 |
|
Технології GRID – основні поняття
Ґрід (англ. Grid) – узгоджене, відкрите і стандартизоване середовище, яке забезпечує гнучкий, безпечний, скоординований розподіл ресурсів у рамках віртуальної організації.
Ґрід мережі (англ. Grid computing) — нова модель обчислень, яка пропонує можливості виконувати складніші обчислення шляхом використання багатьох комп'ютерів, під'єднаних до мережі, які моделюють архітектуру віртуального комп'ютера, здатного розподіляти задачі виконання процесу в паралельній інфраструктурі. Вони використовують ресурси багатьох окремих комп'ютерів, з'єднаних комп'ютерною мережею (як правило, Інтернет), для розв'язання обчислювальних проблем великого масштабу. Grid надають можливість виконувати обчислення з великими об'ємами даних, шляхом їх розділення на менші частини, або можливості виконувати набагато більше паралельних обчислень, ніж це можливо на окремому комп'ютері шляхом розділення задач між процесами. На сьогоднішній день, розміщення ресурсів в Ґрід виконується відповідно до SLA (угод на рівні послуг).
Grid - це не абревіатура, його дослівний переклад з англійської - «ґрати», «сітка». Термін був запропонований Яном Фостером і Карлом Кессельманом, авторами першої про ідею використання комп’ютерних мереж для розв’язання завдань, що потребують особливо великих обчислювальних ресурсів
Grid або Grid-інфраструктура - це розподілене програмно-апаратне комп’ютерне середовище, із принципово новою організацією обчислень і керування потоками завдань і даних. На основі технології Grid здійснюється інтегрування регіональних, національних обчислювальних комп’ютерних інфраструктур для створення об’єднаних інтернаціональних ресурсів, призначених для розв’язання великих науково-технічних завдань. У Grid інтегрується великий обсяг географічно розподілених комп’ютерних ресурсів. В ідеальному випадку користувачеві не потрібно знати, де перебувають використовувані ним ресурси.
Концепція Grid базується на наступних основних моментах:
1) швидке і постійне збільшення продуктивності мікропроцесорів масового виробництва;
2) поява швидкісних ліній зв’язку, що мають пропускну здатність 10 Гігабіт/с і вище;
3) феномен Інтернету, глобалізація процесу обміну інформацією і інтеграції світової економіки;
4) постійне вдосконалювання технологій і засобів інформаційної безпеки.
Основне призначення Grid – забезпечення умов для розподілених обчислень при розв’язанні складних завдань науки і технології, які вимагають великих обчислювальних ресурсів комп’ютерів, ресурсів зберігання даних, часу обчислень. Користувач, підключаючись до Grid, одержує доступ до потужності мільйонів машин, на яких він може здійснювати обчислення і зберігати як величезні масиви даних, так і інформацію, отриману в результаті їхньої обробки. У цій мережі приділяється першорядна увага проблемам безпеки - адже анонімність, зручна при спілкуванні в Інтернеті, може стати надзвичайно небезпечною при роботі з науковими або практичними даними.
Система грід-обчислень дозволяє більш ефективно використати наявну базу обчислювальних ресурсів. У грід-системах різні організації, що мають спільні наукові або практичні інтереси, на добровільній основі створюють віртуальні об’єднання(ВО). Учасники ВО зв’язані між собою за допомогою Інтернету таким чином, що їхні обчислювальні потужності поєднуються. ВО об’єднує обчислювальні ресурси і ресурси зберігання даних, але при цьому кожна організація контролює використання своїх ресурсів. Кожен з учасників ВО надає свої обчислювальні ресурси для використання іншими учасниками і у той же час одержує доступ до ресурсів інших учасників ВО.
Серед основних завдань-сервісів, що реалізуються за допомогою грід-технологій на даний момент можна виділити:
– організація ефективного використання ресурсів для невеликих завдань, з утилізацією комп’ютерних ресурсів, що тимчасово простоюють
– розподілені суперобчислення, розв’язання дуже великих завдань, що вимагають величезних процесорних ресурсів, пам’яті і т.п.;
– обчислення із залученням великих обсягів географічно розподілених даних, наприклад, у метеорології, астрономії, фізиці високих енергій;
– колективні обчислення, у яких одночасно беруть участь користувачі з різних організацій.
Сьогодні існують численні ВО, що об’єднують автомобільні компанії (оцінка ефективності заводів та розробка нових моделей автомобілів), авіаційні консорціуми (проекти нових літаків), групи, які здійснюють моніторинг довкілля та прогнозування можливих небезпечних ситуацій, науково-дослідні установи, які беруть участь у експериментах з фізики високих енергій, фізики плазми і т.п. ВО можуть істотно відрізнятися по цілям, розмірам, матеріальному забезпеченню, тривалості існування, структурі, соціальному складу. Грід-технології інтенсивно використовуються в біологічних і медичних застосуваннях (розшифровка геномів, конструювання ліків, обробка і аналіз медичних знімків), в обробці інформації, що надходить з супутників, і результатів моніторингу поверхні Землі.
Говорячи про використання грід-технологій, важливо підкреслити, що вони дозволяють не тільки вирішувати наукові і практичні завдання, які раніше неможливо було розв’язати через занадто великий час, що потрібен для одержання результату. Грід створює основу для нової інформаційно-орієнтованої організації науки, високотехнологічного виробництва, соціального життя, дозволяє більш ефективно і надійно управляти всіма різноманітними ресурсами суспільства. Грід стає важливим фактором інтеграції держав у Європейському Союзі і у світі.
Експерти стверджують, що розвиток грід-технологій стає стратегічним завданням. Незабаром країни, що не мають розвинутої грід-інфраструктури, навіть не зможуть претендувати на статус сучасної розвинутої країни. Слід підкреслити, що грід-технології зараз розвиваються навіть швидше за Інтернет на початку його виникнення.
Грід-технології впроваджується в Росії. В 2003 р було засновано консорціум РДІГ (RDIG - Russian Intensive Data Grid). На даний час він об’єднує більше 15-ти грід-вузлів, працюючих як в академічних та галузевих інститутах, так і в університетах.
Grid у світі
1. 2001 р. Проект Tera-Grid – у США – фінансується Національним науковим фондом.
2. 2001-2004 рр. – Європейський проект DataGrid – створена інфаструктура обчислень та обміну даними для потреб європейських науковців.
3. 2004 р. – ЄС створив аналог Tera-Grid – консорціум DEISA. Об'єднав провідні національні суперкомп'ютерні центри країн ЄС.
4. З 2004 – Grid-мережа EGEE (Enabling Grids for E-sciens) – власне розвиток проекту DataGrid . Виконується під керівництвом Європейського центру ядерних досліджень (ЦЕРН, Женева). Фінансується ЄС. У 2007 р. в проекті беруть участь понад 70 наукових установ з 27 країни світу. Мета проекту – побудова найбільшого у світі Grid.
5. З 2004 р. – Strategic Grid Computing Initiative – президентська програма США, мета якої – «створення єдиного національного простору високопродуктивних обчислень». На сьогодні у США вже функціонує декілька Ґрід-мереж, які обслуговують NASA, міністерство оборони та провідні наукові центри країни.
6. Проект Google стосовно створення глобальної Ґрід-системи. Це – один з найбільших приватних проектів Ґрід, який ставить на меті перетворення комп’ютерингу на споживчу послугу для широкого загалу користувачів.
7. Китайський проект Ґрід – China-Grid (початок – 2000 р.). У 2006 р. завершено проект China Education Grid Project, який об’єднав комп’ютерні мережі найбільших китайських університетів.
8. З 2006 р. – початок спільного Ґрід-проекту ЄС-Китай (EUChinaGRID), який об’єднає європейські і китайські Ґрід-структури.
9. Індійський національний Ґрід-проект GARUDA, мета якого – об’єднання 17 провідних наукових центрів країни.
10. GLORIAD – дотичний проект, що передбачає створення єдиної комп’ютерної мережі у Північній півкулі (США, Канада, Європа, Росія, Китай, Південна Корея).