Журнал «Вокруг Света» № 11 за 2004 год

Однако существуют задачи, которые невозможно решить на компьютерах массового производства с использованием общедоступного программного обеспечения. Это задачи аэро– и гидродинамики (расчет крыла самолета или корпуса быстроходного судна), моделирование сложных динамических систем (ядерного взрыва или образования нейтронной звезды), задачи предсказания погоды и создание модели климатических изменений. Здесь требуется специальная организация работы многих сотен и тысяч процессоров для решения одной задачи. С этой целью создаются многопроцессорные компьютеры специальной архитектуры и особое программное обеспечение. К таким вычислительным ресурсам обычно применяется термин «суперкомпьютер».

Фермерское хозяйство

Для рынка вычислительных задач характерно то, что в рамках какого-либо фундаментального исследования, прикладной проблемы или даже коммерческого проекта приходится решать множество задач, каждая из которых в отдельности не является сложной. Конечно, поток или набор относительно простых и однотипных задач легко распараллеливается, и использование суперкомпьютеров несомненно даст огромный эффект по производительности. Однако такой же эффект можно получить и используя простые наборы персональных компьютеров, объединенные локальной сетью, – кластеры, в которых один из компьютеров занимается распределением задач по принципу «одна задача – один процессор». В физике высоких энергий такие кластеры получили название компьютерных ферм. Практика последнего десятка лет показала, что использование ферм в несколько раз дешевле, чем применение суперкомпьютеров, и дает такой же эффект производительности для большинства прикладных задач. И в этом плане ГРИД как глобальное объединение процессоров, скорее, является фермой, нежели суперкомпьютером.

Хорошо известно, что степень использования процессорной мощности персональных компьютеров очень низка, в большинстве случаев процессор реально загружен в течение лишь нескольких процентов рабочего времени. Эта проблема существует и для суперкомпьютерных центров.

В мире уже сейчас работают сотни миллионов персональных компьютеров как на рабочих местах, так и в составе кластеров (ферм). ГРИД-технология позволит объединять эти мощности в глобальные географически распределенные фермы. В результате такого объединения пользователь получает возможность запуска своих задач на глобальной ферме, которая будет на много порядков мощнее, нежели доступные ему локальные ресурсы. При этом собственные компьютеры будут, в свою очередь, включены в состав этой глобальной фермы и на них будут выполняться задачи других пользователей.

Эффект увеличения скорости счета будет определяться прежде всего тем, что в каждый конкретный момент не так много заданий посылается на исполнение и поэтому задачи выполняются сразу и быстро на очень большом количестве процессоров.

Таким образом, «конфеткой», на которую должны клюнуть собственники компьютерных ресурсов, станет резкое увеличение производительности доступных им ресурсов. В идеале все это может происходить бесплатно, в форме взаимозачета. Однако понятно, что учет и контроль всегда необходимы. Поэтому соответствующие системы – своеобразный биллинг для пользователей ГРИД – уже разрабатываются и опробываются на действующих фрагментах сети.

Но кроме производительности (скорости счета в реальном времени) есть другая «изюминка», связанная с возможностью использования географически распределенных данных для решения поставленной задачи без их транспортировки в одно место. Действительно, программа может мигрировать от сайта к сайту, в соответствии с тем, где необходимые данные хранятся, а окончательный результат будет доставлен пользователю после завершения всех вычислений.

Технология ГРИД в принципе нацелена на утилизацию всех видов компьютерных ресурсов, вне зависимости от типов операционных систем и вида технических средств. Это означает, что приготовленная в этой технологии задача не должна быть привязана к конкретному виду техники, и, следовательно, должна быть переносима с одной платформы на другие.

Законы муравейника