Разработка и применение сервис-ориентированных научных приложений в инструментальном комплексе FDE-SWFs

Рассматриваются актуальные аспекты организации сервис-ориентированных вычислений в вычислительной среде с гетерогенными ресурсами. Обсуждается развитие технологий разработки и применения сервис-ориентированных научных приложений, в которых схемы решения задач формируются в виде рабочих процессов. Приводятся существующие стандарты описания рабочих процессов. Предлагается новый инструментальный комплекс для создания сервис-ориентированных научных приложений, развивающий и дополняющий возможности систем подобного назначения.

1. Erwin D.W., Snelling D.F. UNICORE: A Grid Computing Environment. Lecture Notes in Computer Science, 2001, vol. 2150, pp. 825-834. DOI: 10.1007/3-540-44681-8_116.

2. Litzkow M.J., Livny M., Mutka M.W. Condor – A hunter of idle workstations. In Proc. of the 8th International Conference on Distributed Computing Systems, Institute of Electrical and Electronics Engineers, 1988, pp. 104-111. DOI: 10.1109/DCS.1988.12507.

3. Deelman E., Vahi K., Juve G., Rynge M., Callaghan S., Maechling P. J., Mayani R., Chen W., da Silva R.F., Livny M., Wenger K. Pegasus, a workflow management system for science automation. Future Generation Computer Systems, 2015, vol. 46, pp. 17-35. DOI: 10.1016/j.future.2014.10.008.

4. Talia D. Workflow systems for science: Concepts and tools. International Scholarly Research Notices, 2013, vol. 2013, pp. 404525. DOI: 10.1155/2013/404525.

5. Da Silva R.F., Filgueira R., Pietri I., Jiang M., Sakellariou R., Deelman E. A characterization of workflow management systems for extreme-scale applications. Future Generation Computer Systems, 2017, vol. 75, pp. 228-238. DOI: 10.1016/j.future.2017.02.026.

6. Brown A., Johnston S., Kelly K. Using service-oriented architecture and component-based development to build web service applications. Rational Software Corporation, 2002, vol. 6. 16 p.

7. Afgan E., Baker D., Coraor N., Chapman B., Nekrutenko A., Taylor J. Galaxy CloudMan: delivering cloud compute clusters. BMC bioinformatics, 2010, vol. 11, no. 12, pp. 1-6. DOI: 10.1186/1471-2105-11-S12- S4.

8. Balis B. HyperFlow: A model of computation, programming approach and enactment engine for complex distributed workflows. Future Generation Computer Systems, 2016, vol. 55, pp. 147-162. DOI: 10.1016/j.future.2015.08.015.

9. Hilman M.H., Rodriguez M.A., Buyya R. Workflow-as-a-service cloud platform and deployment of bioinformatics workflow applications. In Knowledge Management in the Development of Data-Intensive Systems (In Mistrik I., Galster M., Maxim B., Tekiner-dogan B. editors). Boca Raton, FL, USA, CRC Press, 2021, pp. 205-226.

10. Papazoglou M. Web Services: Principles and Technology. New York, Pearson Education, 2008. 752 p.

11. Welke R., Hirschheim R., Schwarz A. Service-oriented architecture maturity. Computer, 2011, vol. 44, no. 2, pp. 61-67. DOI: 10.1109/MC.2011.56.

12. Tsalgatidou A., Pilioura T. An overview of standards and related technology in web services. Distributed and Parallel Databases, 2002, vol. 12, pp. 135-162. DOI: 10.1023/A:1016599017660.

13. Ananthakrishnan R., Chard K., Foster I., Tuecke S. Globus platform‐as‐a‐service for collaborative science applications. Concurrency and Computation: Practice and Experience, 2015, vol. 27, no. 2, pp. 290-305. DOI: 10.1002/cpe.3262.

14. Foster I. Globus Online: Accelerating and democratizing science through cloud-based services. IEEE Internet Computing, 2011, vol. 15, no. 3, pp. 70-73. DOI: 10.1109/MIC.2011.64.

15. Foster I. Globus toolkit version 4: Software for service-oriented systems. Journal of Computer Science and Technology, 2006, vol. 21, pp. 513-520. DOI: 10.1007/s11390-006-0513-y.

16. Foster I., Kesselman C. The Grid: Blueprint for a new computing infrastructure. Morgan-Kaufmann, 2002. 667 p.

17. Foster I., Kesselman C. Globus: A metacomputing infrastructure toolkit. International Journal of Supercomputer Applications and High Performance Computing, 1997, vol. 11, no. 2, pp. 115-128. DOI: 10.1177/109434209701100205.

18. Juric M.B., Chandrasekaran S., Frece A., Hertis M., Srdic G. WS-BPEL 2.0 for SOA Composite applications with oracle SOA Suite 11g. Packt Publishing Ltd, 2010. 644 p.

19. Kim S., Bastani F.B., Yen I.L., Chen I.-R. High-assurance synthesis of security services from basic microservices. In Proc. of the 14th Intern. Symposium on Software Reliability Engineering (ISSRE 2003), IEEE, 2003, pp. 154-165. DOI: 10.1109/ISSRE.2003.1251039.

20. Fielding R.T. Architectural styles and the design of network-based software architectures. University of California, Irvine, 2000. 180 p.

21. Rajasekar A. iRODS primer: integrated rule-oriented data system. Morgan & Claypool Publishers, 2010. 143 p.

22. Sukhoroslov O. Building web-based services for practical exercises in parallel and distributed computing. Journal of Parallel and Distributed Computing, 2018, vol. 118, pp. 177-188. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jpdc.2018.02.024.

23. Savchenko D.I., Radchenko G.I., Taipale O. Microservices validation: Mjolnirr platform case study. In Proc. of the 38th International convention on information and communication technology, electronics and microelectronics (MIPRO), IEEE, 2015, pp. 235-240. DOI: 10.1109/MIPRO.2015.7160271.

24. Бухановский А.В., Ковальчук С.В., Марьин С.В. Интеллектуальные программные комплексы компьютерного моделирования сложных систем: концепция, архитектура и примеры реализации. Известия высших учебных заведений. Приборостроение, 2009 г., том 52, № 10, стр. 5-24. (in Russian).

25. Васильев В.Н., Князьков К.В., Чуров Т.Н., Насонов Д.А., Марьин С.В., Ковальчук С.В., Бухановский А.В. CLAVIRE: облачная платформа для обработки данных больших объемов. Информационно-измерительные и управляющие системы, 2012, том 10, вып. 11, стр. 7-16. (in Russian).

26. Поляков С.В., Выродов А.В., Пузырьков Д.В., Якобовский М.В. Облачный сервис для решения многомасштабных задач нанотехнологии на суперкомпьютерных системах. Труды ИСП РАН, 2015, том 27, вып. 6, стр. 409-420. (in Russian). DOI 10.18522/2311-3103-2016-12-103114.

27. Кудрявцев А.О., Кошелев В.К., Избышев А.О., Дудина И.А., Курмангалеев Ш.Ф., Аветисян А.И., Иванников В.П., Велихов В.Е., Рябинкин Е.А. Разработка и реализация облачной системы для решения высокопроизводительных задач. Труды ИСП РАН, 2013, том 24, стр. 13-34.

28. Ханчук А.И., Сорокин А.А., Смагин С.И., Королев С.П., Макогонов С.В., Тарасов А.Г., Шестаков Н.В. Развитие информационно-телекоммуникационных систем в ДВО РАН. Информационные технологии и вычислительные системы, 2013, № 4, стр. 45-57.

29. Шокин Ю.И., Федотов А.М., Жижимов О.Л. Технологии создания распределенных информационных систем для поддержки научных исследований. Вычислительные технологии, 2015, том. 20, № 5, стр. 251-274.

30. Брагинская Л.П., Григорюк А.П., Ковалевский В.В., Загорулько Г.Б. Разработка научной среды для комплексных исследований в активной сейсмологии. Информационные технологии в науке, образовании и управлении: Материалы XLIV междунар. конф. и XIV междунар. конф. молодых учёных IT + S&E`16 (22 мая – 01 июня 2016 г., г. Гурзуф, Россия), М., Институт новых информационных технологий, 2016, стр. 3-10.

31. Массель Л.В., Болдырев Е.А., Макагонова Н.Н., Копайгородский А.Н., Черноусов А.В. ИТ-инфраструктура научных исследований: методический подход и реализация. Вычислительные технологии, 2006, том 11, № S8, стр. 59-68.

32. Бычков И.В., Ружников Г.М., Фёдоров Р.К., Шумилов А.С. Система планирования и выполнения композиций веб-сервисов в гетерогенной динамической среде. Вычислительные технологии, 2016, том 21, № 6, стр. 18-35.

33. Бычков И.В., Опарин Г.А., Феоктистов А.Г., Богданова В.Г., Пашинин А.А. Сервис-ориентированное управление распределенными вычислениями на основе мультиагентных технологий. Известия Южного федерального университета. Технические науки, 2014, № 12, стр. 17-27.

34. Бычков И.В., Опарин Г.А., Феоктистов А.Г., Богданова В.Г., Корсуков А.С. Сервис-ориентированный подход к организации распределённых вычислений с помощью инструментального комплекса DISCENT. Информационные технологии и вычислительные системы, 2014, № 2, стр. 7–15.

35. Kostromin R., Basharina O., Feoktistov A., Sidorov I. Microservice-Based Approach to Simulating Environmentally-Friendly Equipment of Infrastructure Objects Taking into Account Meteorological Data. Atmosphere, 2021, vol. 12, no. 9, pp. 1217. DOI: 10.3390/atmos12091217.

36. Михеев А., Орлов М. Война стандартов в мире workflow. Режим доступа: https://ecm-journal.ru/material/Vojjna-standartov-v-mire-workflow (дата обращения: 03.05.2024).

37. Артамонов И.В. Описание бизнес-процессов: вопросы стандартизации. Прикладная информатика, 2011, № 3 (33), стр. 20-28.

38. Web Services Business Process Execution Language Version 2.0. Available at: https://docs.oasis-open.org/wsbpel/2.0/wsbpel-v2.0.pdf, accessed 03.05.2024.

39. Common Workflow Language (CWL). Available at: https://www.commonwl.org, accessed 03.05.2024.

40. Feoktistov A., Edelev A., Tchernykh A., Gorsky S., Basharina O., Fereferov E. An Approach to Implementing High-Performance Computing for Problem Solving in Workflow-based Energy Infrastructure Resilience Studies. Computation, 2023, vol. 11, no. 12, pp. 243. DOI: 10.3390/computation11120243.

41. Feoktistov A., Gorsky S., Sidorov I., Bychkov I., Tchernykh A., Edelev A. Collaborative Development and Use of Scientific Applications in Orlando Tools: Integration, Delivery, and Deployment. Communications in Computer and Information Science, 2020, vol. 1087, pp. 18-32. DOI: 10.1007/978-3-030-41005-6_2.

42. Apache Airflow. Available at: https://airflow.apache.org/, accessed 03.05.2024.

43. Феоктистов А.Г., Костромин Р.О., Воскобойников М.Л., Ли-Дэ Д.И. Организация вычислительной среды разработки и применения научных рабочих процессов на основе контейнеризации. Вычислительные технологии, 2023, том 28, № 6, стр. 151-164. DOI: 10.25743/ICT.2023.28.6.013.

44. Danilov G., Voskoboinikov M. Testbed-based approach to testing a library for evaluating network reliability algorithms. In Proc. of the International Workshop on Critical Infrastructures in the Digital Worl (IWCI-2024), March 14-20, 2024, Bolshoe Goloustno, Russia, Irkutsk, ESI SB RAS, 2024, pp. 3-4.

45. Феоктистов А.Г., Воскобойников М.Л., Еделев А.В. Методы и средства разработки и применения испытательного стенда сервис-ориентированных приложений. Материалы VI Международного семинара по информационным, вычислительным и управляющим системам для распределенных сред (ICCS-DE 2024, 1-5 июля 2024 г., г. Иркутск, Россия), Иркутск, Изд-во ИДСТУ СО РАН, 2024, стр. 164-168.