Грид — сын интернета

(Источник: http://zn.ua/EDUCATION/grid__syn_interneta-53259.html - рус.
                   http://dt.ua/EDUCATION/grid__sin_internetu-53259.html - укр.)

Александр Рожен, Филипп Рожен. «Зеркало недели» №12, 29 марта 2008


Грид объединит кластеры всех институтов мира
Грид объединит кластеры
всех институтов мира

Из письма в редакцию:

«Какой минимальный взнос необходим, чтобы НИИ стал участником грида в Украине?»

Ответ доктора физико-математических наук Евгения Мартынова (ИТФ НАНУ): «Нужны два сервера: управляющий и вычислительный и наличие оптоволокна со скоростью 5 Мгбит в секунду. Все это можно организовать, имея для начала около 100 тысяч гривен».

Слово «грид» все чаще произносится в стенах учреждений Национальной академии наук Украины. Недавно в Институте металлофизики НАНУ прошел семинар, на котором Евгений Мартынов изложил современное состояние и перспективы использования грид-технологий в Украине.

«Грид» переводится с английского как «решетка». Само его появление чем-то напоминает рождение более века назад электросетей. В то время каждый более-менее крупный потребитель электроэнергии строил для себя электростанцию. Это было дорого и неудобно. Необходимость сделать поставку электричества более надежной привела к появлению электрических сетей, которые могли по мере необходимости быстро перебрасывать электроэнергию из одного места в другое.

Грид представляет собой мощную разветвленную вычислительную среду, которая в случае перегрузок пересылает решение задачи в свободные кластеры. Фактически это дальнейшая эволюция Интернета, открывающая доступ пользователю к мощностям десятков тысяч компьютеров на любой территории, участвующей в гриде. Теперь задачу можно разбить на части и решать на распределенных процессорах в любом месте. И не важно — по соседству или в другой стране распределенный ресурс: пользователь может находиться в одном месте, задание выполняться в другом, базы данных — в третьем. Важно иметь скоростные каналы связи между отдельными элементами сети.

Сегодня в мире работает более полумиллиарда компьютеров. Однако используются они лишь на 15 процентов. Грид позволяет исправить это положение, задействовав свободные ресурсы в мощных программах. В грид-системах создаются объединения, получившие название виртуальных организаций (ВО). Пожалуй, наиболее мощной и известной в мире является ВО в ЦЕРНе WLCG (http://lcg.web.cern.ch). В ней объединены десятки тысяч мощных компьютеров, задача которых — обрабатывать и анализировать небывалый объем экспериментальных данных, которые в скором времени будут поступать с ускорителя.

Представление о потоке информации, который хлынет только от одного эксперимента (а в ЦЕРНе четыре экспериментальных установки, работающих параллельно), дает такой пример: для хранения этой информации потребуется 14 тысяч килограммов дисков!

А чтобы обрабатывать этот гигантский поток, грид объединит кластеры всех физических институтов мира. К счастью, если где-то сбой, в такой грид-системе легко поменять исполнителей простым переключением. Подсчитано, если бы не было грида, на решение некоторых задач уходило бы более 100 лет! Если же ее распределят на множество вычислительных объектов в разных странах, время сократится до нескольких часов.

Грид развивается намного быстрее, чем Интернет. Ведущие страны мира быстро наращивают свои вычислительные мощности. К примеру, в Японии создаются два специальных центра только для обслуживания нанотехнологий. Если в Европе в 2003 году на развитие грида было затрачено 250 млн. долларов, то в 2008 году уже пять миллиардов долларов.

Параллельно с физиками грид начал бурно развиваться и другими науками: астрофизиками, биологами, представителями нанотехнологий. Появился даже специальный термин — электронные науки — для тех направлений, которые требуют особо мощных вычислений. Грид создает основу для новой организации самой науки, хай-тэк-производств, экологии, экономики, социальной жизни, более эффективного управления ресурсами общества.

Чтобы управиться с лавиной данных, поступающих из таких установок, пришлось придумать грид. Фото: Александр РОЖЕН
Чтобы управиться с лавиной
данных, поступающих
из таких установок,
пришлось придумать грид.
Фото: Александр РОЖЕН

Первый грид-узел в Украине появился, как это ни удивительно, не в Институте кибернетики, где были для этого материальные и идейные предпосылки. Ведь именно здесь когда-то появилась пионерская идея распределенных вычислений. В Украине им стали пользоваться в 2002 году в Национальном научном центре «Харьковский физико-технический институт» НАНУ в рамках сотрудничества с Объединенным институтом ядерных исследований в Дубне. По сути, он был частью российского грида. В ННЦ ХФТИ готовятся обрабатывать данные с церновского коллайдера LHC. Однако на этом пути могут возникнуть препятствия. Так, если не хватит мощности соединительных каналов, харьковский грид может быть не зарегистрирован в международной сети. Положение, видимо, будет исправлено с введением в действие достаточно мощного оптоволоконного канала связи «Харьков—Пятихатки», который свяжет грид-узел ХФТИ с украинским гридом.

Еще одним центром развития грида в нашей стране стал Институт теоретической физики НАНУ (http://uag.bitp.kiev.ua). Сюда известие о новшестве привез из ЦЕРНа профессор Г.Зиновьев. Идея была поддержана коллегами, директором института академиком А.Завгородним. Физики-теоретики правильно сориентировали развитие грида в Украине не только на задачи физики высоких энергий, но и на решение более широкого круга проблем, позволяющих развить эффективное международное сотрудничество в различных сферах человеческой деятельности.

К апрелю 2006 года была разработана концепция грид-структуры НАН Украины. ИТФ через оптоволоконный канал связи получил выход в академическую интернет-сеть УАРНЕТ. Сразу же начали решаться первые задачи, поступающие с кластера из ЦЕРНа и из других стран мира. Грид-узел получил сертификат грид-организации, обслуживающей эксперимент ALICE в ЦЕРНе. Пока сертификация украинских грид-узлов происходит в Институте теоретической физики, но планируется переход на международные стандарты и доступ в мировой грид.

Первую проверку на крепость нервов грид-узел Института теоретической физики получил сразу после открытия, подвергшись атаке хакеров. Она была успешно отбита. К счастью, грид работает в Линоксе и опасность столкнуться с подобными приключениями здесь меньше. К тому же пользователи грида защите уделяют большое внимание.

На сегодня уже десятки институтов НАНУ входят в украинскую грид-систему. За два миллиона гривен для нее закуплено лицензионное программное обеспечение для использования в грид-системе.

Продолжается построение грид-узлов и платформ доступа в грид в институтах с тем, чтобы каждый сотрудник мог запустить свою задачу в сеть. Уже зарегистрировано 20 грид-узлов институтов, к ним присоединился и Детский кардиологический центр МЗ Украины. Это открывает совершенно новые перспективы перед медициной: врач на своем компьютере в кабинете, к примеру, может просмотреть все рентгены и анализы от рождения пациента, получить консультацию из мировых медицинских центров.

Параллельно очень интенсивно шло развитие грида в Национальном техническом университете (проект УРАН—GEANT в НТТУ «КПИ»). Предпринимаются попытки объединить все системы в единый национальный грид и войти в Европейскую грид-систему.

В ближайшее время правительство намерено выделить 100 млн. гривен на национальную грид-инициативу. «Без развития собственной национальной грид-сети и участия в мировом гриде, — подвел итог семинара директор Института металлофизики, академик Анатолий Шпак, — дальнейшее занятие наукой в нынешнем мире просто теряет смысл».