Концепція побудови GRID

Прогрес в області розробки нових обчислювальних пристроїв і мережевих технологій вражає. Тільки за останніх 15 років тактова частота персональних машин зросла з 10 Мгц до 5ГГц (500 разів), а пропускна спроможність мереж з 10 Мбіт/с до 100 Гбіт/с (10000 разів).

Але не за горами деякі принципові обмеження, наприклад, постійна часу поляризації діелектрика рівна 10 – 13сек, що встановлює верхню межу на тактову частоту будь – яких операцій на рівні ~1013 Гц. (Тгц).

Важко собі уявити, що людство змириться з обмеженнями обчислювальних можливостей. Одним з шляхів вирішення проблеми – паралельне виконання великого числа операцій і розподілена структура обчислювальної системи. Такі технології вже використовуються, наприклад, при побудові Ethernet – интерфейса для швидкості 10 Гбіт/сек (Fast Ethernet).

Зв'язок між продуктивністю обчислювача і потрібною пропускною спроможністю каналів обміну встановлює емпіричний закон Amdahl, який стверджує, що кожному мільйону операцій в секунду процесора повинна відповідати пропускна спроможність вводу/виводу, рівна мегабіту в секунду.

У якійсь мірі техніка WWDM (Wide Wavelength Division Multiplexing) може бути віднесена до методики розпаралелювання операцій.

Технологія GRID повністю укладається в ці рамки. Вона дозволила істотно понизити вартість виконання обчислювальних операцій.

GRID дозволяє виявити і використовувати вільні обчислювальні ресурси. Ця система для передачі програм і даних використовує стандартні канали і протоколи (Ethernet, SDH, АТМ, TCP/IP, MPLS і так далі). Переваги GRID особливо значущі для завдань, де допускається розпаралелювання розрахунків. Поки не склалося точне визначення того, що слід вважати за GRID. До цього класу відносять і системи із спеціалізованими шинами або мережевими сегментами (область супер – ЕОМ) і системи об'єднані через Інтернет (слабо зв'язані GRID). Технологія GRID, вирішуючи свої проблеми, сама стає рушійною силою при розробці нових мережевих технологій (напр. GRIDFTP і ін.).

Широке впровадження в телекомунікації оптоволокна відкриває додаткові можливості, у тому числі і для систем GRID. Оскільки для отримання необхідної смуги пропускної спроможності достатньо 2нм у вікні прозорості волокна, відкриваються можливості мультиплексування десятків потоків в межах одного волокна.

При сучасних швидкостях обміну (більше 1 Гбіт/с) транспортний протокол ТСР (L4) почав обмежувати ефективність обміну. Проблеми виникають при великій смузі пропускання B і RTT.

Останніми роками у зв'язку з мультимедіа розроблені методи і протоколи гарантії якості обслуговування QOS. Це, перш за все, RSVP – TE (IntServ) і MPLS – TE (DiffServ). Для динамічного формування пріоритетних потоків привабливіший MPLS – TE (розділення потоків по DSCP) особливо у разі єдиного сервіс – провайдера. Але при з'єднаннях точка – точка це не істотно.

Техніка гарантії QOS дозволяє розділити інформаційні потоки по пріоритетах, а це у свою чергу дозволяє оптимізувати обчислювальний процес в розподіленому середовищі. Однією з проблем в цьому випадку виявляється відсутність сумісної техніки гарантії QOS в LAN і WAN.

Для забезпечення QOS може використовуватися протокол IEEE 802.17 (RPR – Resilient Packet Ring).

Поява протоколу (GMPLS) відкриває додаткові можливості в сфері передачі програм і даних. Оскільки протокол GMPLS практично працює на рівні L1, значення RTT виявляється мінімізованим.

За своєю природою GMPLS в деяких випадках має проблеми з підтримкою динамічної маршрутизації, та і час реконфігурації із-за механічного перенастроювання дзеркал достатньо великий.

Тут з'єднання відбувається по схемі Е2Е і з цієї причини не виникає необхідності в буферизації (звідси слідує мінімізація RTT).

Первинна роль архітектури GRID полягає у використанні незадіяних ресурсів.

SOA (Service Oriented Architecture – архітектура, орієнтована на сервіс) – хоча GRID може працювати без архітектури, орієнтованої на сервіс, бізнес і керівники IT служб, повинні зрозуміти, що побудова SOA, украй необхідна і бажана. Веб – сервіси на основі SOA дозволяють виключити міжпрограмні і інформаційні обміни – що сприяє раціоналізації операцій, збільшенню продуктивності, більшої гнучкості і низької вартості обчислень.

Business Process Flow (управління бізнес – процесами) – як тільки з'являється архітектура, орієнтована на сервіс, підприємство може починати вести бізнес-процеси прозорим способом, використовуючи існуючі інформаційні системи.

GRID є технологією забезпечення гнучкого, безпечного і скоординованого загального доступу до ресурсів. При цьому слово «ресурс» розуміється в дуже широкому сенсі, тобто ресурсом може бути апаратура (жорсткі диски, процесори), а також системне і прикладне ПО (бібліотеки, додатки).

У термінології GRID сукупність людей і організацій, що вирішують спільно те або інше загальне завдання і що надають один одному свої ресурси, називається віртуальною організацією. Наприклад, віртуальною організацією може бути сукупність всіх людей, що беруть участь в якій-небудь науковій колаборації. Віртуальні організації можуть розрізнятися за складом, масштабом, часом існування, родом діяльності, цілями, відносинами між учасниками (довірені/не довірені особи) і так далі. Склад віртуальних організацій може динамічно мінятися.