1.Концепция грид-вычислений

Эволюция современных научных исследований в астрофизике, физике высоких энергий, биологии, науках о Земле, органической и неорганической химии, а также в нанотехнологиях, медицине, бизнесе, промышленности, и других направлениях человеческой деятельности требует совместной работы многочисленных организаций по обработке огромного объема данных за сравнительно короткие сроки. Для этого необходимы географически распределенные вычислительные системы, способные передавать, обрабатывать и хранить колоссальные массивы данных.

В настоящее время в мире информационных технологий интенсивно развивается ГРИД-технология (название возникло по аналогии с электрическими сетями — eleсtriс power grid) – компьютерная инфраструктура нового типа, обеспечивающая глобальную интеграцию информационных и вычислительных ресурсов. Суть инициативы ГРИД состоит в создании набора стандартизированных служб для обеспечения совместимого, надежного, безопасного и дешевого доступа к географически распределенным высокотехнологичным информационным и вычислительным ресурсам – отдельным компьютерам, кластерам, суперкомпьютерным центрам, хранилищам информации, сетям, научному инструментарию и т.д.

Миссия Интернет состояла в глобализации свободного обмена информацией, а всемирная паутина WWW стандартизовала поиск и доставку документов. ГРИД является следующим этапом в этой цепочке революционных изменений – стандартизации и глобализации использования всех имеющихся видов аппаратных и программных ресурсов.

ГРИД — географически распределенная инфраструктура, объединяющая множество ресурсов разных типов (долговременная и оперативная память, процессоры, хранилища и базы данных, сети), доступ к которым пользователь может получить из любой точки земного шара, независимо от места их расположения. ГРИД предполагает коллективный разделяемый режим доступа к ресурсам и к связанным с ними услугам в рамках глобально распределенных виртуальных организаций, состоящих из предприятий и отдельных специалистов, совместно использующих общие ресурсы. В каждой виртуальной организации имеется своя собственная политика поведения ее участников, которые должны соблюдать установленные правила. Виртуальная организация может образовываться динамически и иметь ограниченное время существования.²

Потенциал технологий ГРИД уже сейчас можно оценивать очень высоко: он имеет стратегически важный характер, и в ближайшей перспективе ГРИД должен стать вычислительным инструментарием для развития высоких технологий в самых разных сферах человеческой деятельности, подобно тому, как подобным инструментарием стали персональный компьютер и интернет. столь высокие оценки можно объяснить способностью ГРИД на основе безопасного и надежного удаленного доступа к ресурсам глобально распределенной информационной инфраструктуры решить две основные проблемы:

• создания распределенных вычислительных систем сверхвысокой пропускной способности из серийно выпускаемого оборудования (показатели производительности: агрегированная мощность более 1 терафлоп, объем обрабатываемых данных более 1 петабайта в год) при одновременном повышении эффективности (до 100%) имеющегося парка вычислительной техники путем предоставления в ГРИД временно простаивающих ресурсов;

• создания широкомасштабных систем мониторинга, управления, комплексного анализа и обслуживания с глобально распределенными источниками данных, способных поддерживать жизнедеятельность государственных структур, организаций и корпораций.³

Изначально ГРИД-технологии предназначались для решения сложных научных, производственных и инженерных задач, которые невозможно решить в разумные сроки на отдельных вычислительных установках. Однако теперь область применения технологий ГРИД не ограничивается только этими типами задач. По мере своего развития ГРИД проникает в промышленность и бизнес, крупные предприятия создают ГРИД для решения собственных производственных задач. Таким образом, ГРИД претендует на роль универсальной инфраструктуры для обработки данных, в которой функционирует множество служб (GRID Serviсes), которые позволяют решать не только конкретные прикладные задачи, но и предлагают сервисные услуги: поиск необходимых ресурсов, сбор информации о состоянии ресурсов, хранение и доставка данных.

Применение ГРИД может дать новое качество решения следующих классов задач:

• массовая обработка потоков данных большого объема;

• многопараметрический анализ данных;

• моделирование на удаленных суперкомпьютерах;

• реалистичная визуализация больших наборов данных;

• сложные бизнес-приложения с большими объемами вычислений.

ГРИД-технологии уже активно применяются как государственными организациями управления, обороны, сферы коммунальных услуг, так и частными компаниями, например, финансовыми и энергетическими. Область применения ГРИД сейчас охватывает ядерную физику, защиту окружающей среды, предсказание погоды и моделирование климатических изменений, численное моделирование в машино- и авиастроении, биологическое моделирование, фармацевтику.

Среди основных направлений использования ГРИД на данный момент можно выделить:

• организация эффективного использования ресурсов для небольших задач, с утилизацией временно простаивающих компьютерных ресурсов;

• распределенные супервычисления при решении очень крупных задач, требующих огромных процессорных ресурсов, памяти и т.д.;

• вычисления с привлечением больших объемов географически распределенных данных, например, в метеорологии, астрономии, физике высоких энергий, медицине, науках о земле;

• коллективные вычисления, в которых одновременно принимают участие пользователи из различных организаций.

Работы по ГРИД ведутся по всему миру в виде формально независимых проектов. Тем не менее, можно указать организации, исполняющие роль центров “кристаллизации” и во многом определяющих направление развития:

• Global Grid Forum

Global Grid Forum – общественная организация, включающая более 5 тыс. специалистов, работающих в области распределенного компьютинга и технологий ГРИД.

• Globus Allianсe

Globus Allianсe - организация, разрабатывающая фундаментальные технологии, необходимые для построения вычислительного ГРИД. Принадлежащий ей проект Globus Toolkit играет ведущую роль в формировании концепции ГРИД и создании базовых программных средств.

• Globus Consortium

Globus Consortium - некоммерческая организация, созданная ведущими мировыми компаниями в области компьютинга, которые поддерживают пакет программного обеспечения Globus Toolkit.