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Open Access
Management von verteilten ingenieurwissenschaftlichen Anwendungen in heterogenen Grid-Umgebungen
(2007) Lindner, Peggy; Resch, Michael (Prof. Dr.-Ing.)
Grid Technologien stellen einen Lösungsansatz für die Verteilung von Anwendungen über mehrere Rechner dar, um Simulationen von wissenschaftlichen Problemen durchführen zu können, die hohe Anforderungen an Rechenressourcen haben. Während diese Art von Anwendungen in den letzten Jahren meistens noch zu Demonstrationszwecken eingesetzt wurde, ist die Grid Technologie heute mehr und mehr ein Werkzeug im täglichen Einsatz. Dabei ist die Heterogenität der vorhandenen Grid Software Umgebungen das größte Problem mit dem Benutzer umgehen müssen, wenn sie parallele, verteilte Anwendungen effizient im Grid ausführen wollen. Im Rahmen dieser Arbeit wird das Konzept und die Implementierung eines Grid Configuration Managers (GCM) vorgestellt, der die Komplexität der Grid Umgebungen und die damit verbundenen Probleme vor dem Benutzer verbergen soll. Das wichtigste Ziel des GCM ist die Vereinfachung des Managements von Grid Umgebungen für Endanwender und Entwickler. Dafür wurden die für die Ausführung von verteilten, parallelen Anwendungen notwendigen Schritte abstrahiert. Des Weiteren wurde ein Konzept für die Integration verschiedener Grid Software Lösungen entwickelt und implementiert. Zurzeit unterstützt der GCM Globus, UNICORE und ssh basierende Umgebungen. Der GCM soll Benutzer hauptsächlich während drei Phasen der Ausführung von Anwendungen helfen: bei der Definition einer Grid Konfiguration, beim Starten und bei der Überwachung einer Grid Anwendung. Der GCM bietet außerdem noch eine spezielle Unterstützung für verteilte Anwendungen, die auf Basis der Kommunikationsbibliothek PACX-MPI entwickelt wurden. Dafür werden die benötigten Konfigurationsdateien automatisch erstellt und auf den beteiligten Rechnern konsistent gehalten. In den Grid Configuration Manager wurde ein auf Leistungsvorhersage basierender Mechanismus zur Auswahl von Rechenressourcen integriert. Ausgehend von einer durch den Benutzer spezifizierten Vorauswahl an Rechnern kann der GCM anhand einer automatischen Abschätzung von Leistungsdaten einer Anwendung vorhersagen, was die effizienteste Umgebung für die Ausführung der Anwendung ist. Für die Leistungsvorhersage wird das Programm Dimemas benutzt. Dimemas kann eine Vorhersage für das Laufzeitverhalten einer Anwendung anhand von Tracing-Daten und Parameter zur Beschreibung der Hardware treffen. Der Grid Configuration Manager wurde in verschiedenen Szenarien getestet und eingesetzt. Dabei wurde aufgezeigt, dass die Handhabung von verteilten Anwendungen durch die Verwendung des GCM signifikant vereinfacht und die Festlegung der Ausführungsumgebung erleichtert wird.