Грид-вычисления: различия между версиями

Материал из in.wiki
Перейти к навигации Перейти к поиску
м (In.wiki переименовал страницу Грид в Грид-вычисления)
Строка 22: Строка 22:
 
== История ==
 
== 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».
 
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».
 +
 +
Распространению этой метафоры предшествовали десятилетия использования метафоры [[utility computing]] (1961), представлявшей вычисления как общественную услугу, аналогичную услугам телефонии<ref>[[John McCarthy (computer scientist)|John McCarthy]], speaking at the MIT Centennial in 1961</ref><ref>{{cite book|last1=Garfinkel|first1=Simson|title=Architects of the Information Society, Thirty-Five Years of the Laboratory for Computer Science at MIT|url=https://archive.org/details/architectsofinfo00garf|publisher=MIT Press|year=1999|isbn=978-0-262-07196-3|editor1-first=Hal|editor1-last=Abelson|url-access=registration}}</ref>.
  
 
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.
 
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.
+
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" />
 
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" />

Версия от 20:48, 10 марта 2025

Многозадачный сервер для вычислений.

Грид-вычисления (англ. grid — решётка, сеть) — это форма распределённых вычислений, в которой «виртуальный суперкомпьютер» представлен в виде 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 среду, которая обеспечивает гибкое, безопасное, скоординированное разделение вычислительных ресурсов и ресурсов хранения[1] информации, которые являются частью этой среды, в рамках одной виртуальной организации.[2]

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.[3]

Идея грид-компьютинга возникла вместе с распространением персональных компьютеров, развитием интернета и технологий пакетной передачи данных на основе оптического волокна (SONET, SDH и ATM), а также технологий локальных сетей (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 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:

  1. Добровольные гриды — гриды на основе использования добровольно предоставляемого свободного ресурса персональных компьютеров;
  2. Научные гриды — хорошо распараллеливаемые приложения программируются специальным образом (например, с использованием Globus Toolkit);
  3. Гриды на основе выделения вычислительных ресурсов по требованию (коммерческий грид, англ. 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-х годов как метафора, демонстрирующая возможность простого доступа к вычислительным ресурсам как и к электрической сети (англ. power grid) в сборнике под редакцией Иэна Фостера и Карла Кессельмана «The Grid: Blueprint for a new computing infrastructure».

Распространению этой метафоры предшествовали десятилетия использования метафоры utility computing (1961), представлявшей вычисления как общественную услугу, аналогичную услугам телефонии[4][5].

Использование свободного времени процессоров и добровольного компьютинга стало популярным в конце 1990-х годов после запуска проектов добровольных вычислений GIMPS в 1996 году, distributed.net в 1997 году и SETI@home в 1999 году. 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 распределённых вычислений, объектно-ориентированного программирования, использования компьютерных кластеров, веб-сервисов и др.) были собраны и объединены Иэном Фостером[англ.], Карлом Кессельманом[англ.] и Стивом Тукке (Steve Tuecke), которых часто называют отцами грид-технологии.[1] Они начали создание набора инструментов для грид-компьютинга Globus Toolkit[англ.], 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 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.[6]

Структура грид-системы ЦЕРНа

Основная статья: LHC Computing Grid

Грид-система ЦЕРНа, предназначенная для обработки данных, получаемых с Большого адронного коллайдера, имеет иерархическую структуру.[6]

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, Италии, Испании, Франции, Скандинавии, Великобритании, США, на Тайване, а один центр первого уровня — CMS Tier1 — в ЦЕРНе). 26 марта 2015 года новый центр открылся в Лаборатории информационных технологий в Дубне (ОИЯИ)[7]. 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 (ОИЯИ), три центра в Москве (НИИЯФ МГУ, ФИАН, ИТЭФ), Троицке (ИЯИ), Протвино (ИФВЭ), Санкт-Петербурге (СПбГУ)[8] и Гатчине (ПИЯФ). Кроме того, в единую сеть с этими центрами связаны и центры других стран — участниц ОИЯИ — в Харькове, Минске, Ереване, 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.[6]

См. также

Примечания

  1. ↑ 1,0 1,1 Amy M. Braverman.Father of the Grid. Архивировано 18 февраля 2012 года.
  2. ↑ GRIDCLUB.ru: Интернет-портал по грид-технологиям
  3. ↑ Концепция грид
  4. ↑ John McCarthy, speaking at the MIT Centennial in 1961
  5. ↑ Garfinkel, Simson. Architects of the Information Society, Thirty-Five Years of the Laboratory for Computer Science at MIT. — MIT Press, 1999. — ISBN 978-0-262-07196-3.
  6. ↑ 6,0 6,1 6,2 Интернет-коллайдер. Дата обращения: 14 апреля 2010. Архивировано 9 апреля 2010 года.
  7. ↑ В Дубне открыт первый в России центр уровня Tier-1 (26 марта 2015). Дата обращения: 27 марта 2015. Архивировано из оригинала 2 апреля 2015 года.
  8. ↑ РАСПРЕДЕЛЕННЫЕ ВЫЧИСЛЕНИЯ И ГРИД-ТЕХНОЛОГИИ В НАУКЕ И ОБРАЗОВАНИИ. Тезисы докладов третьей международной конференции. Дубна, 30 июня – 4 июля 2008 г. Дата обращения: 3 октября 2012. Архивировано 22 июля 2011 года.

Литература

Ссылки

Шаблон:Параллельные вычисления

Источник — https://in.wiki/w/index.php?title=Грид-вычисления&oldid=1560128