武 杰，闞文梟，杜 然，李 莎，伍文靜，Andrei Tsaregorodtsev，陳 剛

面向應(yīng)用的虛擬桌面網(wǎng)格架構(gòu)

武 杰1,2，闞文梟1，杜 然1，李 莎1，伍文靜1，Andrei Tsaregorodtsev2，陳 剛1

(1. 中國科學(xué)院高能物理研究所計(jì)算中心，北京 100049；2. 法國科學(xué)院馬賽粒子物理研究中心，法國 馬賽 13009)

針對桌面網(wǎng)格中出現(xiàn)的應(yīng)用部署難、作業(yè)結(jié)果差異大、系統(tǒng)可擴(kuò)展性差等問題，基于虛擬化技術(shù)提出一種桌面網(wǎng)格架構(gòu)。利用虛化技術(shù)的隔離性和封裝性，通過面向應(yīng)用的作業(yè)調(diào)度策略以及有限生命周期的虛擬機(jī)控制方式，實(shí)現(xiàn)一個(gè)易于擴(kuò)展且易于部署的桌面網(wǎng)格架構(gòu)。分析及測試結(jié)果表明，該架構(gòu)適用于大規(guī)模應(yīng)用場景，架構(gòu)中所采用的面向應(yīng)用的調(diào)度策略以及虛擬機(jī)控制方式是有效可行的。

海量數(shù)據(jù)；桌面網(wǎng)格；架構(gòu)；虛擬化技術(shù)；面向應(yīng)用；虛擬機(jī)控制

1 概述

隨著社會(huì)的進(jìn)步，在科研領(lǐng)域里有很多學(xué)科，如高能物理、分子生物學(xué)計(jì)算中都面臨著一個(gè)相同的問題：海量數(shù)據(jù)的處理。例如，LHC實(shí)驗(yàn)一年的原始數(shù)據(jù)可達(dá)15 PB，即使相對較小的BESIII實(shí)驗(yàn)，一年的數(shù)據(jù)量也可達(dá)200 TB。還有當(dāng)前的生物信息領(lǐng)域，一個(gè)最小的微生物基因組測序后需要處理的數(shù)據(jù)量基本上都是GB級(jí)別的，更不要說更高級(jí)生命形態(tài)的真核生物了。為了能處理這些數(shù)據(jù)，科學(xué)家們也正在求助于各種各樣的計(jì)算資源，包括超級(jí)計(jì)算機(jī)、計(jì)算集群、網(wǎng)格甚至云計(jì)算，而使用低端桌面計(jì)算機(jī)空閑資源的桌面網(wǎng)格以其可以提供大量計(jì)算資源的特點(diǎn)越來越受到科學(xué)家們的重視。

桌面網(wǎng)格指的是由分屬于不同組織或者地點(diǎn)的計(jì)算資源組成的系統(tǒng)，其主要目的是使分屬于不同組織的用戶能共享計(jì)算資源。在這里計(jì)算資源是指由處于同一組織或者地點(diǎn)(常被稱為站點(diǎn))桌面計(jì)算機(jī)中的空閑計(jì)算資源。不同于文獻(xiàn)[1]，這里沒有把桌面網(wǎng)格等同地認(rèn)為是志愿計(jì)算(公共計(jì)算)，而是認(rèn)為它是在志愿計(jì)算以及傳統(tǒng)網(wǎng)格技術(shù)[2]的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的。相比較于志愿計(jì)算，桌面網(wǎng)格中的站點(diǎn)形成一個(gè)很清晰的網(wǎng)絡(luò)。一般來說，站點(diǎn)內(nèi)部由局域網(wǎng)聯(lián)通，站點(diǎn)之間則使用Internet聯(lián)通，這類似于傳統(tǒng)的網(wǎng)格。桌面網(wǎng)格與傳統(tǒng)網(wǎng)格最大的區(qū)別則是它們使用的資源。就資源的穩(wěn)定度、可信度以及可管理度來說，桌面網(wǎng)格使用的資源要低于傳統(tǒng)網(wǎng)格，而其資源異構(gòu)程度則遠(yuǎn)超過傳統(tǒng)網(wǎng)格。在傳統(tǒng)網(wǎng)格中，一個(gè)站點(diǎn)中的資源一般來說都是同構(gòu)的，而在桌面網(wǎng)格中同一站點(diǎn)的資源往往都是異構(gòu)的。總而言之，桌面網(wǎng)格對參與資源的要求非常低，可以把傳統(tǒng)網(wǎng)格中不可用的計(jì)算資源整合起來，從而獲取到大量的計(jì)算資源。

對桌面網(wǎng)格架構(gòu)的研究，可以分為基于中心服務(wù)器和基于P2P這2個(gè)方向。對于前者，常用的中間件有BOINC (Berkeley Open Infrastructure for Network Computing)[3]、Condor[4]、XtremWeb[5]，其中，BOINC使用得最為廣泛；另外一個(gè)十分流行的中間件平臺(tái)OurGrid[6]以及在文獻(xiàn)[7-8]中的相關(guān)研究則屬于后者。這些系統(tǒng)往往都面臨著應(yīng)用部署難、平臺(tái)差異所導(dǎo)致的作業(yè)結(jié)果差異大和可擴(kuò)展性差等問題。

文獻(xiàn)[9]基于BOINC提出了一個(gè)中心層次化的桌面網(wǎng)格架構(gòu)。此架構(gòu)具有很靈活的站點(diǎn)擴(kuò)展性，同時(shí)還開發(fā)出3D-bridge為用戶提供很好的作業(yè)訪問接口，但對于另外 2個(gè)問題則沒有很好地解決。而虛擬化技術(shù)提供的隔離性、應(yīng)用封裝性正好可以解決這2個(gè)問題。

與本文類似，文獻(xiàn)[10]提出了一個(gè)基于虛擬化技術(shù)的桌面網(wǎng)格架構(gòu)，很好地解決應(yīng)用跨平臺(tái)部署以及作業(yè)結(jié)果差異大這2個(gè)問題。但它的實(shí)現(xiàn)基于2個(gè)前提：(1)節(jié)點(diǎn)之間不會(huì)相互攻擊；(2)站點(diǎn)之間以高速互聯(lián)網(wǎng)連接，與實(shí)際環(huán)境的差異性、相對復(fù)雜的安裝配置和作業(yè)提交方式都很大地限制了它的實(shí)際推廣與應(yīng)用。另外，系統(tǒng)的可擴(kuò)展性由于第2個(gè)前提也被很大地限制了?？傮w來說，它的可用度并不高，面向的只是單個(gè)的小站點(diǎn)。

本文綜合現(xiàn)有桌面網(wǎng)格系統(tǒng)中的優(yōu)缺點(diǎn)，基于虛擬化技術(shù)提出了一種易部署、易擴(kuò)展、易管理、易實(shí)現(xiàn)與其他資源整合的桌面網(wǎng)格架構(gòu)。在實(shí)現(xiàn)該架構(gòu)時(shí)，系統(tǒng)采用了較優(yōu)的面向應(yīng)用的作業(yè)調(diào)度算法以及有限生命周期管理的虛擬機(jī)控制方式。

2 桌面網(wǎng)格架構(gòu)

桌面網(wǎng)格架構(gòu)如圖1所示，總體可以分為4層，每一層都封裝一定的核心功能，為上層(或用戶)提供合適的服務(wù)。

圖1 基于虛擬化技術(shù)的4層桌面網(wǎng)格架構(gòu)

各層具體的功能如下：

(1)用戶管理與用戶功能管理。該層主要面向網(wǎng)格用戶，提供用戶注冊、授權(quán)管理以及用戶作業(yè)管理的接口。

(2)作業(yè)管理與調(diào)度。負(fù)責(zé)用戶作業(yè)管理與調(diào)度的各個(gè)部分。特別要說明的是，模型沒有采用像PBS等一些調(diào)度系統(tǒng)的Push調(diào)度模式，而是采用Pull模式。使用Pull模式的主要原因就是作業(yè)調(diào)度相對簡單，擴(kuò)展底層資源相對 容易。

(3)虛擬機(jī)管理。實(shí)現(xiàn)硬件資源的虛擬化，為相應(yīng)的作業(yè)提供合適的虛擬運(yùn)行環(huán)境。

(4)物理機(jī)管理與授權(quán)。整合站點(diǎn)內(nèi)可以利用的空閑資源，并為了保證整個(gè)網(wǎng)格的安全，對站點(diǎn)內(nèi)的所有機(jī)器進(jìn)行認(rèn)證與授權(quán)。

3 架構(gòu)的實(shí)現(xiàn)

基于現(xiàn)有的系統(tǒng)DIRAC(Distributed Infrastructure with Remote Agent Control)[11]、BOINC和Jarifa[12]實(shí)現(xiàn)第2節(jié)提出的桌面網(wǎng)格架構(gòu)。DIRAC是一個(gè)可以通過一種非常完整并且非常簡單的方式為網(wǎng)格中用戶提供服務(wù)的中間件。用戶通過它可以完全透明地使用后端具體的計(jì)算資源。這里之所以使用DIRAC，主要是因?yàn)樗梢院芎玫貙?shí)現(xiàn)用戶交互、作業(yè)調(diào)度等，并且可以很容易地實(shí)現(xiàn)桌面網(wǎng)格資源與其他資源的整合。需要強(qiáng)調(diào)的是，DIRAC創(chuàng)新性地使用了代理控制(Pilot代理)的方式來實(shí)現(xiàn)作業(yè)調(diào)度，即Pilot先被運(yùn)行在具體資源節(jié)點(diǎn)上，檢查節(jié)點(diǎn)資源情況，使用Pull方式向DIRAC作業(yè)調(diào)度服務(wù)請求真正的用戶作業(yè)并最終運(yùn)行在該節(jié)點(diǎn)上。這樣做可以有效地屏蔽底層資源的脆弱性，提升底層資源的利用率。BOINC在這里主要負(fù)責(zé)整合所有零散的桌面計(jì)算機(jī)，Jarifa則負(fù)責(zé)網(wǎng)格中桌面計(jì)算機(jī)的認(rèn)證與授權(quán)。

在實(shí)現(xiàn)的桌面網(wǎng)格架構(gòu)中，作業(yè)運(yùn)行流程如圖2所示。

圖2 作業(yè)運(yùn)行流程

具體作業(yè)運(yùn)行流程如下：

(1)用戶提交作業(yè)到DIRAC維護(hù)的作業(yè)隊(duì)列。

(2)SiteDirector掃描前述作業(yè)隊(duì)列，與BOINC服務(wù)器中SOAPer守護(hù)進(jìn)程通信，把Pilot作業(yè)腳本打包為相應(yīng)的Pilot工作單元(在BOINC中作業(yè)常被稱為工作單元)并提交到BOINC服務(wù)器上。

(3)BOINC客戶端向BOINC服務(wù)器發(fā)送請求，請求運(yùn)行一個(gè)作業(yè)單元。

(4)獲取到合適的工作單元后，虛擬機(jī)運(yùn)行控制程序開始運(yùn)行，啟動(dòng)虛擬機(jī)。虛擬機(jī)啟動(dòng)后在其內(nèi)部運(yùn)行Pilot作業(yè)腳本。

(5)Pilot啟動(dòng)后檢查其運(yùn)行環(huán)境，并向DIRAC服務(wù)器中的Mather服務(wù)請求用戶作業(yè)。獲取用戶作業(yè)后運(yùn)行它，同時(shí)啟動(dòng)一個(gè)監(jiān)控進(jìn)程監(jiān)控用戶作業(yè)直至完成。

(6)返回用戶結(jié)果給DIRAC相關(guān)服務(wù)。

目前在使用簡單的磁盤鏡像文件發(fā)布方式以及簡單的授權(quán)管理方式的前提下，在法國科學(xué)院馬賽粒子物理研究中心成功部署了該類型桌面網(wǎng)格測試環(huán)境，大約整合了100臺(tái)桌面計(jì)算機(jī)。另外，在這個(gè)系統(tǒng)上成功測試運(yùn)行了LHCb以及BESIII 2個(gè)物理應(yīng)用。

3.1 DIRAC服務(wù)器與BOINC服務(wù)器之間的交互通信

本文使用HTTPS與SOAP協(xié)議并基于C/S的通信模式來實(shí)現(xiàn)DIRAC服務(wù)器和BOINC服務(wù)器之間的通信?；贑/S的通信模式是為了易于實(shí)現(xiàn)底層站點(diǎn)資源的擴(kuò)展，使用HTTPS則是為了實(shí)現(xiàn)兩者之間的相互認(rèn)證?？蛻舳诉\(yùn)行在DIRAC服務(wù)器上，可稱之為SiteDirector；服務(wù)器端則運(yùn)行在BOINC服務(wù)器，可稱之為SOAPer。

為了能更清楚地說明它們通信所實(shí)現(xiàn)的虛擬機(jī)調(diào)度策略，先給出應(yīng)用虛擬機(jī)尺寸和應(yīng)用虛擬機(jī)類型這2個(gè)概念。在一臺(tái)有足夠資源(包括磁盤空間、CPU個(gè)數(shù)、內(nèi)存)的物理機(jī)上運(yùn)行一臺(tái)虛擬機(jī)，當(dāng)某一作業(yè)運(yùn)行在虛擬機(jī)上時(shí)，其使用的各種資源的最小臨界值被稱為該作業(yè)的虛擬機(jī)尺寸。最小臨界值是指當(dāng)虛擬機(jī)給定的資源小于它時(shí)，相應(yīng)作業(yè)運(yùn)行完成所耗費(fèi)的時(shí)間就會(huì)急劇上升，而大于這個(gè)值也不會(huì)縮短作業(yè)運(yùn)行時(shí)間。某一應(yīng)用所有可能作業(yè)的虛擬機(jī)尺寸的最大值稱為該應(yīng)用的虛擬機(jī)尺寸?？梢赃\(yùn)行應(yīng)用作業(yè)的虛擬機(jī)的操作系統(tǒng)類型被稱為該應(yīng)用的虛擬機(jī)類型。

在作業(yè)隊(duì)列一定、資源一定的前提下，一般都希望運(yùn)行作業(yè)所分配虛擬機(jī)的資源越小越好，因?yàn)檫@樣可能獲取到較大的并行度，進(jìn)而可以縮短總的運(yùn)行時(shí)間；然而也不是越小越好，當(dāng)分配的資源小于最小臨界值時(shí)，單個(gè)作業(yè)運(yùn)行時(shí)間可能會(huì)急劇上升，較大的并行度也未必能補(bǔ)償這種損失，最終導(dǎo)致總的運(yùn)行時(shí)間增加。

本文在系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)時(shí)使用了面向應(yīng)用的虛擬機(jī)調(diào)度策略，即不同應(yīng)用的作業(yè)運(yùn)行在不同配置的虛擬機(jī)中，配置參數(shù)使用的就是應(yīng)用虛擬機(jī)尺寸和應(yīng)用虛擬機(jī)類型。通過面向應(yīng)用的多隊(duì)列模型來具體實(shí)現(xiàn)該調(diào)度策略，如圖3所示。用戶指定作業(yè)所屬應(yīng)用，并把作業(yè)提交到由DIRAC的JobQueue服務(wù)維護(hù)的主隊(duì)列。然后SiteDirector則會(huì)掃描主隊(duì)列，提交一個(gè)面向應(yīng)用的Pilot到相應(yīng)應(yīng)用的隊(duì)列中。最終SiteDirector會(huì)掃描所有的應(yīng)用隊(duì)列，通過與SOAPer通信把Pilot啟動(dòng)腳本以及所屬應(yīng)用等信息發(fā)送給SOAPer，由SOAPer做最終處理。

圖3 面向應(yīng)用調(diào)度的多隊(duì)列實(shí)現(xiàn)

總體來說，SiteDirector和SAOPer守護(hù)進(jìn)程通信實(shí)現(xiàn)的功能有：(1)獲取BOINC服務(wù)器上的工作單元情況并判斷是否可以提交新的工作單元。如果可以提交新的工作單元，SiteDirector掃描所有的應(yīng)用隊(duì)列，通過與SOAPer通信把Pilot啟動(dòng)腳本以及所屬應(yīng)用等信息發(fā)送給SOAPer，由SOAPer把Pilot啟動(dòng)腳本、應(yīng)用虛擬機(jī)尺寸和應(yīng)用虛擬機(jī)類型打包為一個(gè)相應(yīng)的Pilot工作單元。(2)獲取已提交工作單元的狀態(tài)。若工作單元的狀態(tài)為完成，則獲取相應(yīng)的 輸出。

本文采用2個(gè)應(yīng)用來測試上述調(diào)度策略的效果，一個(gè)是LHCb應(yīng)用，另一個(gè)則只是簡單地運(yùn)行l(wèi)s命令，可稱之為ls應(yīng)用。由于在后面復(fù)雜隊(duì)列測試中，仍舊使用這2個(gè)作業(yè)，因此可以簡單地將作業(yè)的虛擬機(jī)尺寸等同于應(yīng)用的虛擬機(jī)尺寸。另外，為了簡單，這里只針對內(nèi)存進(jìn)行了測試，其他資源的值都取了相對大的值。圖4給出了2個(gè)應(yīng)用作業(yè)在不同內(nèi)存中虛擬機(jī)運(yùn)行所需的時(shí)間值(這里主要包括虛擬機(jī)啟動(dòng)時(shí)間、作業(yè)運(yùn)行時(shí)間、虛擬機(jī)關(guān)機(jī)時(shí)間)。基于前面的假設(shè)，可以近似地給出這樣的結(jié)論：LHCb虛擬機(jī)尺寸的需求內(nèi)存為512 MB，而ls應(yīng)用的則為256 MB。

圖4 LHCb應(yīng)用和ls應(yīng)用作業(yè)虛擬機(jī)尺寸的內(nèi)存測試

圖5給出針對不同的隊(duì)列情況使用面向調(diào)度策略和固定尺寸調(diào)度策略的測試結(jié)果。其中，在使用固定虛擬機(jī)尺寸調(diào)度(所有的作業(yè)都使用相同的虛擬機(jī)尺寸)時(shí)，分別測試了3種情況：9 GB磁盤，1個(gè)CPU，1 GB內(nèi)存；9 GB磁盤，1個(gè)CPU，512 MB內(nèi)存；9 GB磁盤，1個(gè)CPU，256 GB。在使用面向應(yīng)用調(diào)度的情況下，分別預(yù)設(shè)2個(gè)應(yīng)用隊(duì)列： 9 GB磁盤，1個(gè)CPU，256 MB內(nèi)存，面向ls應(yīng)用；9 GB磁盤，1個(gè)CPU，512 MB內(nèi)存，面向LHCb。作業(yè)隊(duì)列為不同數(shù)目的ls作業(yè)和LHCb作業(yè)混合而成。為了測試簡單，這里規(guī)定1個(gè)Pilot只獲取并運(yùn)行一個(gè)用戶作業(yè)，而且只使用一臺(tái)桌面計(jì)算機(jī)貢獻(xiàn)資源，其貢獻(xiàn)的資源為1 GB內(nèi)存，100 GB磁盤，4個(gè)CPU。這樣成為計(jì)算的瓶頸就不會(huì)是磁盤空間和CPU，而只能是內(nèi)存。另外，所有測試使用的應(yīng)用虛擬機(jī)類型都是32位Scientific Linux 5.5。從圖5可以看到，面向應(yīng)用的調(diào)度策略是一種可行的調(diào)度策略，它總是可以取到最短的總運(yùn)行時(shí)間。

圖5 不同策略的測試結(jié)果

3.2 虛擬機(jī)控制的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

虛擬機(jī)控制主要涉及2個(gè)部分，一個(gè)是運(yùn)行在BOINC的服務(wù)器端，SOAPer守護(hù)進(jìn)程依據(jù)Pilot的需求，指定需求的虛擬機(jī)的尺寸，生成相應(yīng)的BOINC的工作單元；另一個(gè)是運(yùn)行在桌面計(jì)算上的虛擬機(jī)運(yùn)行控制程序。

這里介紹第2部分的實(shí)現(xiàn)。圖6給出了虛擬機(jī)運(yùn)行控制程序的流程。

圖6 相應(yīng)各階段的虛擬機(jī)運(yùn)行控制程序流程

這個(gè)程序是直接運(yùn)行在桌面計(jì)算機(jī)上，不同的操作系統(tǒng)有不同的版本，當(dāng)前可支持Windows、Linux和Mac OS系列。這里使用的虛擬機(jī)監(jiān)控器是VirtualBox。分4個(gè)階段來描述虛擬機(jī)運(yùn)行控制程序：

(1)配置準(zhǔn)備階段。依據(jù)給定的配置文件配置指定需求的虛擬機(jī)。

(2)啟動(dòng)階段。判定當(dāng)前的虛擬機(jī)是否是斷點(diǎn)重啟。若是，則重啟動(dòng)即可；否則，準(zhǔn)備首次啟動(dòng)需要的共享目錄，拷貝Pilot作業(yè)運(yùn)行所要求的數(shù)據(jù)到該目錄，然后啟動(dòng)虛擬機(jī)。當(dāng)啟動(dòng)完成后，啟動(dòng)Pilot作業(yè)。

(3)運(yùn)行階段。主要處理3個(gè)情況：是否做斷點(diǎn)記錄(這里使用VirtualBox支持的快照功能實(shí)現(xiàn)它)，Pilot作業(yè)運(yùn)行是否完成以及虛擬機(jī)是否已處于關(guān)閉狀態(tài)。

(4)停運(yùn)階段。發(fā)送Pilot的輸出結(jié)果到BOINC服務(wù)器。

4 未來的工作

現(xiàn)有系統(tǒng)從作業(yè)提交、作業(yè)調(diào)度、虛擬機(jī)運(yùn)行、作業(yè)運(yùn)行到作業(yè)結(jié)果回傳都實(shí)現(xiàn)了基本運(yùn)行，但還存在諸多問題。其中一個(gè)問題是虛擬機(jī)磁盤鏡像的分發(fā)與訪問。在當(dāng)前系統(tǒng)中采用的還是服務(wù)器與客戶端之間點(diǎn)對點(diǎn)傳輸文件的方式，這對于穩(wěn)定性差、傳輸速度相對較低的Internet來說，絕對是一個(gè)不可接受的方式。文獻(xiàn)[13]中的CVMFS系統(tǒng)則采用了軟件和基本鏡像分離的方式來解決該問題。該方法雖然在一定程度上可以解決該問題，但并未對磁盤鏡像文件實(shí)現(xiàn)有效的管理，在大規(guī)模的桌面網(wǎng)格中的應(yīng)用并不理想。當(dāng)前基于志愿存儲(chǔ)以及文件分塊的思想設(shè)計(jì)了一個(gè)VDIFS(Virtual Disk Image File System)共享文件系統(tǒng)來解決該問題。該系統(tǒng)現(xiàn)正在進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)與開發(fā)中。另外一個(gè)問題就是對底層桌面計(jì)算機(jī)的授權(quán)，現(xiàn)有的授權(quán)模式采用的是一種弱認(rèn)證模式：基于Jarifa系統(tǒng)的郵箱認(rèn)證。這種認(rèn)證方式的缺陷是可能會(huì)有一些不在站點(diǎn)內(nèi)的機(jī)器也加入網(wǎng)格內(nèi)，進(jìn)而影響甚至可能危及整個(gè)網(wǎng)格系統(tǒng)的運(yùn)行。下一步將考慮加入基于各站點(diǎn)IP管理服務(wù)器的授權(quán)方式來解決這個(gè)問題。

5 結(jié)束語

本文提出了一種基于虛擬化技術(shù)的桌面網(wǎng)格架構(gòu)，并基于現(xiàn)有中間件DIRAC、BOINC、Jarifa實(shí)現(xiàn)了該架構(gòu)，致力于解決在桌面網(wǎng)格中常面臨的應(yīng)用部署難、作業(yè)結(jié)果差異大以及可擴(kuò)展性差等問題。本文架構(gòu)使用DIRAC和BOINC嵌套的2層模式實(shí)現(xiàn)了可擴(kuò)展性，而使用虛擬機(jī)技術(shù)解決了另外2個(gè)問題。從部署運(yùn)行測試結(jié)果來看，所提出的架構(gòu)解決了桌面網(wǎng)格架構(gòu)常會(huì)遇到的3個(gè)問題，該架構(gòu)可用于大規(guī)模部署。另外，所使用的面向應(yīng)用的調(diào)度策略也是高效可行的，其總是可以獲取到最優(yōu)的作業(yè)運(yùn)行總時(shí)間。系統(tǒng)當(dāng)前還有虛擬機(jī)磁盤鏡像發(fā)布困難和簡單認(rèn)證方式有漏洞等問題，這些都是將來要重點(diǎn)研究和解決的問題。

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編輯 任吉慧

Application-oriented Virtualization Desktop Grid Architecture

WU Jie1,2, KAN Wen-xiao1, DU Ran1, LI Sha1, WU Wen-jing1, Andrei Tsaregorodtsev2, CHEN Gang1

(1. Computer Center, Institute of High Energy Physics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China; 2. Center for Particle Physics of Marseilles, French National Centre for Scientific Research, Marseilles 13009, France)

In this paper, a desktop grid architecture is proposed with virtualization technologies to solve the problems of porting cross platform applications, discrepant results from heterogeneous platforms and system scalability. Based on the isolation and encapsulation of virtualization technology, with application-oriented job scheduling policy, a finite virtual machine controlling method, scalable and easily- deploying desktop grid architecture is achieved. The test results demonstrate that this new architecture well applies to large-scale scenarios, and the application-oriented scheduling policy and virtual machine control method are effective and feasible as well.

massive data; desktop grid; architecture; virtualization technology; application-oriented; virtual machine controlling

1000-3428(2014)03-0088-05

A

TP301.6

國家自然科學(xué)基金資助面上項(xiàng)目(11179020)；2011年國家留學(xué)基金資助項(xiàng)目。

武 杰(1984－)，男，博士研究生，主研方向：分布式計(jì)算；闞文梟、杜 然、李 莎，博士研究生；伍文靜，副研究員；Andrei Tsaregorodtsev，高級(jí)工程師；陳 剛，研究員、博士生導(dǎo)師。

2012-12-21

2013-01-28 E-mail：wujie@ihep.ac.cn

10.3969/j.issn.1000-3428.2014.03.018