Редактирование: Грид-вычисления

[[Файл:ASC Purple Supercomputer.jpg|thumb|320x320px|Многозадачный сервер для вычислений.]]
'''Грид-вычисления''' ({{lang-en|grid}} — решётка, сеть) — это форма [[Распределённые вычисления|распределённых вычислений]], в которой «виртуальный [[суперкомпьютер]]» представлен в виде [[Кластер (группа компьютеров)|кластеров]], соединённых с помощью сети, слабосвязанных гетерогенных компьютеров, работающих вместе для выполнения огромного количества заданий (операций, работ). Эта технология применяется для решения научных, математических задач, требующих значительных вычислительных ресурсов. Грид-вычисления используются также в коммерческой инфраструктуре для решения таких трудоёмких задач, как экономическое прогнозирование, сейсмоанализ, разработка и изучение свойств новых лекарств.

Грид с точки зрения сетевой организации представляет собой согласованную, открытую и стандартизованную [[компьютерная среда|среду]], которая обеспечивает гибкое, безопасное, скоординированное разделение [[вычислительный ресурс|вычислительных ресурсов]] и ресурсов хранения<ref name=father/> информации, которые являются частью этой среды, в рамках одной виртуальной организации.<ref>[https://web.archive.org/web/20130112040905/http://www.gridclub.ru/ GRIDCLUB.ru: Интернет-портал по грид-технологиям]</ref>

== Концепция грид ==
Грид является географически распределённой инфраструктурой, объединяющей множество ресурсов разных типов (процессоры, долговременная и оперативная память, хранилища и базы данных, сети), доступ к которым пользователь может получить из любой точки, независимо от места их расположения.<ref>[https://web.archive.org/web/20130117100227/http://gridclub.ru/about Концепция грид]</ref>

Идея грид-компьютинга возникла вместе с распространением персональных компьютеров, развитием [[интернет]]а и технологий пакетной передачи данных на основе оптического волокна ([[SONET]], [[SDH]] и [[ATM]]), а также технологий [[локальная сеть|локальных сетей]] ([[Ethernet|Gigabit Ethernet]]). Полоса пропускания коммуникационных средств стала достаточной, чтобы при необходимости привлечь ресурсы другого компьютера. Учитывая, что множество подключённых к глобальной сети компьютеров большую часть рабочего времени простаивает и располагает большими ресурсами, чем необходимо для решения их повседневных задач, возникает возможность применить их неиспользуемые ресурсы в другом месте.

== Сравнение грид-систем и обычных суперкомпьютеров ==
Распределённые, или грид-вычисления в целом являются разновидностью [[Параллельные вычисления|параллельных вычислений]], которые основываются на обычных компьютерах (со стандартными процессорами, устройствами хранения данных, блоками питания и т. д.), подключённых к сети (локальной или глобальной) при помощи обычных протоколов, например, [[Ethernet]], в то время как обычный [[суперкомпьютер]] содержит множество процессоров, подключённых к локальной высокоскоростной шине.

Основным преимуществом распределённых вычислений является то, что отдельная ячейка вычислительной системы может быть приобретена как обычный неспециализированный компьютер. Таким образом можно получить практически те же вычислительные мощности, что и на обычных суперкомпьютерах, но с гораздо меньшей стоимостью.

== Типы грид-систем ==
В настоящее время выделяют три основных типа грид-систем:
# Добровольные гриды — гриды на основе использования добровольно предоставляемого свободного ресурса персональных компьютеров;
# Научные гриды — хорошо распараллеливаемые приложения программируются специальным образом (например, с использованием Globus Toolkit);
# Гриды на основе выделения вычислительных ресурсов по требованию (коммерческий грид, {{lang-en|enterprise grid}}) — обычные коммерческие приложения работают на виртуальном компьютере, который, в свою очередь, состоит из нескольких физических компьютеров, объединённых с помощью грид-технологий.

== История ==
Термин «грид-вычисления» появился в начале [[1990-е|1990-х годов]] как метафора, демонстрирующая возможность простого доступа к вычислительным ресурсам как и к электрической сети ({{lang-en|power grid}}) в сборнике под редакцией Иэна Фостера и Карла Кессельмана «The Grid: Blueprint for a new computing infrastructure».

Использование свободного времени процессоров и добровольного компьютинга стало популярным в конце 1990-х годов после запуска проектов [[Добровольные вычисления|добровольных вычислений]] [[GIMPS]] в [[1996 год]]у, [[distributed.net]] в [[1997 год]]у и [[SETI@home]] в [[1999 год]]у. Эти первые проекты добровольного компьютинга использовали мощности подсоединённых к сети компьютеров обычных пользователей для решения исследовательских задач, требующих больших вычислительных мощностей.

Идеи грид-системы (включая идеи из областей [[Распределённые вычисления|распределённых вычислений]], [[Объектно-ориентированное программирование|объектно-ориентированного программирования]], использования [[Кластер (группа компьютеров)|компьютерных кластеров]], [[веб-сервис]]ов и др.) были собраны и объединены {{нп3|Фостер, Иэн|Иэном Фостером||Ian Foster}}, {{нп3|Кессельман, Карл|Карлом Кессельманом||Carl Kesselman}} и Стивом Тукке (Steve Tuecke), которых часто называют отцами грид-технологии.<ref name=father>{{cite web|url=http://magazine.uchicago.edu/0404/features/index.shtml|title=Amy M. Braverman.Father of the Grid|archiveurl=https://www.webcitation.org/65X4DGVga?url=http://magazine.uchicago.edu/0404/features/index.shtml|archivedate=2012-02-18}}</ref> Они начали создание набора инструментов для грид-компьютинга {{нп3|Globus Toolkit}}, который включает в себя не только инструменты менеджмента вычислений, но и инструменты управления ресурсами хранения данных, обеспечения безопасности доступа к данным и к самому гриду, мониторинга использования и передвижения данных, а также инструментарий для разработки дополнительных грид-сервисов. В настоящее время этот набор инструментария является де факто стандартом для построения инфраструктуры на базе технологии грид, хотя на рынке существует множество других инструментариев для грид-систем как в масштабе предприятия, так и в глобальном.

Грид-технология применяется для моделирования и обработки данных в экспериментах на [[Большой адронный коллайдер|Большом адронном коллайдере]] (грид используется и в других задачах с интенсивными вычислениями). На платформе [[BOINC]] в настоящее время ведутся активные вычисления более 60 проектов. Например, проект '''Fusion''' (юг Франции, разработка метода получения электричества с помощью термоядерного синтеза на экспериментальном реакторе [[ITER]]) также использует грид ([[EDGeS@Home]]). Под названием '''CLOUD''' начат проект коммерциализации грид-технологий, в рамках которого небольшие компании, институты, нуждающиеся в вычислительных ресурсах, но не могущие себе позволить по тем или иным причинам иметь свой суперкомпьютерный центр, могут покупать вычислительное время грида.<ref name="gazeta.ru" />

=== Структура грид-системы ЦЕРНа ===
{{main|LHC Computing Grid}}
Грид-система [[CERN|ЦЕРНа]], предназначенная для обработки данных, получаемых с [[Большой адронный коллайдер|Большого адронного коллайдера]], имеет иерархическую структуру.<ref name="gazeta.ru">{{Cite web |url=http://www.gazeta.ru/science/2010/04/02_a_3346640.shtml |title=Интернет-коллайдер |access-date=2010-04-14 |archive-date=2010-04-09 |archive-url=https://web.archive.org/web/20100409035507/http://www.gazeta.ru/science/2010/04/02_a_3346640.shtml |deadlink=no }}</ref>

Самая верхняя точка иерархии, нулевой уровень — [[CERN]] (получение информации с детекторов, сбор «сырых» научных данных, которые будут храниться до конца работы эксперимента). За первый год работы планируется собрать до 15 [[петабайт]] (тысяч терабайт) данных первой копии.

Первый уровень, Tier1 — хранение второй копии этих данных в других уголках мира (12 центров: в России, [[Италия|Италии]], Испании, [[Франция|Франции]], Скандинавии, [[Великобритания|Великобритании]], [[США]], на [[Тайвань|Тайване]], а один центр первого уровня — CMS Tier1 — в ЦЕРНе). 26 марта 2015 года новый центр открылся в Лаборатории информационных технологий в Дубне (ОИЯИ)<ref>{{Cite web|url = http://www.dubna-oez.ru/news/747.htm|title = В Дубне открыт первый в России центр уровня Tier-1|author = |work = |date = 2015-03-26|publisher = |access-date = 2015-03-27|archive-date = 2015-04-02|archive-url = https://web.archive.org/web/20150402214845/http://www.dubna-oez.ru/news/747.htm|deadlink = yes}}</ref>. Центры обладают значительными ресурсами для хранения данных.

Tier2 — следующие в иерархии, многочисленные центры второго уровня. Наличие крупных ресурсов для хранения данных не обязательно; обладают хорошими вычислительными ресурсами. Российские центры: в Дубне ([[Объединённый институт ядерных исследований|ОИЯИ]]), три центра в Москве ([[НИИЯФ МГУ]], [[ФИАН]], [[Институт теоретической и экспериментальной физики|ИТЭФ]]), Троицке ([[Институт ядерных исследований РАН|ИЯИ]]), Протвино ([[Институт физики высоких энергий|ИФВЭ]]), Санкт-Петербурге ([[СПбГУ]])<ref name="Распределенные вычисления и грид-технологии в науке и образовании">{{cite web |url=http://www.egee-rdig.ru/documents/open/65/grid2008abst09.pdf |title=РАСПРЕДЕЛЕННЫЕ ВЫЧИСЛЕНИЯ И ГРИД-ТЕХНОЛОГИИ В НАУКЕ И ОБРАЗОВАНИИ. Тезисы докладов третьей международной конференции. Дубна, 30 июня – 4 июля 2008 г. |accessdate=2012-10-03 |deadlink=да |archiveurl=https://web.archive.org/web/20110722074054/http://www.egee-rdig.ru/documents/open/65/grid2008abst09.pdf |archivedate=2011-07-22 }}</ref> и Гатчине ([[ПИЯФ]]). Кроме того, в единую сеть с этими центрами связаны и центры других стран — участниц ОИЯИ — в [[Харьков]]е, [[Минск]]е, [[Ереван]]е, [[София|Софии]], [[Баку]] и [[Тбилиси]].

Более 85 % всех вычислительных задач Большого адронного коллайдера по состоянию на 2010 год выполнялось вне ЦЕРНа, из них более 50 % — на центрах второго уровня.<ref name="gazeta.ru" />

== См. также ==
* [[Добровольные вычисления]]
* [[Sun Grid Engine]]
* [[Облачные вычисления]]
* [[Виртуализация#Виртуализация серверов|Виртуализация серверов]]
* {{нп3|Open Grid Forum|}}

== Примечания ==
{{примечания}}

== Литература ==
* http://www.ict.nsc.ru/jspui/bitstream/ICT/538/1/Grid.2004-11-29.pdf {{Wayback|url=http://www.ict.nsc.ru/jspui/bitstream/ICT/538/1/Grid.2004-11-29.pdf |date=20220120213417 }}
* http://omega.sp.susu.ru/books/grid/%D0%A4%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%9A%D0%A2%2001.pdf {{Wayback|url=http://omega.sp.susu.ru/books/grid/%D0%A4%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%9A%D0%A2%2001.pdf |date=20220120210430 }}
* https://www.osp.ru/os/2003/01/182393 {{Wayback|url=https://www.osp.ru/os/2003/01/182393 |date=20200920065607 }}
* http://egee.pnpi.nw.ru/doc/pp-832.pdf {{Wayback|url=http://egee.pnpi.nw.ru/doc/pp-832.pdf |date=20220120195848 }}
* https://www.osp.ru/os/2013/08/13037859 {{Wayback|url=https://www.osp.ru/os/2013/08/13037859 |date=20220303144554 }}
* {{статья |заглавие=Computational Intermediation and the Evolution of Computation as a Commodity |издание=Applied Economics |ссылка=http://www.business.duq.edu/faculty/davies/research/EconomicsOfComputation.pdf |accessdate=2008-02-15 |язык=en |тип=journal |автор={{Нп3|Дэвис, Энтони (экономист)|Davies, Antony||Antony Davies}} |месяц=6 |год=2004 |archiveurl=https://web.archive.org/web/20080228182225/http://www.business.duq.edu/faculty/davies/research/EconomicsOfComputation.pdf |archivedate=2008-02-28 }}
* {{книга |заглавие=The Grid: Blueprint for a New Computing Infrastructure |издательство=[[Morgan Kaufmann Publishers]] |ссылка=https://dl.acm.org/doi/10.5555/289914 |язык=en |автор={{Нп3|Фостер, Иэн|Foster, Ian||Ian Foster}}; {{Нп3|Кессельман, Карл|Kesselman, Carl||Carl Kesselman}} |год=1998|ISBN =978-1-55860-475-9}}
* {{книга |заглавие=Grid Computing "The Savvy Manager's Guide" |издательство=[[Morgan Kaufmann Publishers]] |ссылка=https://www.elsevier.com/books/grid-computing/plaszczak/978-0-12-742503-0 |язык=en |автор=Plaszczak, Pawel; Wellner, Richard, Jr|год=2005|ISBN =9780127425030}}
* {{книга |заглавие=Grid Computing: Making The Global Infrastructure a Reality |издательство=[[John Wiley & Sons|Wiley]] |ISBN=978-0-470-85319-1|год=2003|ссылка= https://onlinelibrary.wiley.com/doi/book/10.1002/0470867167 |язык=en |автор={{Нп3|Берман, Франсин|Berman, Fran||Fran Berman}}; {{Нп3|Хей, Энтони|Hey, Anthony||Anthony J. G. Hey}}, {{Нп3|Фокс, Джеффри Чарльз|Fox, Geoffrey C.||Geoffrey C. Fox}}}}
* {{книга |заглавие=The Grid: Core Technologies |издательство=[[John Wiley & Sons|Wiley]] |год=2005|ISBN=978-0-470-09419-8 |ссылка=https://onlinelibrary.wiley.com/doi/book/10.1002/0470094192 |язык=en |автор=Li, Maozhen; Baker, Mark A.}}
* {{статья |заглавие=Metacomputing |издание=[[Communications of the ACM]] |том=35 |номер=6 |ссылка=https://dl.acm.org/doi/10.1145/129888.129890 |язык=en |автор={{Нп3|Кэтлетт, Чарли|Catlett, Charlie||Charlie Catlett}}; {{Нп3|Смар, Ларри|Smarr, Larry||Larry Smarr}} |месяц=6 |год=1992 |тип=journal|DOI=10.1145/129888.129890.}}
* {{статья |ссылка=http://www.gridbus.org/~raj/papers/CSICommunicationsJuly2005.pdf |заглавие=Grid Computing: Making the Global Cyberinfrastructure for eScience a Reality |издание=CSI Communications |том=29 |номер=1 |id=ISSN 0970-647X |издательство=Computer Society of India (CSI) |место=Mumbai, India |deadlink=yes |archiveurl=https://web.archive.org/web/20060228084255/http://www.gridbus.org/~raj/papers/CSICommunicationsJuly2005.pdf |archivedate=2006-02-28 |accessdate=2008-02-15 |язык=en |тип=journal |автор={{нп3|Буйя, Раджкумар|Buyya, Rajkumar||Rajkumar Buyya}} |месяц=7 |год=2005}}
* {{статья |заглавие=Defining the Grid: A Snapshot on the Current View |издание={{нп3|The Journal of Supercomputing|}} |ссылка=https://pages.sib.swiss/people/Heinz.Stockinger/publications/DefiningTheGrid-JSC2007.pdf |deadlink= |archiveurl= |archivedate=|accessdate=2020-12-03 |язык=en |автор=Stockinger, Heinz; et al. |месяц=03 |год=2007}}
* {{статья |заглавие=Распределённые вычисления, GRID-технологии или кластеры? |издание=Открытые Системы |том=4 |номер=4 |ссылка=http://www.osp.ru/cw/2004/04/72923 |язык=ru |тип=журнал |автор=Черняк, Леонид |месяц=4 |год=2004}}
* {{статья |заглавие=Платформа для коммерческих GRID |издание=Открытые Системы |том=12 |номер=12 |ссылка=http://mrivkin.narod.ru/Publ/Mark_ORACLE_GRID1.zip |язык=ru |автор=Ривкин, Марк |месяц=12 |год=2003}}

== Ссылки ==
* {{cite web|first=Roger|last=Smith|url=https://docplayer.net/16994478-Grid-computing-a-brief-technology-analysis.html|title=Grid Computing: A Brief Technology Analysis|publisher=CTO Network Library|date=2005|archiveurl=https://web.archive.org/web/20220305045436/https://docplayer.net/16994478-Grid-computing-a-brief-technology-analysis.html|archivedate=2022-03-05|access-date=2020-12-02|deadlink=no}}
* {{cite web|first=Viktors|last=Berstis|title=Fundamentals of Grid Computing|url=http://www.redbooks.ibm.com/abstracts/redp3613.html|publisher=IBM|archiveurl=https://web.archive.org/web/20161021044120/http://www.redbooks.ibm.com/redpapers/pdfs/redp3613.pdf|archivedate=2016-10-21|access-date=2008-02-15|deadlink=yes}}
* {{cite web|first=Luis|last=Ferreira|coauthors=et.al.|title=Grid Computing Products and Services|url=http://www.redbooks.ibm.com/abstracts/sg246650.html|publisher=IBM|archiveurl=https://www.webcitation.org/65X4F0JyQ?url=http://www.redbooks.ibm.com/abstracts/sg246650.html|archivedate=2012-02-18}}
* {{cite web|first=Luis|last=Ferreira|coauthors=et.al.|title=Introduction to Grid Computing with Globus|url=http://www.redbooks.ibm.com/abstracts/sg246895.html?Open|publisher=IBM|archiveurl=https://www.webcitation.org/65X4FXHjo?url=http://www.redbooks.ibm.com/abstracts/sg246895.html?Open|archivedate=2012-02-18}}
* {{cite web|first=Bart|last=Jacob|coauthors=et.al.|title=Enabling Applications for Grid Computing|url=http://www.redbooks.ibm.com/abstracts/sg246936.html?Open|publisher=IBM|archiveurl=https://www.webcitation.org/65X4G4M0O?url=http://www.redbooks.ibm.com/abstracts/sg246936.html?Open|archivedate=2012-02-18}}
* {{cite web|first=Luis|last=Ferreira|coauthors=et.al.|title=Grid Services Programming and Application Enablement|url=http://www.redbooks.ibm.com/abstracts/sg246100.html?Open|publisher=IBM|archiveurl=https://web.archive.org/web/20160212153208/http://www.redbooks.ibm.com/redbooks/pdfs/sg246100.pdf|archivedate=2016-02-12|access-date=2008-02-15|deadlink=yes}}
* {{cite web|first=Bart|last=Jacob|coauthors=et.al.|title=Introduction to Grid Computing|url=http://www.redbooks.ibm.com/abstracts/sg246778.html?Open|publisher=IBM|archiveurl=https://www.webcitation.org/65X4H9LJ8?url=http://www.redbooks.ibm.com/abstracts/sg246778.html?Open|archivedate=2012-02-18}}
* {{cite web|first=Luis|last=Ferreira|coauthors=et.al.|title=Grid Computing in Research and Education|url=http://www.redbooks.ibm.com/abstracts/sg246649.html?Open|publisher=IBM|archiveurl=https://www.webcitation.org/65X4HgjL2?url=http://www.redbooks.ibm.com/abstracts/sg246649.html?Open|archivedate=2012-02-18}}
* {{cite web|first=Luis|last=Ferreira|coauthors=et.al.|title=Globus Toolkit 3.0 Quick Start|url=http://www.redbooks.ibm.com/abstracts/redp3697.html?Open|publisher=IBM|archiveurl=https://web.archive.org/web/20160311081201/http://www.redbooks.ibm.com/redpapers/pdfs/redp3697.pdf|archivedate=2016-03-11|access-date=2008-02-15|deadlink=yes}}
* {{cite web
 |first       = Mike
 |last        = Surridge
 |coauthors   = et.al.
 |title       = Experiences with GRIA – Industrial applications on a Web Services Grid
 |url         = http://www.gria.org/docs/experiences%20with%20gria%20paper.pdf
 |publisher   = IEEE
 |archiveurl  = https://www.webcitation.org/65X4IvVhu?url=http://archive.gria.org/docs/experiences%20with%20gria%20paper.pdf
 |archivedate = 2012-02-18
}}
* [https://web.archive.org/web/20070616023016/http://www.gridbus.org/~raj/papers/gmchapter.pdf Global Grids and Software Toolkits: A Study of Four Grid Middleware Technologies]
* [http://www.grid.az/ AZGRID | Грид сегмент Института Физики НАН Азербайджана]
* [https://web.archive.org/web/20120125155258/https://www.jmasters.info:8443/jres/ JRES| Java Remote Execution Service]

{{Параллельные вычисления}}

[[Категория:Архитектура распределённых вычислений]]
[[Категория:Грид-вычисления|*]]
[[Категория:Гриды|*]]