Сервисная сетка (Service mesh) представляет собой новый класс менеджера сервисов для распределенных вычислений, который может работать рука об руку с оркестраторами типа Kubernetes, пишет портал ZDNet. Ее можно мыслить как сетевой оверлей уровня 7, предназначенный исключительно для приложений. Не исключено, что появление сервисных сеток может привести к новому витку дебатов о сетевой архитектуре.
Сервисная сетка — это новая архитектура для динамического связывания между собой различных кусков серверных приложений (в особенности микросервисов), из которых коллективно формируется одно приложение. Это могут быть и компоненты, изначально мыслившиеся частями одного приложения, и компоненты от разных источников, задействованные для одновременных операций с общей рабочей нагрузкой.
Сервисные сетки уже доступны для использования
Возможно, самым старым примером инициативы, в которой выявилась принципиальная необходимость в сервисной сетке, стал Open Source-проект Linkerd (произносится «линкер-ди»), который ныне поддерживает организация Cloud-Native Computing Foundation. Зародившийся как ответвление от проекта Twitter, Linkerd популяризовал идею прокси, создаваемых для каждого сервиса и способных взаимодействовать друг с другом через специально выстроенную сеть. Коммерческий куратор Linkerd компания Buoyant недавно присовокупила к исходному проекту родственную инициативу под названием Conduit, в результате чего появился проект Linkerd 2.0.
Дефект Gradient Mesh о котором вы должны знать
Тем временем инженер Мэтт Клайн, работающий в компании Lyft (сервис для заказа поездок на попутных автомобилях), придумал метод построения сети, осуществляющей репрезентацию существующего кода (даже привязанного к унаследованному «монолиту») в форме микросервисов с API. Благодаря этому появился на свет прокси Envoy, ставший сегодня одним из компонентов проекта по созданию фреймворка под названием Istio. Следует отметить, что в разработке Istio участвуют IBM и Google.
Исторический прецедент
В своем исконном предназначении сервисная сетка может поддерживать тысячи микросервисов, совместно использующих для взаимных коммуникаций распределенную платформу дата-центра и функционирующих как части некоторого приложения, даже если изначально они не конструировались как компоненты этого приложения.
Ее аналогом в клиент-серверном мире и в мире веб-приложений является знакомая многим вещь, а именно middleware (промежуточное ПО). С начала нынешнего столетия компоненты веб-приложений обрабатываются асинхронно (не в такт друг с другом), и поэтому им часто требуется определенный метод коммуникации между процессами, хотя бы для их координации. Одним из типов middleware стала сервисная шина предприятия (ESB), позволяющая в теневом режиме осуществлять эти коммуникации, что впервые дало возможность взаимно интегрировать многие классы серверных приложений.
Микросервисное приложение структурно очень отличается от классической модели сервер-клиент. Хотя его компоненты в своих граничных точках используют API, одной из отличительных черт его поведения является способность сервисов при необходимости тиражировать себя в пределах системы, т. е. масштабироваться. Поскольку структура приложения при этом то и дело меняется, средствам оркестровки типа Kubernetes становится затруднительно определять местоположение каждого сервиса. Они могут оркестровать сложное контейнеризованное приложение, но при линейном росте масштаба объемы нагрузки на них растут экспоненциально.
Сетка 200 Mesh
Наступило время, когда серверы стали реально нуждаться в сервисной сетке, которая бы их обслужила в качестве коммуникационного хаба, особенно в случаях, когда по системе распространяется множество совместно работающих экземпляров (копий) сервиса, а компонент кода должен контактировать только с одним из них.
Непонятное становится жизненно необходимым
Большинство современных приложений, и исключений тому становится все меньше, функционируют в дата-центре или на облачной платформе и общаются с администраторами и пользователями через Интернет. Не одно десятилетие определенная часть серверной логики (часто в немалых объемах) обслуживается повторно используемым кодом через компоненты, которые называются библиотеками. Пионерскую роль в практике прилинковки общих библиотек сыграл язык программирования Си, а несколько позже в ОС, например, в Windows, появились динамически подключаемые библиотеки (DLL), подсоединяемые к приложениям во время их выполнения.
Поэтому то, как работают сервисы, вещь знакомая, и в самих сервисах нет ничего нового. Относительно новым является понятие микросервисов, которые, как здесь уже говорилось, представляют собой компоненты кода, проектируемые в расчете не только на встраивание по требованию в различные приложения, но и на масштабирование. Благодаря этому приложение может одновременно поддерживать много пользователей, не тиражируя себя как целое, или не тиражируя, что еще менее эффективно, виртуальный сервер, в котором оно установлено (так в первую эру виртуализации и вплоть до последнего времени осуществлялась балансировка нагрузки).
Функцией сервисной сетки является поддержание контакта между микросервисами и целостности более широкого приложения при процессах двухстороннего масштабирования. Это самый либеральный подход к созданию работоспособной архитектуры микросервисов для серверных приложений, позволяющий максимально задействовать ресурсы систем и обеспечить их связность, готовность и низкий уровень задержек.
SDN для самого верхнего уровня
Сервисную сетку можно мыслить как программно-определяемую сеть (SDN) на уровне исполняемого кода. В среде, где все микросервисы адресуемы через сеть, сервисная сетка переопределяет правила сети. Она устанавливает контроль над уровнем управления приложения — его сетью точек контакта или, образно говоря, его мозговым центром — и перемаршрутизирует его подключения через своеобразный комплекс динамического управления трафиком. Этот хаб состоит из нескольких компонентов, которые отслеживают природу трафика в сети и оптимально подстраивают подключения.
SDN отделяет уровень управления от уровня передачи данных в сети, чтобы по мере необходимости иметь возможность в буквальном смысле перестраивать уровень управления. Это позволяет приближать друг к другу нуждающиеся в этом компоненты, не трогая уровень передачи данных, к которому привязана полезная нагрузка. В случае сетевых серверов, обращающихся друг к другу с использованием уровней 3 и 4 модели OSI, для повышения эффективности и уменьшения задержек SDN маршрутизирует пакеты по упрощенным путям.
Заимствуя ту же идею, сервисная сетка создает нечто вроде сетевого оверлея для уровня 7 модели OSI, разъединяя между собой архитектуры сервисной сети и инфраструктуры. Это позволяет вносить изменения в нижележащую сеть с минимальным риском нарушить сервисные операции и связность микросервисов.
Примером работы сервисной сетки является платформа Istio. По словам Бахубали Шетти, директора VMware по публичным облачным решениям, «одно из ее достоинств состоит в том, что Istio включает компоненты для мониторинга и ведения логов. Поэтому вам не нужно отдельно загружать Prometheus или Jaeger, они уже есть в пакете. Кроме них есть и пара других инструментов видимости.
В целом же Istio является механизмом коммуникаций между сервисами. Вы можете иметь сервисы на базе GKE (Google Kubernetes Engine), PKS (Pivotal Kubernetes Service) или VKE (VMware Kubernetes Engine), и все это будет друг с другом связано и сможет нормально работать. Istio помогает всем этим управлять».
Дополняя, но не перекрываясь с Kubernetes
Возможно, у вас возникает вопрос: «Разве за управление сетью на уровне приложений не отвечает оркестратор типа Kubernetes?». Ответ состоит в следующем: платформа Kubernetes реально не управляет сетью. Она имеет очень простое и неконтролируемое представление о пространстве приложений как о множестве кластеров, состоящих из подов (один или несколько контейнеров на одном узле с общим IP-адресом), независимо от того, где развернута система — на местной площадке, в гибридном облаке или на нативно-облачной сервисной платформе типа Azure AKS или Pivotal PKS. Если же используется сервисная сетка, то она учитывает все сложности соединений в бэкэнде и позволяет оркестратору сосредоточиться на приложении, а не на инфраструктуре.
Ключевые преимущества
Неожиданный взлет концепции сервисных сеток и особенно фреймворка Istio имеет большое практическое значение.
Сервисная сетка помогает стандартизировать профиль приложений на базе микросервисов. Поведение сильно распределенного приложения может очень зависеть от поддерживающей его сети. При наличии таких кардинальных различий система конфигурационного управления может не справиться с обеспечением готовности приложения в одной сети, даже если ей удавалось это делать в другой сети. Сервисная сетка решает все эти проблемы, она упрощает рычаги управления конкретным дата-центром и использование оркестратора.
Сервисная сетка открывает более широкие возможности для мониторинга и последующего потенциального улучшения поведения распределенных приложений. Хорошо сконструированная сервисная сетка позволяет поместить часто используемые компоненты туда, где они наиболее доступны для уровня управления приложения. Ее возможности позволяют замечать компоненты, которые неудовлетворительно проходят контроль готовности или неэффективно используют ресурсы. Эти данные можно отображать на графиках и пересылать разработчикам для улучшения последующих сборок приложения.
Сервисная сетка создает возможности для нового, динамического механизма безопасности на базе политики. Уникальной особенностью микросервисов является тот факт, что они могут иметь очень краткое время жизни, из-за чего к ним практически бессмысленно применять понятие стопроцентной идентификации. Степень информированности сервисной сетки об экземплярах микросервисов превосходит рамки простой идентификации — ее прямая задача знать, что и где работает. Она позволяет реализовывать для микросервисов политики на основе их типа и поведения, не устраивая канитель с присвоением им уникальных идентификаторов.
Источник: www.itweek.ru
ANSYS. Meshing.
Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых статьях.
Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.
И так, продолжаем осваивать меши в ANSYS.
По части трехмерных сеток там используются свои методы: Tetrahedrons, Sweep, Hex Dominant, MultiZone и Automatic. А теперь подробнее.
1. Метод Tetrahedrons позволяет генерировать объемные сетки с элементами, имеющими форму тетраэдров, на основе одного из двух методов: Patch Conforming и Patch Independent (раздел Algorithm метода Tetrahedrons).
Метод Patch Conforming является предпочтительным в том случае, если исходная геометрия содержит мелкие детали и при этом имеет высокое качество, т. е. в ней отсутствуют проблемные зоны, являющиеся следствием некорректного построения в CAD. Метод проходит в 2 этапа:
а) Сначала производится разбиение ребер и поверхностей модели;
б) Потом выполняется построение тетраэлементов в объеме модели с учетом уже построенной поверхностной сетки. Построение сетки возможно как с помощью алгоритма продвижения фронта (Advancing Front) или в режиме Program Controlled с автоматическим выбором наиболее подходящего из двух алгоритмов: продвижения фронта или Делоне (основан на построении триангуляции, удовлетворяющей критерию Делоне). Чтобы задать алгоритм построения, нужно выбрать соответствующую опцию в окне глобальных настроек сетки в разделе Advanced-Triangle Surface Mesh.
Метод Patch Independent, в отличие от Patch Conforming, предпочтительнее использовать когда геометрическая модель имеет невысокое качество и содержит проблемные зоны в виде зазоров, мелких выступов и т. д. Он позволяет выбирать уровень допустимых отклонений (Tolerance) сетки от исходной CAD-модели и фильтровать тем самым некоторые детали геометрической сборки, размер которых меньше заданного уровня допустимого отклонения. Этот метод построен на основе алгоритма граничной коррекции (Octree), Основная идея метода заключается
в наложении на расчетную область некоторой сетки и последующем отсечении
всех фрагментов, которые выходят за пределы геометрической области. В отличие от метода Patch Conforming,тут сначала строится объемная сетка для геометрической области, а уже потом происходит коррекция поверхностной сетки в соответствии с особенностями поверхности модели и установленными допусками.
Для понимания разницы сетка на среднем кубике построена методом Patch Conforming, а справа — методом Patch Independent с учетом опции Defeaturing Tolerance.
2. Метод Sweep позволяет строить расчетную сетку на основе призматических элементов с помощью операции протягивания элементов одного слоя вдоль некоторой оси. Данный метод может быть использован только для определенного класса геометрических моделей, полученных как тела вращения/протягивания.
Для построения сетки методом протягивания сеточных элементов геометрическая модель должна содержать поверхность-источник (Source Face), элементы которой будут протягиваться
вдоль некоторой оси (Sweep Path) в направлении поверхности-приемника (Target Face). Опция Src/Trg Selection метода включает пять режимов для задания поверхностей Source и Target:
1. Automatic – автоматическое определение поверхностей, наиболее подходящих для выполнения операции протягивания;
2. Manual Source – выбираем поверхность-источник вручную, а поверхность-приемник определяется автоматически.Эта опция полезна в тогда, когда сечение модели вдоль линии протягивания меняется и размеры сечения поверхностей источника и приемника не совпадают;
3. Manual Source and Target – мы выбираем поверхность-источник и поверхность-приемник вручную. Эта опция полезна для построения сетки методом протягивания для тела, у которого поверхность-источник и поверхность-приемник имеют общие узлы или ребра;
4. режимы Automatic Thin и Manual Thin – предназначены для построения сетки на телах-оболочках (пример – листовой металл), для которых необходимо построить сетку на основе гексаэлементов с одним сеточным элементом по толщине тела.
В окне свойств метода Sweep есть две опции, которые отсутствуют в других методах: Type и Sweep Bias Type. Опция Type отвечает за размер протягиваемых элементов (толщину) вдоль пути Sweep Path. Мы можем задать количество сеточных элементов вдоль пути протягивания либо толщину сеточного элемента вдоль пути протягивания. По умолчанию толщина всех элементов при протягивании одинакова, т. е. сетка в данном направлении является равномерной. Для сгущения сетки к одной из поверхностей (Target/Source) или одновременно к обеим поверхностям используются опция Sweep Bias Type, определяющая направление сгущения, и опция Sweep Bias, определяющая степень сгущения элементов.
3. Метод Hex Dominant позволяет строить расчетные сетки на основе элементов-гексаэдров и может применяться там, где использование метода Sweep невозможно. При построении сетки с использованием метода Hex Dominant надо учитывать, что исходная геометрия должна обладать высоким качеством и в ряде случаев требуется ее разделение на простые геометрические тела.
Это пример использования метода Hex Dominant с опцией Quad/Tri для поверхности.
4. Метод MultiZone основан на блочной технологии и обеспечивает автоматическое разделение геометрии на две группы геометрических тел: объемы, к которым может быть применен метод Sweep для построения гексасетки с протягиванием сеточных элементов вдоль некоторой оси, и остальные объемы, для которых по возможности будет построена гексасетка неструктурированного типа.
Например такая пластина со штырями. Для применения обычного метода Sweep к такой модели необходимо было бы предварительно вручную разделить ее на несколько Sweepable Bodies и после, для каждого тела выбрать свой метод Sweep и поверхность-источник для протягивания ячеек. Преимущество метода MultiZone заключается в возможности провести разделение автоматом и выделить в свойствах метода сразу несколько поверхностей-источников для применения операции Sweep.
Теперь перейдем к опциям метода MultiZone:
1. Mapped Mesh Type: задает форму ячеек для областей, где предполагается построение структурированной сетки. Существуют три режима:
1.Hexa — предполагает построение элементов исключительно гексаэдральной формы;
2. Hexa/Prism предполагает построение элементов на основе гексаэдров, а также элементов призматической формы. При этом для улучшения качества отдельных ячеек сетки могут использоваться поверхностные элементы треугольного сечения, которые в дальнейшем протягиваются до призм;
3. Prism предполагает построение сетки исключительно из элементов призматической формы. Данный режим применяется в тех случаях,
когда одна геометрическая область, для которой строится сетка методом
MultiZone, граничит с другой областью, заполненной сеткой на основе
2. Surface Mesh Method: определяет режим построения сетки на поверхности геометрической области. Режим Uniform использует пошаговый метод для построения максимально равномерной сетки на поверхности. Этот метод лучше всего подходит для случаев, когда все грани области имеют одинаковый масштаб, а поверхности, покрываемые сеткой, – низкую степень кривизны. В этих случаях метод позволяет получить сетку достаточно высокого качества. Режим Pave, напротив, применим для построения качественной сетки на поверхностях с высокой степенью кривизны. По умолчанию в настройках метода MultiZone используется режим Program Controlled, который в зависимости от свойств поверхностей и размера сеточных ячеек использует комбинацию методов Pave и Uniform;
3. Free Mesh Type: определяет форму сеточных элементов для областей геометрии, для которых невозможно построить структурированную сетку на основе Sweep. Для таких областей может быть применен один из методов построения неструктурированной сетки:
1. Tetra (элементы, построенные на основе тетраэдров);
2.Tetra/Pyramid (элементы, построенные на основе тетраэдров
3. Hex Dominant (преобладание элементов, построен-
ных на основе гексаэдров);
4. Hexa Core (основной объем области заполня-
ется гексаэлементами в декартовой системе координат, остальная область заполняется элементами призматической формы или тетраэдрами).
Для параметра Free Mesh Type также может быть выбран режим Not Allowed, в котором построение неструктурированной сетки недопустимо. В этом случае препроцессор принудительно будет простраивать структурированную сетку на всю расчетную область, а если это окажется невозможным – завершит процесс построения с ошибкой.
4. Src/Trg Selection: аналогично опции метода Sweep предполагает выбор поверхностей-источников для протягивания в автоматическом режиме (Automatic) или вручную (Manual Source). В режиме Manual Source необходимо выбрать в поле Source все поверхности в геометрической модели, которые будут использоваться в качестве поверхностей-источников для метода Sweep.
5. Automatic. По умолчанию в качестве метода построения сеток применяется автоматический метод Automatic, который использует метод Sweep для объемных тел и четырехугольные элементы для поверхностных сеток. В случаях, когда построение сетки методом Sweep невозможно, режим Automatic использует объемную сетку на основе тетраэдров, построенную с помощью алгоритма продвижения фронта в рамках метода Patch Conforming Tetrahedron.
Я понимаю,что это может быть сложновато для восприятия, но для написания статьи у меня было 2 причины:
1. После первой статьи многие заинтересовались темой и захотели изучить.
2. Без понимания как построить правильную сетку точность расчета не будет высокой.
Если это действительно интересно, то я продолжу. Просто как я начал писать про параметры сеток — интерес поугас, то есть это или сложно, или народ разочаровался.
Подпишитесь на автора
Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых статьях.
Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.
Источник: 3dtoday.ru