurs informatiques. The invention also relates to a system for implementing the method, comprising at least a plurality of computer computers.
Plusieurs acteurs sont donc pris en compte dans le procédé de gestion de ressources de la présente invention: - Le consommateur de services représente les membres du projet qui requièrent d'exécuter diverses applications informatiques: ce sont par exemple des scientifiques qui utilisent les ressources pour exécuter les applications de leur domaine d'activité, applications qui ont été préalablement déployées sur les ressources ou qui le sont à l'exécution. Cet acteur soumet une tâche en précisant un certain nombre de contraintes d'exécution (application concernée, paramètres d'entrée, mode de visualisation, date, durée, niveau de sécurité, qualité de service attendu...) et des contraintes économiques (notamment en terme de budget et de délai). Il est, en terme d'organisation, employé d'une 2862403 6 entité de l'entreprise et, en terme d'opérations, membre de projets pour lesquelles il réalise un certain nombre de tâches qui s'appuient sur des services (service de type calcul, simulation, manipulation de données, ... ). D'autres acteurs comme l'administrateur de site et le chef de projet qui vont gérer respectivement les sites et les projets interviennent également; ce scénario implique donc à la fois une gestion des utilisateurs mais également des politiques de mise à disposition des services sur les sites et d'utilisation des services sur les projets. Several actors are therefore taken into account in the resource management method of the present invention: - The service consumer represents the members of the project who need to execute various computer applications: it is for example scientists who use the resources to execute applications in their area of activity, applications that were previously deployed on resources or are deployed at runtime. This actor submits a task specifying a certain number of execution constraints (application concerned, input parameters, viewing mode, date, duration, level of security, quality of service expected ...) and economic constraints (in particular in terms of budget and time). He is, in terms of organization, an employee of a company entity and, in terms of operations, a member of projects for which he carries out a number of tasks that rely on services ( type calculation, simulation, data manipulation, ...). Other actors such as the site administrator and the project manager who will manage the sites and projects respectively also intervene; this scenario therefore involves both user management but also policies for the provision of services on the sites and the use of services on the projects.
- Le fournisseur de service représente les sociétés et laboratoires de recherche qui, par l'intermédiaire de leurs administrateurs machines fournissent des ressources et des applications à la grille. Cet acteur déclare ses ressources sur la grille en précisant un certain nombre d'informations techniques (capacité, charge, ...) et d'engagements contractuels sur le coût, la qualité de service et la sécurité. Le fournisseur de service est, en terme d'organisation, employé d'une entité de l'entreprise et, en terme d'opération, garant du service qu'il propose sur la grille: sur ce dernier aspect, il est essentiel d'avoir un processus de qualification des services proposés sur la grille par les fournisseurs de service; ce processus est réalisé à travers un nouvel acteur, l'administrateur des applications. - The service provider represents companies and research labs that, through their machine administrators, provide resources and applications to the grid. This actor declares his resources on the grid by specifying a certain number of technical information (capacity, load, ...) and contractual commitments on cost, quality of service and security. The service provider is, in terms of organization, employee of an entity of the company and, in terms of operation, guarantor of the service that it proposes on the grid: on this last aspect, it is essential to have a process for qualifying the services offered on the grid by the service providers; this process is carried out through a new player, the application administrator.
Les échanges entre tous les acteurs doivent être modélisés et adaptés en fonction des modèles d'échanges commerciaux qui seront définis sur la grille. The exchanges between all the actors must be modeled and adapted according to the models of commercial exchanges which will be defined on the grid.
On comprendra mieux l'invention à l'aide de la description, faite ciaprès à titre purement explicatif, d'un mode de réalisation de l'invention, en référence aux figures annexées: 2862403 7 É La figure 1 illustre une organisation des ressources d'entreprise selon l'art antérieur; É La figure 2 illustre une organisation des ressources d'entreprise selon l'invention; ^ La figure 3 est un graphique illustrant les besoins en ressources informatiques dans le temps; É La figure 4 illustre un schéma de l'organisation des différents utilisateurs de la grille selon l'invention; É La figure 5 illustre un schéma d'une architecture possible de gestion des ressources informatiques selon l'invention; É La figure 6 illustre un exemple de lien entre sites distants par un GridAgent. The invention will be better understood by means of the description, given purely for explanatory purposes, of one embodiment of the invention, with reference to the appended figures: FIG. 1 illustrates an organization of the resources of FIG. company according to the prior art; Figure 2 illustrates an enterprise resource organization according to the invention; Figure 3 is a graph illustrating the need for computing resources over time; FIG. 4 illustrates a diagram of the organization of the different users of the grid according to the invention; FIG. 5 illustrates a diagram of a possible architecture for managing computer resources according to the invention; Figure 6 illustrates an example of a link between remote sites by a GridAgent.
Notons que dans la description ci-dessus et dans toute la suite, le terme ressource informatique doit être compris comme un n ud (capacité informatique d'exécution ou de stockage) ou bien une application (logiciel déployé sur la grille). Note that in the above description and throughout, the term computing resource should be understood as a node (computing capacity of execution or storage) or an application (software deployed on the grid).
La figure 1 est un schéma d'une entreprise possédant deux sites de recherche et développement, un à Seattle et l'autre à Hambourg. Chaque site possède plusieurs équipes de projet, et certains projets contiennent des chercheurs basés sur les deux sites. Les deux sites sur des fuseaux horaires très différents et les ressources informatiques nécessaires pour les deux sites ont des maxima et des minima différents dans le temps comme sur la figure 3. Ceci pose donc des problèmes de capacité au niveau de chaque site, ce qui signifie que des chercheurs attendent des résultats alors que des ressources machines sont sous-utilisées à l'autre site. Sans utiliser de procédé de calcul en grille, les sites ne sont pas capables de partager l'exécution des 2862403 8 ressources et peuvent seulement partager les résultats par transfert de données. Figure 1 is a diagram of a company with two research and development sites, one in Seattle and the other in Hamburg. Each site has several project teams, and some projects contain researchers based on both sites. The two sites in very different time zones and the computing resources required for the two sites have different maxima and minima in time as in Figure 3. This therefore poses capacity problems at each site, which means that researchers expect results while machine resources are underutilized at the other site. Without using a grid computing method, the sites are not able to share the execution of the resources and can only share the results by data transfer.
La présente invention permet à l'entreprise de partager l'exécution des ressources comme sur la figure 2. The present invention allows the enterprise to share resource execution as in Figure 2.
Il n'y a plus besoin de passer du temps à savoir comment utiliser les applications du site distant. Les services fournis sont alors donnés à un certain niveau de qualité, et à un certain prix. Par ailleurs, les différentes localisations des sites sont prises en paramètres dans ce partage de l'exécution. Une optimisation sera alors effectuée en fonction de ces niveaux de qualité, ce coût et les localisations. L'optimisation de la grille se fait à plusieurs niveaux: en sélectionnant le meilleur service correspondant à la requête de l'utilisateur et ce en tenant compte des historiques de service, de l'état courant des ressources et de la capacité des services en analysant l'activité de la grille à travers l'utilisation des services, l'utilisation des ressources et les transferts de données et en répartissant au mieux les composants de la grille. There is no need to spend time learning how to use remote site applications. The services provided are then given at a certain level of quality, and at a certain price. Moreover, the different locations of the sites are taken as parameters in this sharing of the execution. An optimization will then be performed based on these quality levels, this cost and locations. The optimization of the grid is done at several levels: by selecting the best service corresponding to the request of the user and taking into account the service history, the current state of the resources and the capacity of the services by analyzing the activity of the grid through the use of services, the use of resources and data transfers and by distributing the components of the grid as well as possible.
Selon l'invention, illustrée figure 4, plusieurs types d'utilisateurs ont accès à la grille, selon leurs besoins. According to the invention, illustrated in FIG. 4, several types of users have access to the grid, according to their needs.
Les fournisseurs de service mettent à disposition leurs ressources et leurs applications sur la grille. Ils définissent les paramètres de leurs ressources. Ces engagements sont des niveaux de disponibilité, de sécurité, de confiance. Ils définissent aussi le prix de l'accès aux ressources et le type d'accès. Globalement, ces paramètres forment des niveaux de service, ou la qualité du service (SLA pour Service Level Agreement). Service providers make their resources and applications available on the grid. They define the parameters of their resources. These commitments are levels of availability, security, trust. They also define the price of access to resources and the type of access. Overall, these parameters form service levels, or Service Level Agreement (SLA).
De préférence, les fournisseurs de service indiquent le nombre de noeuds disponibles pour une plate-forme, le 2862403 9 nombre de CPU par n ud, l'espace mémoire par n ud mis à disposition, ainsi que l'espace disque par n ud mis à disposition. Le fournisseur de service peut aussi obtenir un historique complet de l'usage d'une plate-forme de travail. Preferably, the service providers indicate the number of nodes available for a platform, the number of CPUs per node, the memory space per node provided, as well as the disk space per node set. available. The service provider can also obtain a complete history of the use of a work platform.
Le moyen de gestion de grille est aussi interfacé avec un administrateur du service. Celui-ci doit gérer les différentes ressources disponibles mises à disposition par le fournisseur de service. Il possède un historique des utilisateurs de la grille, qu'ils soient utilisateurs de ressources, fournisseur, ou gestionnaire de projet. Il doit s'assurer que les niveaux de service sont respectés. The grid management means is also interfaced with a service administrator. It must manage the various available resources made available by the service provider. It has a history of grid users, whether resource users, vendor, or project manager. He must ensure that the service levels are respected.
Le moyen de gestion de grille est aussi interfacé avec le gestionnaire de projet. Celui-ci sélectionne quel utilisateur de service peut rejoindre un projet, négocie et sélectionne l'utilisation d'un service à partir des propositions des fournisseurs de service. Le gestionnaire de projet doit fournir le meilleur service possible aux utilisateurs de son projet selon ses contraintes de budget, de temps, de sécurité de son projet. The grid management means is also interfaced with the project manager. It selects which service user can join a project, negotiates and selects the use of a service from service provider proposals. The project manager must provide the best possible service to the users of his project according to his constraints of budget, time, security of his project.
Le moyen de gestion de grille est aussi interfacé avec l'utilisateur des services. Il possède un accès transparent et simple aux ressources informatiques. Il peut aussi utiliser le portail Web pour lancer et gérer ses travaux. The grid management means is also interfaced with the user of the services. It has transparent and easy access to computing resources. He can also use the web portal to launch and manage his work.
Les figures 5 et 6 décrivent l'architecture technique de la présente invention. Le GridManager est un composant qui permet un accès simple à la grille de calcul pour les différents acteurs. Le GridAgent est un composant permettant à un ensemble de ressources informatiques de participer à la grille en tant que plate-forme. Une plate-forme est composée d'un n ud maître accueillant le GridAgent et d'un ensemble 2862403 10 de n uds secondaires contrôles par le n ud maître. Tous ces n uds partagent le même système d'exploitation et sont accessibles par l'intranet de l'entreprise. Figures 5 and 6 describe the technical architecture of the present invention. The GridManager is a component that allows easy access to the grid for the different actors. The GridAgent is a component that allows a set of computing resources to participate in the grid as a platform. A platform is composed of a master node hosting the GridAgent and a set of secondary nodes controlled by the master node. All of these nodes share the same operating system and are accessible through the corporate intranet.
L'invention est décrite dans ce qui précède à titre d'exemple. Il est entendu que l'homme du métier est à même de réaliser différentes variantes de l'invention sans pour autant sortir du cadre du brevet. The invention is described in the foregoing by way of example. It is understood that the skilled person is able to realize different variants of the invention without departing from the scope of the patent.
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| FR2862403B1 (en) | 2006-02-24 |
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Effective date: 20080930 |