[논문 리뷰] Alchemi: A .NET-based Grid Computing Framework and its Integration into Global Grids

Akshay Luther, Rajkumar Buyya외 2명|ArXiv.org|2004. 02. 10.

Distributed and Parallel Computing Systems참고 문헌 18인용 수 51

한 줄 요약

Alchemi는 Windows 기반 데스크톱이 대규모 그룹 컴퓨팅에 참여할 수 있도록 설계된 .NET 기반의 그룹 컴퓨팅 프레임워크로, 주로 유닉스 중심인 그룹 소프트웨어의 지배를 뛰어넘는 데 목적이 있다. 이 프레임워크는 객체 지향 및 작업 기반 프로그래밍 모델을 모두 지원하며, 웹 서비스를 통해 글로벌 그룹에 통합되고, 전용 및 자발적(비전용) 자원에서의 유연한 실행을 가능하게 하여 그룹 애플리케이션의 플랫폼 포괄성을 크게 넓힌다.

ABSTRACT

Computational grids that couple geographically distributed resources are becoming the de-facto computing platform for solving large-scale problems in science, engineering, and commerce. Software to enable grid computing has been primarily written for Unix-class operating systems, thus severely limiting the ability to effectively utilize the computing resources of the vast majority of desktop computers i.e. those running variants of the Microsoft Windows operating system. Addressing Windows-based grid computing is particularly important from the software industry's viewpoint where interest in grids is emerging rapidly. Microsoft's .NET Framework has become near-ubiquitous for implementing commercial distributed systems for Windows-based platforms, positioning it as the ideal platform for grid computing in this context. In this paper we present Alchemi, a .NET-based grid computing framework that provides the runtime machinery and programming environment required to construct desktop grids and develop grid applications. It allows flexible application composition by supporting an object-oriented grid application programming model in addition to a grid job model. Cross-platform support is provided via a web services interface and a flexible execution model supports dedicated and non-dedicated (voluntary) execution by grid nodes.

연구 동기 및 목표

• 대부분의 개인 컴퓨터를 차지하는 Windows 기반 데스크톱에 대한 효과적인 그룹 컴퓨팅 지원 부족 문제를 해결하기 위해.
• 마이크로소프트의 .NET 프레임워크 광범위한 보급을 활용하여 확장 가능하고 확장 가능한 그룹 컴퓨팅 플랫폼을 구축하기 위해.
• 유연한 실행 모델을 통해 전용 및 자발적(비전용) 자원 사용을 가능하게 하여 그룹 환경에서의 자원 활용을 극대화하기 위해.
• 표준화된 웹 서비스 인터페이스를 통해 플랫폼 간 상호운용성을 제공하여 다양한 플랫폼 간 통합을 가능하게 하기 위해.
• 객체 지향 및 작업 기반 프로그래밍 모델을 모두 지원하여 애플리케이션 조합의灵活性를 제공하기 위해.

제안 방법

• Windows 플랫폼을 천연적으로 지원하고 기존 .NET 개발 생태계와 통합할 수 있도록 Alchemi를 .NET 기반 프레임워크로 설계하기 위해.
• 그룹 애플리케이션 실행, 자원 할당, 장애 내성 등을 관리하는 런타임 환경을 구현하기 위해.
• 컴ponent 기반 그룹 애플리케이션을 위한 객체 지향 모델과 기존 배치 방식 실행을 위한 작업 모델을 모두 지원하는 프로그래밍 모델을 제공하기 위해.
• 다양한 플랫폼 간 통신 및 다른 그룹 시스템과의 상호운용성을 위해 웹 서비스 인터페이스를 제공하기 위해.
• 유연한 스케줄링 및 자원 관리 모델을 통해 전용 및 비전용(자발적) 실행을 모두 가능하게 하기 위해.
• 표준 프rotocol를 통해 글로벌 그룹 인fra구조와 통합하여 Alchemi 노드가 더 넓은 계산 그룹에 참여할 수 있도록 하기 위해.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 어떻게 .NET 기반 프레임워크를 설계하여 Windows 플랫폼에서 그룹 컴퓨팅을 효과적으로 지원할 수 있는가?
• RQ2 단일 그룹 프레임워크 내에서 객체 지향 및 작업 기반 프로그래밍 모델을 모두 지원할 수 있는 아키텍처 패턴은 무엇인가?
• RQ3 .NET 중심의 그룹 시스템에서 플랫폼 간 상호운용성을 어떻게 달성할 수 있는가?
• RQ4 통합된 프레임워크 내에서 전용 및 자발적(비전용) 자원 사용을 지원하는 실행 모델은 무엇인가?
• RQ5 어떻게 .NET 기반 그룹 프레임워크를 기존 글로벌 그룹 인fra구조에 통합할 수 있는가?

주요 결과

• Alchemi는 Windows 기반 데스크톱이 그룹 컴퓨팅에 참여할 수 있도록 하여, 유닉스 기반 시스템을 초월한 잠재적 자원 풀을 확장시켰다.
• 프레임워크는 객체 지향 및 작업 기반 프로그래밍 모델을 모두 지원하여 개발자가 애플리케이션 설계에 있어 다양한 선택지를 가질 수 있도록 했다.
• 표준화된 웹 서비스 인터페이스를 통해 플랫폼 간 상호운용성이 달성되어 이질적인 그룹 환경과의 통합이 가능해졌다.
• 유연한 실행 모델을 통해 전용 및 비전용(자발적) 컴퓨팅을 모두 지원하여 자원 활용도가 향상되었다.
• Alchemi는 .NET 프레임워크를 기반으로 하여 확장 가능하고 플랫폼에 구애받지 않는 그룹 시스템을 구축할 수 있음을 입증했다.
• University of Melbourne의 실제 그룹 컴퓨팅 환경에서의 구현 및 배포를 통해 프레임워크가 검증되었다.