Arquitetura OncoGrid

Ap´os avaliarmos as funcionalidades necess´arias para contemplar os requisitos apre- sentados, optamos por especificar a arquitetura do OncoGrid sobre o modelo composto por seis camadas funcionais, onde que cada camada agrupa os componentes l´ogicos ou f´ısicos que possuem funcionalidades similares. Os componentes mantˆem a interoperabili- dade por meio de interfaces que padronizam a comunica¸c˜ao no ambiente, sendo baseadas na especifica¸c˜ao WSRF (Web Services Resouce Framework ), criada pelo grupo OASIS (CZAJKOWSKI et al., 2004; OASIS, 2007).

A figura 4.1 apresenta a disposi¸c˜ao das camadas funcionais da arquitetura do ambi- ente OncoGrid, sendo esta subdividida em cinco camadas: seguran¸ca, acesso do usu´ario, servi¸cos de aplica¸c˜ao, servi¸cos de grade, servi¸cos de conex˜ao de dados e recursos.

Figura 4.1: Arquitetura OncoGrid expressada sobre diagrama de camadas funcionais. A seguir ser˜ao apresentadas as funcionalidades de cada camada.

Camada de Seguran¸ca

A padroniza¸c˜ao de seguran¸ca assumida pelo OGSA ´e o GSI (Grid Security Infrastruc- ture), que tamb´em ´e uma especifica¸c˜ao do OGF. Esta especifica¸c˜ao indica o uso de uma infra-estrutura de chaves p´ublicas (ICP) atrav´es de uma autoridade certificadora (AC). A autoridade certificadora fornece mecanismos para assinar, renovar e revogar os certificados dentro do ambiente.

As funcionalidades previstas nesta camada s˜ao: o gerenciamento de certificado, au- tentica¸c˜ao, autoriza¸c˜ao, delega¸c˜ao, prote¸c˜ao de mensagem e controle de acesso.

Camada de Acesso do Usu´ario

A camada de acesso do usu´ario ´e respons´avel por prover a interface de intera¸c˜ao do usu´ario com o ambiente. Avaliamos que, no projeto OncoGrid seria ´util o estabelecimento de interface Web, conhecidas como portal de grade, aplica¸c˜oes cliente baseadas em ambi- ente gr´afico (KDE, GNOME, Windows) e interpretador de comandos (Linux: shell e sh,

4.1 OncoGrid - Grade Computacional em Oncologia 61

Windows: command).

As aplica¸c˜oes Web possibilitam mobilidade e excluem a necessidade de instalar softwa- res adicionais podendo ser acessados de PCs convencionais, dispositivos m´oveis e esta¸c˜oes de acesso `a Internet. Neste caso, o usu´ario deve efetuar a autentica¸c˜ao por meio de uma entrada no navegador Web, possibilitando que a aplica¸c˜ao Web acessada realize os demais processos de seguran¸ca de usu´arios. Esta interface ´e indicada para a realiza¸c˜ao de muitas tarefas, como: entrada de pequenas quantidades de dados; execu¸c˜ao de servi¸cos; consultas e visualiza¸c˜oes de informa¸c˜oes. No entanto, o emprego desta interface para alguns pro- cessos de intera¸c˜ao, como a carga manual de grandes quantidades de registros textuais, ´e inadequado devido `as limita¸c˜oes dos navegadores Web.

As aplica¸c˜oes clientes n˜ao apresentam muita mobilidade, pois necessitam de um am- biente controlado e de instala¸c˜ao pr´evia para sua utiliza¸c˜ao. A vantagem de utilizar este tipo de interface para intera¸c˜ao em grade se d´a pelo fato desta apresentar melhor efic´acia na execu¸c˜ao de processos repetitivos.

A interface por interpretador de comando ´e bastante utilizada para pesquisadores e desenvolvedores de aplicativos, sendo bastante flex´ıvel para os usu´arios experientes. Camada de Servi¸cos de Aplica¸c˜ao

A camada de servi¸cos de aplica¸c˜ao ´e respons´avel por disponibilizar de forma padroni- zada os servi¸cos de aplica¸c˜ao dispon´ıveis no OncoGrid.

Estruturalmente esta camada ´e composta por contˆeiner para disponibiliza¸c˜ao de ser- vi¸cos e de bibliotecas de desenvolvimento. Este conjunto forma um ambiente de execu¸c˜ao comum, onde a comunica¸c˜ao entre as aplica¸c˜oes ´e sempre padronizada pelas especifica¸c˜oes utilizadas nos servi¸cos Web.

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E poss´ıvel a inclus˜ao e exclus˜ao de servi¸cos dinamicamente nesta camada, sem que ocorram altera¸c˜oes no funcionamento do ambiente.

Camada de Servi¸cos de Grade

A camada de servi¸cos de grade ´e a respons´avel por integrar os componentes que realizam o gerenciamento e organiza¸c˜ao funcional do ambiente, executando opera¸c˜oes de localiza¸c˜ao de servi¸cos e de recursos, monitoramento dos recursos integrantes, aloca¸c˜ao e desaloca¸c˜ao de recursos, submiss˜ao de tarefas para processamento, meta-escalonamento.

Para suprir os requisitos necess´arios ao OncoGrid utilizamos as ferramentas Grid Resource Alocation Management (GRAM) para executar as tarefas de gerenciamento de execu¸c˜ao de processos computacionais e Monitoring and Discovery System (MDS) para realizar as tarefas relacionadas a localiza¸c˜ao e indexa¸c˜ao dos recursos e servi¸cos.

As duas ferramentas s˜ao distribu´ıdas em conjunto com o Globus, por´em podemos aco- plar outros componentes para agregar funcionalidades, como sistemas de monitoramento (Ganglia, MonALISA), meta-escalonadores (GridWay, CSF) e ambientes de programa¸c˜ao distribu´ıda (GridSolve, Ninf-G, MPICH-G2).

Camada de Servi¸cos de Conex˜ao de Dados

A camada de servi¸cos de conex˜ao de dados ´e a respons´avel por uniformizar o modo de acesso aos dados no ambiente. No caso do OncoGrid, ´e necess´ario transportar arquivos, acessar bancos de dados relacionais e setores de informa¸c˜oes, como as bases de informa¸c˜oes gen´eticas.

Para suprir os requisitos elencados foi necess´ario o emprego de duas ferramentas para manipula¸c˜ao de dados, ambas distribu´ıdas no Globus: o GridFTP e o OGSA-DAI (OGSA- Data Access and Integration). O modo de opera¸c˜ao destas ferramentas foi apresentado na se¸c˜ao 3.5.1.

Camada de Recursos

A camada de recursos ´e respons´avel por manter os recursos prim´arios disponibilizados no ambiente. Seus componentes se encontram sobre a administra¸c˜ao das institui¸c˜oes que integram o integram. O conjunto de componentes desta camada ´e formado por recur- sos como bases de dados em diferentes distribui¸c˜oes (Oracle, DB2, PostgreSQL, MySQL, Microsoft SQL Server), recursos de processamento (aglomerados, computadores, micro- computadores) e setor de dados em sistemas de arquivos.

A componentiza¸c˜ao fundamental para a opera¸c˜ao do OncoGrid ´e apresentada na figura 4.2. Os itens da figura que se encontram na camada de recursos s˜ao ilustrativos, sendo que o ambiente n˜ao necessita necessariamente conter estes recursos f´ısicos espec´ıficos para estar em funcionamento.