Grid computing ( angl. grid - lattice, network) je forma distribuovaného počítání , ve které je "virtuální superpočítač " reprezentován jako clustery propojené sítí, volně propojené heterogenní počítače, které společně provádějí obrovské množství úkolů (operací, funguje). Tato technologie se používá k řešení vědeckých, matematických problémů, které vyžadují značné výpočetní zdroje. Grid computing se také používá v komerční infrastruktuře k řešení takových pracovně náročných úkolů, jako je ekonomické prognózování, seismická analýza a vývoj a studium vlastností nových léků.
Z hlediska organizace sítě je grid konzistentní, otevřené a standardizované prostředí , které poskytuje flexibilní, bezpečné, koordinované oddělení výpočetních a úložných zdrojů [1] informací, které jsou součástí tohoto prostředí v rámci jedné virtuální organizace. [2]
Grid je geograficky distribuovaná infrastruktura, která kombinuje mnoho zdrojů různých typů (procesory, dlouhodobé a RAM, úložiště a databáze, sítě), ke kterým má uživatel přístup odkudkoli bez ohledu na jejich umístění. [3]
Myšlenka gridového počítání vznikla spolu s rozšířením osobních počítačů, rozvojem internetu a technologií přenosu paketových dat na bázi optických vláken ( SONET , SDH a ATM ), ale i technologií lokálních sítí ( Gigabit Ethernet ). Šířka pásma komunikačních prostředků se stala dostatečnou, aby v případě potřeby přilákala zdroje jiného počítače. Vzhledem k tomu, že mnoho počítačů připojených ke globální síti je většinu pracovní doby nečinných a mají více zdrojů, než potřebují k řešení svých každodenních úkolů, je možné využít jejich nevyužité zdroje jinde.
Distribuované nebo gridové výpočty obecně jsou typem paralelního počítání , které je založeno na běžných počítačích (se standardními procesory, úložnými zařízeními, napájecími zdroji atd.) připojených k síti (lokální nebo globální) pomocí konvenčních protokolů, například Ethernet , zatímco konvenční superpočítač obsahuje mnoho procesorů připojených k místní vysokorychlostní sběrnici.
Hlavní výhodou distribuovaného počítání je, že jednu buňku výpočetního systému lze zakoupit jako běžný nespecializovaný počítač. Je tak možné získat prakticky stejný výpočetní výkon jako na běžných superpočítačích, ale s mnohem nižšími náklady.
V současné době existují tři hlavní typy mřížkových systémů:
Termín „grid computing“ se objevil na počátku 90. let jako metafora demonstrující možnost jednoduchého přístupu k výpočetním zdrojům i k elektrické síti ( anglicky power grid ) ve sbírce editované Ianem Fosterem a Carlem Kesselmanem „The Grid: Blueprint pro novou výpočetní infrastrukturu“.
Využití procesorů pro volný čas a dobrovolné počítání se stalo populární koncem 90. let se spuštěním projektů dobrovolných počítačů GIMPS v roce 1996 , Distributed.net v roce 1997 a SETI@home v roce 1999 . Tyto rané dobrovolné počítačové projekty využívaly sílu počítačů běžných uživatelů v síti k řešení výpočetně náročných výzkumných úkolů.
Nápady na gridové systémy (včetně nápadů z oblastí distribuovaných výpočtů , objektově orientovaného programování , shlukování počítačů , webových služeb atd.) shromáždil a zkombinoval Ian Foster.Carl Kesselmana Steve Tuecke, kteří jsou často nazýváni otci gridové technologie. [1] Začali budovat Globus Toolkit pro Grid Computing, která zahrnuje nejen nástroje pro správu výpočetní techniky, ale také nástroje pro správu zdrojů datových úložišť, zajištění bezpečnosti přístupu k datům a do samotné gridu, sledování využívání a pohybu dat a také nástroje pro rozvoj doplňkových gridových služeb. V současné době je tato sada nástrojů de facto standardem pro budování gridové infrastruktury, i když na trhu existuje mnoho dalších nástrojů pro gridové systémy, a to jak celopodnikové, tak celosvětově.
Gridová technologie se používá pro modelování a zpracování dat v experimentech na Large Hadron Collider (mřížka je využívána i v jiných výpočetně náročných úlohách). V současnosti je na platformě BOINC aktivních více než 60 projektů . Například projekt Fusion (jižní Francie, vývoj metody pro výrobu elektřiny pomocí termojaderné fúze v experimentálním reaktoru ITER ) také využívá síť ( EDGeS@Home ). Pod názvem CLOUD byl spuštěn projekt komercializace gridových technologií, v rámci kterého si mohou malé firmy, instituce, které potřebují výpočetní zdroje, ale nemohou si z toho či onoho důvodu dovolit vlastní superpočítačové centrum, nakupovat gridový výpočetní čas. [čtyři]
CERN Grid System , navržený pro zpracování dat z Velkého hadronového urychlovače , má hierarchickou strukturu. [čtyři]
Nejvyšší bod hierarchie, nulová úroveň – CERN (získávání informací z detektorů, sběr „surových“ vědeckých dat, která budou uložena do konce experimentu). Během prvního roku provozu se plánuje shromáždit až 15 petabajtů (tisíc terabajtů) dat první kopie.
První úroveň, Tier1, je uložení druhé kopie těchto dat v jiných částech světa (12 center: v Rusku, Itálii , Španělsku, Francii , Skandinávii, Velké Británii , USA , Tchaj-wanu a jedno centrum první úrovně – CMS Tier1 – v CERNu). Dne 26. března 2015 bylo otevřeno nové centrum v Laboratoři informačních technologií v Dubně (SÚJV) [5] . Centra disponují významnými zdroji datových úložišť.
Tier2 - další v hierarchii, četná centra druhé úrovně. Nejsou vyžadovány velké úložné prostředky; mít dobré výpočetní zdroje. Ruská střediska: v Dubně ( JINR ), tři střediska v Moskvě ( SINP MGU , FIAN , ITEP ), Troitsku ( INR ), Protvinu ( IHEP ) , Petrohradu ( SPbGU ) [6] a Gatčině ( PNPI ). Kromě toho jsou s těmito centry v jediné síti propojena také střediska jiných členských států JINR v Charkově , Minsku , Jerevanu , Sofii , Baku a Tbilisi .
Více než 85 % všech výpočetních úloh na Velkém hadronovém urychlovači bylo v roce 2010 prováděno mimo CERN, z toho více než 50 % na střediscích druhého stupně. [čtyři]