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WOS : la Grille avant la grille




Pierre KUONEN

Kevin CRISTIANO


Le concept de grille de calcul (Grid en anglais) est de plus en plus populaire. Ce concept a été introduit pour la première fois en 1999 par Ian Foster et Carl Kesselman dans leur livre désormais célèbre « The Grid : Blueprint for a New Computing Infrastructure » [5]. La popularité d’Internet ainsi que la disponibilité d’ordinateurs puissants et de réseaux à grande vitesse changent rapidement notre façon d’utiliser les outils informatiques. Ces technologies nous permettent d’utiliser des ressources distribuées simples et unifiées. Cet état de fait a grandement contribué à la popularisation du concept de Grid. Bien qu’aujourd’hui il n’existe pas d’infrastructure méritant vraiment le nom de Grid tel que défini par I. Foster et C. Kesselman, de nombreux outils et projets fournissent des solutions partielles. On peut dire que tout le monde tente de créer sa propre grille aussi bien dans le milieu industriel (Microsoft, IBM, ...) que dans le milieu académique où de nombreux projets, financés par les gouvernements, voient le jour (Unicore, Globus, EGEE, CoreGrid, DEISA,...).
Dans cet article nous présentons un projet antérieur au livre de I. Foster et C. Kesselman mais qui contenait déjà tous les éléments du concept de Grid, il s’agit du projet WOS : Web Operating System, né au milieu des années 90 au Canada [4, 10, 7]. Cet ancêtre du Grid est le fruit d’un travail académique entre différentes universités situées un peu partout dans le monde (Canada, Australie, Allemagne, Suisse). WOS a été mis en place dans le but de rendre disponible, en tout point d’un réseau, les ressources permettant d’effectuer des calculs pour lesquels les ressources locales ne seraient pas suffisantes et ceci de façon transparente pour les utilisateurs. La vision du WOS était assez avant-gardiste pour l’époque, le slogan de ce projet était : any-time, any-where, any-service [8], ce qui s’inscrit parfaitement dans le contexte des recherches réalisées actuellement dans le domaine du Grid.

Architecture

WOS se constitue d’un ensemble de nœuds (WOS node) dont chacun peut offrir un ensemble de services et de ressources. Chaque WOS node possède une ou plusieurs versions de WOS, lui permettant de dialoguer (d’interagir) avec d’autres WOS nodes ayant la même version que lui (c’est-à-dire, d’autres nœuds pouvant le comprendre [2]). Les WOS nodes constituent un réseau appelé WOSNet. Chacun de ces nœuds est à la fois client et serveur ce qui permet d’émettre et de recevoir des requêtes provenant d’autres WOS nodes, comme le montre la figure 1 [13].

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Architecture d’un WOS node
Architecture d’un WOS node

Chaque nœud possède une base de données locale, appelée data warehouse, dans laquelle sont stockées des informations sur d’autres nœuds [6]. En d’autres termes, il n’existe pas de machines ayant une connaissance globale du WOSNet. WOS est par définition un système distribué et décentralisé.
Pour des raisons de performance, ces bases de données possèdent des capacités limitées, ainsi chaque data warehouse a la faculté d’apprend et d’oublier des informations. La data warehouse a donc la capacité de décider automatiquement quelle information doit être enregistrée, remplacée, supprimée ou obtenue par une autre data warehouse.
Cette base de données est la structure de données essentielle pour chaque WOS node. Toute l’architecture d’un WOS node s’articule autour de cette base de données comme le montre l’architecture d’un WOS node.
La structure d’une data warehouseest un arrangement hiérarchique d’av-pairs (attribute - value pairs) permettant de décrire les services proposés et les services demandés. Une av-pair est composé d’un attribut et d’une valeur associée à cet attribut. Pour bien comprendre cette notion d’attributs et de valeurs, donnons une petite définition rapide de ces deux termes. Un attribut est une catégorie dans laquelle un objet peut être classé (par exemple l’attribut service) et une valeur est une classification d’objet dans une catégorie (par exemple le service imprimante).
La figure 1 décrit l’architecture d’un WOS node. Ainsi, nous pouvons voir que chaque nœud utilise des protocoles de communications pour permettre l’interaction avec les autres nœuds de la communauté WOS. Ces protocoles sont décrits dans la section suivante.

Protocoles de communication

WOS possède deux protocoles de communication, le WOS Request Protocol (WOSRP) et le WOS Protocol (WOSP) [3, 11].

Le protocole WOSRP

WOSRP est un protocole de communication qui fournit des mécanismes pour échanger des informations sur les versions de WOSP utilisées. Ce protocole utilise des requêtes qui permettent à un nœud d’interroger d’autres nœuds sur les connaissances qu’ils possèdent. En effet, soit le nœud parle la même version (de cette façon il sera possible d’interagir avec lui) soit il ne peut pas interagir, mais il connaît peut-être un autre nœud possédant cette capacité.

Le protocole WOSP

WOSP est le protocole qui permet les interactions entre les WOS node. En effet, ce protocole possède des mécanismes pour changer les paramètres d’exécutions, utiliser les ressources et interroger la base de données d’un WOS node. WOSPæ est un protocole défini par une grammaire générique qui fournit un support de communication pour les services de WOS. Une version de WOS correspond à une instanciation particulière de cette grammaire générique.

WOS et HPC

En 2000 et 2001 une équipe canado-suisse a proposé, dans deux articles intitulé Intensional High Performance Computing et A WOS-Based Solution for High Performance Computing [9, 1] une solution permettant grâce à l’architecture WOS de déployer une infrastructure, que l’on appellerait aujourd’hui, de Grid-computing. A cet effet une version du WOSP adapté au High Performance Computing : le HP-WOSP, a été définie.

Conclusion

WOS contenait déjà les concepts de ce que l’on appelle aujourd’hui une grille. Cela montre clairement que le livre de I. Foster et C. Kesselman est arrivé dans un contexte recherche où cette notion était dans l’air. Il a eu l’avantage de lui donner un nom largement accepté par les différentes communautés travaillant sur ce thème et d’ainsi les regrouper sous une seule bannière. Quant au projet WOS, faute de moyens financiers, il a été mis de côté pendant quelques années. Aujourd’hui avec l’intérêt grandissant pour le concept de Grid, il revient au goût du jour. Le projet ISS (Intelligent Grid Scheduling System) [12] qui a pour but la mise en place d’une grille de calcul au niveau suisse construite autour d’un scheduler intelligent, a d’ailleurs décidé de s’en inspirer.

Remarque

Si vous êtes intéressés par le projet WOS et que vous désirez un complément d’information, vous pouvez contacter les Professeurs Gilbert Babin (Gilbert.Babin@hec.ca), Peter Kropf (peter.kropf@unine.ch) ou Pierre Kuonen (pierre.kuonen@eif.ch).

Références

[1] N. Abdennadher, G. Babin and P. Kropf. A WOS-Based Solution for High Performance Computing. 1st International Symposium on Cluster Computing and the Grid (IEEE-CCGRID 2001), p.568-573, Brisban, Australie, May 2001
[2] G. Babin and P. Kropf. A Versioned Communication Infrastructure for the WOS, 2001.
[3] G. Babin, P. Kropf, and H. Unger. A twolevel communication protocol for a Web operating system (wos tm. In IEEE Euromicro Workshop on Network Computing (Vaster as, Sweden)), 939-944., 1998.
[4] S.Ben Lamine, P. G. Kropf and J. Plaice. Problems of Computing on the Web, High Performance Computing Symposium 97, A.Tentner, ed., The Society for Computer Simulation International, Atlanta, GA, pp.296_301, April 1997.
[5] I. Foster and C. Kesselman. eds., The Grid : Blueprint for a Future Computing Infrastructure. Morgan Kaufmann, San Francisco, 1999.
[6] S.Khoury, P. Kropf and G. Babin. Resource warehouses : a distributed information management infrastructure, in High Performance Computing Symposium 2002 (HPC 2002). San Diego, CA, USA. 2002.
[7] P. Kropf. Overview of the wos project. Advanced Simulation Technologies Conferences (ASTC 1999), San Diego, CA, USA., 1999.
[8] P. Kropf. The WOS and beyond, Ubiquitous computing day, Universté de Fribourg, diuf.unifr.ch/pai/events/seminars/ubiComp02/docs/presentations/wos.pdf. October 2002
[9] P. Kuonen, G. Babin, N. Abdennadher and P.-J. Cagnard. Intensional High Performance Computing. In the proceeding of Distributed Communities on the Web (DCW’2000) workshop, Quebec City, Canada, 19-21 June 2000.
[10] H. Unger, J. Plaice and P. Kropf. Towards a Web operating system (WOS), Webnet ‘97, Association for the Advancement of Computing in Education, Toronto, Canada, 2 pages on CD, November 1997.
[11] M. Wulff, G. Babin, P. Kropf, and Q. Zhong. Communication in the WOS. Research Report DIUL-RR-9902. Université Laval, Sainte-Foy, Québec, Canada.
[12] P. Kuonen, R. Gruber, and M.-C. Sawley. ISS : The collaborative Development of an Intelligent Scheduler, , in SWITCHjournal, November 2004, Zürich : SWITCH The Swiss Education & Research Network, ISSN 1422-5662, p. 18-19
[13] P. Kropf, H. Unger, and G. Babin. WOS : an Internet computing environment. In Workshop on Ubiquitous Computing, International Conference on Parallel Architectures and CompilationTechniques. Philadelphia, PA, USA., 2000.



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