Grid computing ( esim . grid - hila, verkko) on hajautetun laskennan muoto , jossa "virtuaalinen supertietokone " esitetään verkon kautta kytkettyinä klustereina , jotka ovat löyhästi kytkettyjä heterogeenisiä tietokoneita, jotka työskentelevät yhdessä suorittaakseen valtavan määrän tehtäviä (operaatioita, toimii). Tätä tekniikkaa käytetään ratkaisemaan tieteellisiä, matemaattisia ongelmia, jotka vaativat merkittäviä laskentaresursseja. Grid-laskentaa käytetään myös kaupallisessa infrastruktuurissa sellaisten työvoimavaltaisten tehtävien ratkaisemiseen, kuten talousennuste, seisminen analyysi sekä uusien lääkkeiden ominaisuuksien kehittäminen ja tutkiminen.
Verkkoorganisaation näkökulmasta grid on johdonmukainen, avoin ja standardoitu ympäristö , joka tarjoaa joustavan, turvallisen ja koordinoidun tähän ympäristöön kuuluvien tietojen laskenta- ja tallennusresurssien [1] erottamisen yhden virtuaalisen organisaation sisällä. [2]
Grid on maantieteellisesti hajautettu infrastruktuuri, joka yhdistää monia erityyppisiä resursseja (prosessorit, pitkäaikaiset ja RAM-muistit, tallennus- ja tietokannat, verkot), joita käyttäjä voi käyttää mistä tahansa sijainnistaan riippumatta. [3]
Ajatus grid-laskennasta syntyi henkilökohtaisten tietokoneiden leviämisen, Internetin ja optiseen kuituun perustuvien pakettitiedonsiirtotekniikoiden ( SONET , SDH ja ATM ) sekä lähiverkkoteknologioiden ( Gigabit Ethernet ) kehittymisen myötä. Viestintävälineiden kaistanleveydestä on tullut riittävä houkuttelemaan tarvittaessa toisen tietokoneen resursseja. Ottaen huomioon, että monet globaaliin verkkoon kytketyt tietokoneet ovat käyttämättömänä suurimman osan työajasta ja niillä on enemmän resursseja kuin päivittäisten tehtäviensä ratkaisemiseen tarvitaan, on mahdollista soveltaa käyttämättömiä resursseja muualle.
Hajautettu tai grid-laskenta yleensä on eräänlainen rinnakkaislaskenta , joka perustuu tavallisiin tietokoneisiin (vakioprosessoreilla, tallennuslaitteilla, virtalähteillä jne.), jotka on kytketty verkkoon (paikallinen tai globaali) käyttämällä perinteisiä protokollia, esimerkiksi Ethernet , kun taas perinteinen supertietokone sisältää monia prosessoreita, jotka on kytketty paikalliseen nopeaan väylään.
Hajautetun laskennan tärkein etu on, että yksi laskentajärjestelmän solu voidaan ostaa tavallisen erikoistumattoman tietokoneen tavoin. Siten on mahdollista saada käytännössä sama laskentateho kuin perinteisillä supertietokoneilla, mutta paljon halvemmalla.
Tällä hetkellä verkkojärjestelmiä on kolme päätyyppiä:
Termi "grid computing" esiintyi 1990-luvun alussa metaforana, joka osoittaa yksinkertaisen pääsyn laskentaresursseihin sekä sähköverkkoon ( englanniksi power grid ) Ian Fosterin ja Carl Kesselmanin toimittamassa kokoelmassa "The Grid: Blueprint". uudelle laskentainfrastruktuurille".
Vapaa-aikaprosessorien käyttö ja vapaaehtoinen tietojenkäsittely tulivat suosituiksi 1990-luvun lopulla, kun vapaaehtoiset laskentaprojektit GIMPS käynnistettiin vuonna 1996 , distributed.net vuonna 1997 ja SETI@home vuonna 1999 . Nämä varhaiset vapaaehtoiset laskentaprojektit hyödynsivät tavallisten käyttäjien verkkoon kytkettyjen tietokoneiden tehoa laskennallisesti vaativien tutkimustehtävien ratkaisemisessa.
Grid-järjestelmäideat (mukaan lukien ideat hajautetun laskennan , olioohjelmoinnin , tietokoneklusteroinnin , verkkopalveluiden jne. aloilta) keräsi ja yhdisti Ian Foster., Carl Kesselmanja Steve Tuecke, joita usein kutsutaan verkkoteknologian isiksi. [1] He alkoivat rakentaa Globus Toolkit for Grid Computingia, joka sisältää paitsi laskennan hallintatyökalut, myös työkalut tiedon tallennusresurssien hallintaan, tiedon ja itse gridin turvallisuuden varmistamiseen, tiedon käytön ja liikkumisen seurantaan sekä työkaluja grid-lisäpalvelujen kehittämiseen. Tällä hetkellä tämä työkalusarja on de facto standardi verkkopohjaisen infrastruktuurin rakentamiseen, vaikka markkinoilla on monia muita työkaluja verkkojärjestelmille, sekä yrityksenlaajuisesti että maailmanlaajuisesti.
Grid-teknologiaa käytetään mallintamiseen ja tietojen käsittelyyn Large Hadron Colliderin kokeissa (gridiä käytetään myös muissa laskentaintensiivisissä tehtävissä). BOINC -alustalla on tällä hetkellä aktiivisia yli 60 projektia . Esimerkiksi Fusion -projektissa (Etelä-Ranskassa menetelmän kehittäminen sähkön tuottamiseksi lämpöydinfuusion avulla ITER -koereaktorissa ) käytetään myös verkkoa ( EDGeS@Home ). CLOUD -nimellä on käynnistetty grid-tekniikoiden kaupallistamisprojekti, jonka puitteissa pienet yritykset, laitokset, jotka tarvitsevat laskentaresursseja, mutta joilla ei syystä tai toisesta ole varaa omaan superlaskentakeskukseen, voivat ostaa grid-laskentaaikaa. [neljä]
CERN Grid System -järjestelmällä , joka on suunniteltu käsittelemään Large Hadron Colliderin tietoja , on hierarkkinen rakenne. [neljä]
Hierarkian korkein kohta, nollataso - CERN (tietojen hankkiminen ilmaisimista, "raaka" tieteellisen tiedon kerääminen, joka säilytetään kokeen loppuun asti). Ensimmäisen toimintavuoden aikana ensimmäisen kopion dataa on tarkoitus kerätä jopa 15 petabyyttiä (tuhatta teratavua).
Ensimmäinen taso, Tier1, on näiden tietojen toisen kopion tallennus muualla maailmassa (12 keskusta: Venäjällä, Italiassa , Espanjassa, Ranskassa , Skandinaviassa, Isossa-Britanniassa , Yhdysvalloissa , Taiwanissa ja yksi ensimmäisen tason keskus - CMS Tier1 - CERNissä). 26. maaliskuuta 2015 avattiin uusi keskus tietotekniikan laboratoriossa Dubnassa (JINR) [5] . Keskuksilla on merkittävät tiedon tallennusresurssit.
Taso 2 - seuraavaksi hierarkiassa, lukuisia toisen tason keskuksia. Suuria tallennusresursseja ei tarvita; heillä on hyvät laskentaresurssit. Venäjän keskukset: Dubna ( JINR ), kolme keskusta Moskovassa ( SINP MGU , FIAN , ITEP ), Troitsk ( INR ), Protvino ( IHEP ), Pietari ( SPbGU ) [6] ja Gatchina ( PNPI ). Lisäksi muiden JINR:n jäsenvaltioiden keskukset Harkovassa , Minskissä , Jerevanissa , Sofiassa , Bakussa ja Tbilisissä on yhdistetty näihin keskuksiin yhdeksi verkkoksi .
Yli 85 % kaikista Large Hadron Colliderin laskennallisista tehtävistä vuonna 2010 suoritettiin CERNin ulkopuolella, joista yli 50 % suoritettiin toisen tason keskuksissa. [neljä]