применение технологии открытых систем для построения и

ПРИМЕНЕНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ОТКРЫТЫХ СИСТЕМ ДЛЯ ПОСТРОЕНИЯ И
ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ИНФРАСТРУКТУРЫ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫХ
РЕСУРСОВ ДЛЯ НАУКИ И ОБРАЗОВАНИЯ
В.К.Батоврин (***), Ю.В.Гуляев (*), Ю.Л.Ижванов (**), А.Я.Олейников (*), А.С.Сигов (***),
А.Н.Тихонов (**)
(*) Институт радиотехники и электроники РАН,
(**) Государственный НИИ информационных технологий и телекоммуникаций,
(***) Московский институт радиоэлектроники и автоматики, Москва
Тел.: (095) 135-80-42, факс: (095) 135-20-00, e-mail: olein@mail.cplire.ru
Рассмотрены вопросы применения технологии открытых систем (ТОС) для построения и использования
инфраструктуры высокопроизводительных ресурсов для науки и образования (ИВРНО). Подчеркивается, что
информационная инфраструктура любого уровня (глобальная, национальная, отраслевая и т.д.) включает
аппаратно-программные платформы различных классов (мэйнфреймы, рабочие станции, мини-ЭВМ,
персональные ЭВМ супер-ЭВМ), изготовленные различными производителями, работающие под управлением
различных операционных систем, т.е. представляет собой гетерогенную систему. При этом возникают проблемы
с переносом программ с одной программно-аппаратной платформы на другую, с доступом к различным базам
данных, о взаимосвязи удаленных систем посредством сетей, использующих разные протоколы. Следует
помнить также, что любая система рано или поздно требует модернизации, расширения, и это должно
происходить с минимальными потерями, в том числе с минимальными затратами на переобучение персонала.
Таким образом, возникает вопрос о создании и применении технологии, решающей эти проблемы. Такой
технологией выступает технология открытых систем (ТОС).
Существо технологии открытых систем состоит в формировании среды, включающей программное
обеспечение, аппаратные средства, службы связи, интерфейсы, форматы данных и протоколы,
обеспечивающей переносимость, взаимосвязь и масштабируемость приложений и данных. Совокупность
указанных качеств достигается за счет использования развивающихся, общедоступных и общепризнанных
стандартов на продукты информационных технологий, составляющих среду открытой системы.
Особенность ТОС состоит в использовании функциональной стандартизации или построении
функционального стандарта – профиля, представляющего собой согласованный набор базовых стандартов,
предназначенный для решения какой-либо задачи или класса задач. Построение профиля позволяет строить и
развивать систему наиболее экономичным образом. Если все программно-аппаратные средства, в том числе
суперкомпьютерные, поставляемые различными производителями, соответствуют профилю, т.е. выполнены в
соответствии в с необходимыми стандартами, они будут работать в единой среде, где будет обеспечена
переносимость приложений, взаимодействие и функциональная расширяемость.
Существует определенная классификация профилей, описываемая в стандарте ГОСТ Р ISO/IEC TR-100001-2-3. В частности, существует профиль суперкомпьютерной среды (Supercomputer Application Environment Profile
IEEE Std.1003.10 – 1995), который должен составить основу профиля ИВРНО. Профиль ИВРНО должен
представлять собой подмножество профиля более широкого назначения – профиля научных исследований или
корпоративного профиля РАН-Минобразования РФ. Сходным профилем должны руководствоваться
грантодержатели РФФИ в области информационных, вычислительных и телекоммуникационных ресурсов.
Строго говоря, каждый академический и учебный институт должен иметь свой профиль. Все описанные профили
не должны противоречить профилю более высокого уровня, а составлять их подмножество. Построение
профиля – достаточно сложная научно-техническая задача. Разработкой профилей занимается множество
организаций по стандартизации, производители, пользователи. Подчеркнем еще раз роль профилей в
реализации принципов открытых систем. Построение профиля на самых ранних стадиях создания
информационной системы и следование ему на всех дальнейших стадиях жизненного цикла дает пользователю
(заказчику) возможность составлять спецификацию на приобретаемые и разрабатываемые аппаратные
средства и программные средства, системные так и прикладные, независимость от конкретного поставщика при
создании и модернизации системы. Важной стадией ТОС является сертификация продуктов и систем на
соответствие требованиям открытости. В основе сертификации лежат методы аттестационного тестирования.
Большинство производителей средств вычислительной техники и телекоммуникаций выпускают продукцию,
сертифицированную на соответствие необходимым стандартам и профилям. Однако система может считаться
открытой, если и приложение выполнено по соответствующим стандартам, его переносимость подтверждается
соответствующим тестированием или эмпирическим образом путем попытки переноса на многие платформы.
Проблема реализации принципов открытых систем особенно актуальна для ИВРНО ввиду высокой
стоимости суперкомпьютеров. В Концепции ИВРНО содержится специальная глава по применению ТОС. В
рамках направления 3.2 ФЦП "Интеграция" среди 23 ЦКП создан еще один ЦКП для тестирования, нормативной
и методической поддержки суперкомпьютерных вычислений, т.е. по применению ТОС. В состав ЦКП входят ИРЭ
РАН, ГНИИИТТ и МИРЭА. В рамках проекта должен быть создан кластер для задач тестирования и удаленного
счета, профиль ИВРНО, оформленный в виде ГОСТ Р для построения и Рекомендации по созданию
переносимых приложений в суперкомпьютерной среде. Тестирование будет осуществляться на основе
разработанной ранее Методики тестирования прикладных программ на переносимость. Профиль ИВРНО и
связанные с ним базовые стандарты составят нормативное обеспечение для поддержки ИВРНО. Создаваемый
ЦКП старается координировать свою работу с Межведомственным суперкомпьютерным центром, имеющим 2
базовые кафедры в МИРЭА, который отвечает за учебно-методическую поддержку по ТОС для участников
ИВРНО. В качестве учебно-методической поддержки на основе предыдущего задела разрабатываются учебнометодические материалы, готовится учебное пособие по открытым системам применительно к ИВРНО и будет
организовано обучение участников ИВРНО, в том числе с применением методов дистанционного обучения.
Применение ТОС для построения и использования ИВРНО требует информационной поддержки, которая
будет реализована на сервере ГНИИИТТ для эффективного и оперативного поиска информации по применению
ТОС для суперкомпьютерной среды путем развития уже имеющихся средств.
В целях увеличения эффективности разработок ЦКП планируется вести эти разработки в тесном
сотрудничестве с остальными ЦКП с применением Web-технологий, телеконференций и др.
Работа выполнена при поддержке РФФИ: грант 00-07-90278.