A grid számítástechnika ( angol. grid - rács, hálózat) az elosztott számítástechnika egyik formája , amelyben a "virtuális szuperszámítógép " hálózaton keresztül összekapcsolt klaszterekként jelenik meg, lazán összekapcsolt heterogén számítógépek, amelyek együtt dolgoznak, hogy számos feladatot (műveletet, műveletet) hajtsanak végre. működik) . Ezt a technológiát tudományos, matematikai problémák megoldására használják, amelyek jelentős számítási erőforrásokat igényelnek. A grid számítástechnikát a kereskedelmi infrastruktúrában is használják olyan munkaigényes feladatok megoldására, mint a gazdasági előrejelzés, a szeizmikus elemzés, valamint az új gyógyszerek kifejlesztése és tulajdonságainak tanulmányozása.
A hálózati szervezet szempontjából a grid egy konzisztens, nyitott és szabványosított környezet , amely egy virtuális szervezeten belül biztosítja az e környezet részét képező információ számítási és tárolási erőforrásainak [1] rugalmas, biztonságos, koordinált szétválasztását . [2]
A Grid egy földrajzilag elosztott infrastruktúra, amely számos különböző típusú erőforrást (processzorok, hosszú távú és RAM, tárolók és adatbázisok, hálózatok) egyesít, amelyhez a felhasználó bárhonnan hozzáférhet, tartózkodási helyétől függetlenül. [3]
A grid számítástechnika gondolata a személyi számítógépek elterjedésével, az internet és az optikai szálon alapuló csomagkapcsolt adatátviteli technológiák ( SONET , SDH és ATM ), valamint a helyi hálózati technológiák ( Gigabit Ethernet ) fejlődésével együtt merült fel. A kommunikációs eszközök sávszélessége elegendő lett ahhoz, hogy szükség esetén egy másik számítógép erőforrásait is vonzza. Tekintettel arra, hogy a globális hálózatra kapcsolt számítógépek többsége munkaidejének nagy részét tétlenül tölti, és több erőforrással rendelkezik, mint amennyi a napi feladatai megoldásához szükséges, lehetővé válik a fel nem használt erőforrások máshol történő hasznosítása.
Az elosztott vagy grid számítástechnika általában a párhuzamos számítástechnika egy olyan típusa, amely a hagyományos (helyi vagy globális) hálózathoz (helyi vagy globális) hagyományos (például Ethernet ) protokollok használatával csatlakoztatott közönséges számítógépeken alapul (szabványos processzorokkal, tárolóeszközökkel, tápegységekkel stb.) , míg egy hagyományos szuperszámítógép sok processzort tartalmaz, amelyek egy helyi nagy sebességű buszra csatlakoznak.
Az elosztott számítástechnika fő előnye, hogy a számítási rendszer egyetlen cellája megvásárolható, mint egy hagyományos, nem specializált számítógép. Így gyakorlatilag ugyanazt a számítási teljesítményt lehet elérni, mint a hagyományos szuperszámítógépeken, de jóval alacsonyabb költséggel.
Jelenleg három fő típusú rácsrendszer létezik:
A "grid computing" kifejezés az 1990-es évek elején jelent meg a számítási erőforrásokhoz, valamint az elektromos hálózathoz ( angol power grid ) való egyszerű hozzáférés lehetőségét bemutató metaforaként az Ian Foster és Carl Kesselman által szerkesztett "The Grid: Blueprint" gyűjteményben. egy új számítástechnikai infrastruktúra számára”.
A szabadidő-processzorok és az önkéntes számítástechnika használata az 1990-es évek végén vált népszerűvé az önkéntes számítástechnikai projektek, a GIMPS 1996 - ban , a distributed.net 1997-ben és a SETI@home 1999 - es elindításával . Ezek a korai önkéntes számítástechnikai projektek a hétköznapi felhasználók hálózatba kapcsolt számítógépeinek erejét kamatoztatták a számításigényes kutatási feladatok megoldásában.
A grid rendszer ötleteket (beleértve az elosztott számítástechnika , az objektum-orientált programozás , a számítógép-fürtözés , a webszolgáltatások stb. területéről származó ötleteket) Ian Foster gyűjtötte össze és kombinálta, Carl Kesselmanés Steve Tuecke, akiket gyakran a grid technológia atyjának neveznek. [1] Elkezdték építeni a Globus Toolkit for Grid Computingot, amely nemcsak számítástechnikai menedzsment eszközöket, hanem adattárolási erőforrások kezeléséhez, az adatokhoz és magához a gridhez való hozzáférés biztonságának biztosításához, az adatok felhasználásának és mozgásának nyomon követéséhez, valamint további grid szolgáltatások fejlesztéséhez szükséges eszközöket is tartalmaz. Jelenleg ez az eszközkészlet a de facto szabvány a grid alapú infrastruktúra kiépítéséhez, bár a grid rendszerekhez sok más eszköz is létezik a piacon, vállalati és globális szinten egyaránt.
A Grid technológiát modellezésre és adatfeldolgozásra használják a Large Hadron Collider kísérleteiben (a rácsot más számításigényes feladatokban is használják). Jelenleg több mint 60 projekt aktív a BOINC platformon. Például a Fusion projekt (Dél-Franciaország, az ITER kísérleti reaktorában termonukleáris fúziós villamosenergia-termelési módszer kidolgozása ) szintén hálózatot ( EDGeS@Home ) használ. CLOUD néven elindult a grid-technológiák kereskedelmi forgalomba hozatalát célzó projekt, melynek keretében olyan kis cégek, intézmények, amelyek számítási erőforrásra szorulnak, de ilyen vagy olyan okból nem engedhetik meg maguknak, hogy saját szuperszámítási központjuk legyen, grid számítási időt vásárolhatnak. [négy]
A Nagy Hadronütköztetőből származó adatok feldolgozására tervezett CERN Grid System hierarchikus felépítésű. [négy]
A hierarchia legmagasabb pontja, nulla szint - CERN (információk beszerzése detektorokból, "nyers" tudományos adatok gyűjtése, amelyeket a kísérlet végéig tárolnak. A működés első évében az első példányból legfeljebb 15 petabájt (ezer terabájt) adatgyűjtést terveznek.
Az első szint, a Tier1, ezen adatok második példányának tárolása a világ más részein (12 központ: Oroszországban, Olaszországban , Spanyolországban, Franciaországban , Skandináviában, Nagy-Britanniában , USA -ban , Tajvanon és egy első szintű központban - CMS Tier1 – a CERN-ben). 2015. március 26-án új központot nyitottak a dubnai Információtechnológiai Laboratóriumban (JINR) [5] . A központok jelentős adattárolási erőforrásokkal rendelkeznek.
Tier2 - a következő a hierarchiában, számos második szint központja. Nincs szükség nagy tárolási erőforrásokra; jó számítási erőforrásokkal rendelkezik. Orosz központok: Dubnában ( JINR ), három központban Moszkvában ( SINP MGU , FIAN , ITEP ), Troickban ( INR ), Protvinóban ( IHEP ), Szentpéterváron ( SPbGU ) [6] és Gatchinában ( PNPI ). Ezenkívül más JINR-tagállamok Harkovban , Minszkben , Jerevánban , Szófiában , Bakuiban és Tbilisziben található központjai is egyetlen hálózatban kapcsolódnak ezekhez a központokhoz .
2010-ben a Large Hadron Collider összes számítási feladatának több mint 85%-át a CERN-en kívül végezték, ennek több mint 50%-át másodszintű központokban. [négy]