Testy systemu
7.1.1. Konfiguracje testowe
Niniejsza sekcja przedstawia informacje na temat wykorzystywanej infrastruktury sprzę-towej, programowej a także właściwości aplikacji testowych używanych podczas ewalu-acji środowiska VGRMS. Dodatkowo zamieszczone zostały rysunki topologii sieciowych zarówno fizycznych (połączenia w obrębie urządzeń środowiska testowego) jak i wirtual-nych używawirtual-nych w obrębie wirtualnego Gridu.
Infrastruktura sprzętowa
Implementacja systemu VGRMS została zainstalowana na dedykowanej infrastrukturze sprzętowej. Infrastruktura ta składała się z zestawu komputerów klasyPC połączonych sie-cią komputerową. Scenariusz zakładał przetestowanie proponowanego rozwiązania w wa-runkach zbliżonych do często obserwowanego sposobu udostępniania zasobów w środo-wiskach Grid. Dlatego środowisko testowe zostało zbudowane w oparciu o dedykowaną infrastrukturę sprzętową, której zasoby zostały podzielone na trzy niezależne klastry obli-czeniowe, a następnie połączone za pomocą urządzeń sieciowych, których konfiguracja od-powiadała parametrom komunikacji dostępnych w sieciach rozległych WAN. Diagram po-łączeń sieciowych infrastruktury oraz ich właściwości został przedstawiony na rysunku 7.1. Całość testów przeprowadzona była w „Laboratorium zaawansowanych technologii sie-ciowych” należącym do Wydziału Elektrotechniki, Automatyki, Informatyki i Elektro-niki AGH. Wyposażenie laboratorium stanowi zestaw 30 komputerów PC o identycznych konfiguracjach2 oraz sprzęt sieciowy firmy Cisco Systems służący do budowania topologii komunikacyjnych.
ilości przetwarzanych informacji przez poszczególne procesy) aby można było ukazać pozytywne właściwości zastosowania wirtualizacji w takich sytuacjach.
2Parametry sprzętowe wszystkich wykorzystywanych komputerów PC były jednakowe i zostały przed-stawione w tabeli 7.1.
Rysunek 7.1. Topologia sieciowa ewaluacyjnej infrastruktury laboratoryjnej Komponent Opis
Procesor Intel R Celeron R 2.8 GHz, 256 kB L2 cache
Płyta główna, chpiset ASUS P5-P800, Intel R 865PE
Pamięć operacyjna od 1 GB do 4 GB (w konfiguracjach: 1 × 1 GB, DDR-400, 2 × 1 GB, DDR-400, 2 × 500 MB, DDR-400)
Dysk twardy Samsung SP0812N, 80 GB, ATA-133, 7200 rpm, 8 MB cache
Interfejs sieciowy Marvell Technology Group Ltd. 88E8001 Gigabit Ethernet
Tabela 7.1. Konfiguracja sprzętowa komputerów PC środowiska testowego
Infrastruktura programowa
Implementacją parawirtualizacji w wykorzystanej infrastrukturze jest Projekt Xen.3. Po-zostałe komponenty środowiska (odpowiednie wersje) zostały dobrane na podstawie prak-tycznej ewaluacji przeprowadzonej przez autora, przed lub w trakcie pisania niniejszej pracy.
Konfiguracja programowa głównych elementów infrastruktury laboratoryjnej została zebrana w tabeli 7.2.
Tabela 7.3 zawiera programową konfigurację środowiska wirtualnego Gridu. Konfigu-racja ta została przygotowana w formie zestawu obrazów głównych partycji systemowych, których wykonanie odbywa się w obrębie maszyny wirtualnej VM.
Rysunek 7.2 przedstawia topologię logiczną Gridu zbudowanego w oparciu o wirtualne maszyny VM.
Prace, których rezultatem było wykonanie konfiguracji programowej laboratoryjnego śro-dowiska testowego obejmowały:
• Instalację i konfigurację systemu operacyjnego na fizycznych węzłach, wraz z
opro-3
W oparciu o stabilną linię 3.1.x. Wersja ta została wybrana, gdyż w fazie budowy prototypu sys-temu obserwowane były często występujące problemy stabilności otwartej implementacji projektu Xen, w wydaniach należących do serii 3.2.x.
Komponent Opis
System operacyjny Slackware Linux, wersja 12.1+ (2008-07-29)
Implementacja parawirtualizacji Projekt Xen, wersja 3.1.4 (2008-04-25) Organizacja dysków sieciowych Projekt NBD, wersja 2.9.11 (2008-05-01)
Logiczne partycje Projekt LVM, wersja 2.02.09 (2006-08-17)
Obsługa zapisuCoW LVM (ang. Logical Volume Manager ) Snapshots
Implementacja CIM OpenPegasus, wersja 2.7.1 (2008-04-17)
Monitory środowiska Projekt Lm sensors, wersja 3.0.2 (2008-05-18)
Komunikacja sieciowa Projekt VDE, wersja 2.2.2 (vde2) (2008-07-08)
Wirtualna maszyna Java SUN JDK (ang. Java Development Kit ) 1.6.0 02-b5
Tabela 7.2. Konfiguracja programowa elementów środowiska testowego Komponent Opis
System operacyjny Scientific Linux SL, wersja 4.5
EGEE Grid middleware gLite, wersja 3.1
Serwer kolejkowy Torque, wersja 1.0.1p5
Scheduler systemu kolejkowego Maui, (dostępny w pakiecie gLite)
Biblioteka MPI MPICH, wersja 1.2.7p1 / MPICH2, wersja 1.0.7
Tabela 7.3. Konfiguracja programowa maszyn VM tworzących wirtualny Grid
Rysunek 7.2. Logiczna topologia połączeń w obrębie wirtualnego Gridu
gramowaniem obsługi wirtualizacji.
• Instalacja dodatkowych komponentów systemowych takich jak oprogramowanie mo-nitorowania środowiska, obsługa logicznych woluminów dyskowych, itp.
• Instalacja i konfiguracja oprogramowania stworzonego w ramach prac nad tworze-niem systemu zarządzania zasobami4.
• Stworzenie obrazów systemu operacyjnego wirtualnych maszyn VM i instalacja w ich obrębie oprogramowania typu „middleware” dla środowisk Grid.
• Instalacja i konfiguracja oprogramowania używanego do automatyzacji wykonywania testów oraz do zbierania i przetwarzania wyników pomiarów.
4
Aplikacje testowe
System zarządzania zasobami został przetestowany poprzez pomiar parametrów opisują-cych wykorzystanie zasobów oraz parametry wykonania trzech testowych aplikacji. Apli-kacje te zostały tak dobrane aby można było przetestować środowisko zarządzania w sy-tuacjach znacznego obciążenia zarówno zasobów obliczeniowych jak i komunikacyjnych.5
Aplikacja Właściwości Użyta w teście
Aplikacja A1 Intensywnie korzystająca z zasobów obliczenio-wych (CPU, Pamięć)
4 Aplikacja A2 Intensywnie wykorzystująca zasoby
komunika-cyjne
2 Aplikacja A3 Aplikacja o zróżnicowanych (mieszanych)
wyma-ganiach
1, 3
Aplikacja A4 Aplikacja, w której obciążenie zasobów jest nie-symetryczne
5
Tabela 7.4. Właściwości aplikacji testowych używanych podczas ewaluacji systemu
Aplikacją testową była implementacja algorytmu oddziałujących cząstek w wersji równoległej dla komputerów z pamięcią rozproszoną wykorzystującą środowisko MPI (ang. Message Passing Interface). Idea symulacji metodą cząstek polega na podziale sy-mulowanego układu na fragmenty zwane cząstkami oraz zadaniu sposobu oddziaływania między nimi. Oddziaływanie to jest najczęściej opisane przy pomocy potencjału. Symulacja polega na wygenerowaniu konfiguracji początkowej (położeń i prędkości cząstek) oraz ob-serwacji ewolucji układu przez zadaną z góry liczbę kroków czasowych. Cząstki zamknięte są w odizolowanym od wpływów zewnętrznych pudle obliczeniowym. W każdym kroku cza-sowym dokonuje się: obliczenia sił oddziaływania pomiędzy cząstkami i zbudowaniu układu równań ruchu zgodnie z II zasadą dynamiki Newtona, rozwiązanie układu równań ruchu prowadzące do wyznaczenie położeń i prędkości cząstek w kolejnym kroku czasowym oraz obliczenia wartości parametrów makroskopowych charakteryzujących układ. W metodach tych najistotniejszym zagadnieniem jest efektywne wyznaczenie sąsiadów każdej cząstki dla obliczenia wartości sił oddziaływania. Zastosowany algorytm zależy od charakteru po-tencjału oddziaływania. Dla potencjałów długozasięgowych stosuje się sumowanie Ewalda, metodę Particle Mesh Ewald, metodę Particle–Particle–Particle–Mesh lub Fast Multipole
Method. Dla potencjałów krótkozasięgowych wprowadza się tzw. promień obcięcia i
najczę-ściej stosuje metodę cel połączonych Hockneya. W implementacji testowej oddziaływanie między cząstkami opisuje model dyssypatywnej dynamiki cząstek DPD (ang. Dissipative
Particle Dynamics) z liniowym, krótkozasięgowym potencjałem odpychającym.
Metoda ta jest powszechnie stosowana do symulacji zjawisk zachodzących w mezoskali. Symulowane zjawisko to separacja faz. Konfiguracja początkowa polega na przypadkowym rozmieszczeniu w pudle obliczeniowym cząstek dwóch typów. W trakcie symulacji cząstki każdego typu zajmują spójne obszary przestrzeni.
Różne parametry wykonania aplikacji uzyskano głównie poprzez zmianę ilości kroków czasowych (czas obliczeń) czy zmianę sposobu odwzorowania fragmentów przestrzeni pudła
5Przy doborze aplikacji testowych zostały uwzględnione przyjęte na wstępie założenia odnośnie klas zastosowań środowiska zarządzania zasobami, przedstawione w sekcji 3.3.4.
obliczeniowego na zbiór wirtualnych maszyn (komunikacja sieciowa). W teście dla którego wymagane było niejednorodne rozłożenie obciążenia został użyty parametr powodujący grawitacyjne osiadanie cząstek co z kolei spowodowało ich nierównomierne rozmieszczenie.