[论文解读] Alchemi: A .NET-based Grid Computing Framework and its Integration into Global Grids

Akshay Luther, Rajkumar Buyya+2 more|ArXiv.org|Feb 10, 2004

Distributed and Parallel Computing Systems参考文献 18被引用 51

一句话总结

Alchemi 是一个基于 .NET 的网格计算框架，旨在使基于 Windows 的桌面计算机能够参与大规模网格计算，从而克服以 Unix 为中心的网格软件的主导地位。它支持面向对象和基于作业的编程模型，通过 Web 服务与全球网格集成，并支持在专用和自愿（非专用）资源上的灵活执行，显著扩大了网格应用的平台包容性。

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.

研究动机与目标

• 解决基于 Windows 的桌面计算机在网格计算中缺乏有效支持的问题，因为这些计算机构成了个人计算机的大多数。
• 利用微软 .NET Framework 的广泛采用，构建一个可扩展、可扩展的网格计算平台。
• 通过灵活的执行模型，支持网格环境中专用和自愿（非专用）资源的使用。
• 通过标准化的 Web 服务接口实现跨平台互操作性。
• 支持多种编程模型——面向对象和基于作业的——以实现灵活的应用程序组合。

提出的方法

• 将 Alchemi 设计为基于 .NET 的框架，原生支持 Windows 平台，并与现有的 .NET 开发生态系统集成。
• 实现一个运行时环境，用于管理网格应用程序执行、资源分配和容错机制。
• 支持两种编程模型：面向对象模型用于基于组件的网格应用程序，以及作业模型用于传统的批处理执行。
• 提供 Web 服务接口，以实现跨平台通信和与其他网格系统的互操作性。
• 通过灵活的调度和资源管理模型，支持专用和非专用（志愿者）执行。
• 通过标准协议与全球网格基础设施集成，使 Alchemi 节点能够参与更广泛的计算网格。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何设计一个基于 .NET 的框架，以有效支持在 Windows 平台上的网格计算？
• RQ2 哪些架构模式能够在单一网格框架中同时支持面向对象和基于作业的编程模型？
• RQ3 如何在以 .NET 为中心的网格系统中实现跨平台互操作性？
• RQ4 哪些执行模型能够在统一框架中同时支持专用和自愿（非专用）资源使用？
• RQ5 如何将基于 .NET 的网格框架集成到现有的全球网格基础设施中？

主要发现

• Alchemi 有效实现了基于 Windows 的桌面计算机参与网格计算，将潜在的资源池扩展至超越基于 Unix 的系统。
• 该框架支持面向对象和基于作业的编程模型，为开发者提供了灵活的应用程序设计选择。
• 通过标准化的 Web 服务接口实现了跨平台互操作性，支持与异构网格环境的集成。
• 灵活的执行模型支持专用和非专用（志愿者）计算，提升了资源利用率。
• Alchemi 证明了以 .NET Framework 为基础构建可扩展、平台无关的网格系统是可行的。
• 该框架通过在墨尔本大学真实网格计算环境中的实现与部署得到了验证。