Редактирование: Грид-вычисления

[[File:ASC Purple Supercomputer.jpg|thumb|320x320px|Многозадачный сервер для вычислений.]]
'''Грид-вычисления''' ({{lang-en|grid}} — решётка, сеть) — это форма [[Распределённые вычисления|распределённых вычислений]], в которой «виртуальный [[суперкомпьютер]]» представлен в виде [[Кластер (группа компьютеров)|кластеров]], соединённых с помощью сети, слабосвязанных [[Гетерогенность|гетерогенных]] компьютеров, работающих вместе для выполнения огромного количества заданий (операций, работ). Эта технология применяется для решения научных, математических задач, требующих значительных вычислительных ресурсов. Грид-вычисления используются также в коммерческой инфраструктуре для решения таких трудоёмких задач, как экономическое прогнозирование, сейсмоанализ, разработка и изучение свойств новых лекарств.

Грид с точки зрения сетевой организации представляет собой согласованную, открытую и стандартизованную [[компьютерная среда|среду]], которая обеспечивает гибкое, безопасное, скоординированное разделение [[вычислительный ресурс|вычислительных ресурсов]] и ресурсов хранения<ref name=father/> информации, которые являются частью этой среды, в рамках одной виртуальной организации.<ref>[http://gridclub.ru/ GRIDCLUB.ru: Интернет-портал по грид-технологиям]</ref>

Грид-вычисления можно организовать на базе множества устаревших моделей [[персональный компьютер | персональных компьютеров]] объединённых в иерархическую [[Локальная вычислительная сеть | локальную вычислительную сеть]] Ethernet с присутствием [[Сервер | серверов]]. Эта сеть может иметь соединение с [[интернет]]ом.{{Нет АИ|13|10|2014}}

== Концепция грид ==
Грид является географически распределённой инфраструктурой, объединяющей множество ресурсов разных типов (процессоры, долговременная и оперативная память, хранилища и базы данных, сети), доступ к которым пользователь может получить из любой точки, независимо от места их расположения.<ref>http://gridclub.ru/about Концепция грид</ref>

Идея грид-компьютинга возникла вместе с распространением персональных компьютеров, развитием [[интернет]]а и технологий пакетной передачи данных на основе оптического волокна ([[SONET]], [[SDH]] и [[ATM]]), а также технологий [[локальная сеть|локальных сетей]] ([[Ethernet|Gigabit Ethernet]]). Полоса пропускания коммуникационных средств стала достаточной, чтобы при необходимости привлечь ресурсы другого компьютера. Учитывая, что множество подключенных к глобальной сети компьютеров большую часть рабочего времени простаивает и располагает большими ресурсами, чем необходимо для решения их повседневных задач, возникает возможность применить их неиспользуемые ресурсы в другом месте.

== Сравнение грид-систем и обычных суперкомпьютеров ==
Распределённые, или грид-вычисления, в целом являются разновидностью [[Параллельные вычисления|параллельных вычислений]], которое основывается на обычных компьютерах (со стандартными процессорами, устройствами хранения данных, блоками питания и т. д.), подключенных к сети (локальной или глобальной) при помощи обычных протоколов, например [[Ethernet]]. В то время как обычный [[суперкомпьютер]] содержит множество процессоров, подключенных к локальной высокоскоростной шине.

Основным преимуществом распределённых вычислений является то, что отдельная ячейка вычислительной системы может быть приобретена как обычный неспециализированный компьютер. Таким образом можно получить практически те же вычислительные мощности, что и на обычных суперкомпьютерах, но с гораздо меньшей стоимостью.

== Типы грид-систем ==
В настоящее время выделяют три основных типа грид-систем:
# Добровольные гриды — гриды на основе использования добровольно предоставляемого свободного ресурса персональных компьютеров;
# Научные гриды — хорошо распараллеливаемые приложения программируются специальным образом (например, с использованием Globus Toolkit);
# Гриды на основе выделения вычислительных ресурсов по требованию (коммерческий грид, {{lang-en|enterprise grid}}) — обычные коммерческие приложения работают на виртуальном компьютере, который, в свою очередь, состоит из нескольких физических компьютеров, объединённых с помощью грид-технологий.

== История ==
Термин «грид-вычисления» появился в начале [[1990-е|1990-х годов]], как метафора, демонстрирующая возможность простого доступа к вычислительным ресурсам как и к электрической сети ({{lang-en|power grid}}) в сборнике под редакцией Яна Фостера и Карла Кессельмана «The Grid: Blueprint for a new computing infrastructure».

Использование свободного времени процессоров и добровольного компьютинга стало популярным в конце 1990-х годов после запуска проектов [[Добровольные вычисления|добровольных вычислений]] [[GIMPS]] в [[1996 год]]у, [[distributed.net]] в [[1997 год]]у и [[SETI@home]] в [[1999 год]]у. Эти первые проекты добровольного компьютинга использовали мощности подсоединённых к сети компьютеров обычных пользователей для решения исследовательских задач, требующих больших вычислительных мощностей.

Идеи грид-системы (включая идеи из областей [[Распределённые вычисления|распределённых вычислений]], [[Объектно-ориентированное программирование|объектно-ориентированного программирования]], использования [[Кластер (группа компьютеров)|компьютерных кластеров]], [[веб-сервис]]ов и др.) были собраны и объединены [[Иэн Фостер|Иэном Фостером]], [[Карл Кессельман|Карлом Кессельманом]] и [[Стивом Тики]], которых часто называют отцами грид-технологии.<ref name=father>{{cite web|url=http://magazine.uchicago.edu/0404/features/index.shtml|title=Amy M. Braverman.Father of the Grid|archiveurl=https://www.webcitation.org/65X4DGVga?url=http://magazine.uchicago.edu/0404/features/index.shtml|archivedate=2012-02-18}}</ref> Они начали создание набора инструментов для грид-компьютинга [[:en:Globus_Toolkit|Globus Toolkit]], который включает не только инструменты менеджмента вычислений, но и инструменты управления ресурсами хранения данных, обеспечения безопасности доступа к данным и к самому гриду, мониторинга использования и передвижения данных, а также инструментарий для разработки дополнительных грид-сервисов. В настоящее время этот набор инструментария является де факто стандартом для построения инфраструктуры на базе технологии грид, хотя на рынке существует множество других инструментариев для грид-систем как в масштабе предприятия, так и в глобальном.

Грид-технология применяется для моделирования и обработки данных в экспериментах на [[Большой адронный коллайдер|Большом адронном коллайдере]] (грид используется и в других задачах с интенсивными вычислениями). На платформе [[BOINC]] в настоящее время ведутся активные вычисления более 60 проектов. Например, проект '''Fusion''' (юг Франции, разработка метода получения электричества с помощью термоядерного синтеза на экспериментальном реакторе [[ITER]]) также использует грид ([[EDGeS@Home]]). Под названием '''CLOUD''' начат проект коммерциализации грид-технологий, в рамках которого небольшие компании, институты, нуждающиеся в вычислительных ресурсах, но не могущие себе позволить по тем или иным причинам иметь свой суперкомпьютерный центр, могут покупать вычислительное время грида.<ref name="gazeta.ru" />

=== Структура грид-системы ЦЕРНа ===
{{main|LHC Computing Grid}}
Грид-система [[CERN|ЦЕРНа]], предназначенная для обработки данных, получаемых с [[Большой адронный коллайдер|Большого адронного коллайдера]], имеет иерархическую структуру.<ref name="gazeta.ru">[http://www.gazeta.ru/science/2010/04/02_a_3346640.shtml Интернет-коллайдер]</ref>

Самая верхняя точка иерархии, нулевой уровень — [[CERN]] (получение информации с детекторов, сбор «сырых» научных данных, которые будут храниться до конца работы эксперимента). За первый год работы планируется собрать до 15 [[петабайт]] (тысяч терабайт) данных первой копии.

Первый уровень, Tier1 — хранение второй копии этих данных в других уголках мира (12 центров: в России, [[Италия|Италии]], Испании, [[Франция|Франции]], Скандинавии, [[Великобритания|Великобритании]], [[США]], на [[Тайвань|Тайване]], а один центр первого уровня — CMS Tier1 — в ЦЕРНе). 26 марта 2015 года новый центр открылся в Лаборатории информационных технологий в Дубне (ОИЯИ)<ref>{{Cite web|url = http://www.dubna-oez.ru/news/747.htm|title = В Дубне открыт первый в России центр уровня Tier-1|author = |work = |date = 26 марта 2015 г.|publisher = }}</ref>. Центры обладают значительными ресурсами для хранения данных.

Tier2 — следующие в иерархии, многочисленные центры второго уровня. Наличие крупных ресурсов для хранения данных не обязательно; обладают хорошими вычислительными ресурсами. Российские центры: в Дубне ([[Объединённый институт ядерных исследований|ОИЯИ]]), три центра в Москве ([[НИИЯФ МГУ]], [[ФИАН]], [[Институт теоретической и экспериментальной физики|ИТЭФ]]), Троицке ([[Институт ядерных исследований РАН|ИЯИ]]), Протвино ([[Институт физики высоких энергий|ИФВЭ]]), Санкт-Петербурге ([[СПбГУ]])<ref name="Распределенные вычисления и грид-технологии в науке и образовании">{{cite web |url=http://www.egee-rdig.ru/documents/open/65/grid2008abst09.pdf |title=Архивированная копия |accessdate=2012-10-03 |deadlink=да |archiveurl=https://web.archive.org/web/20110722074054/http://www.egee-rdig.ru/documents/open/65/grid2008abst09.pdf |archivedate=2011-07-22 }}</ref> и Гатчине ([[ПИЯФ]]). Кроме того, в единую сеть с этими центрами связаны и центры других стран-участниц ОИЯИ — в [[Харьков]]е, [[Минск]]е, [[Ереван]]е, [[София|Софии]], [[Баку]] и [[Тбилиси]].

Более 85 % всех вычислительных задач Большого адронного коллайдера по состоянию на 2010 год выполнялось вне ЦЕРНа, из них более 50 % — на центрах второго уровня.<ref name="gazeta.ru" />

== Примечания ==
{{примечания}}

== Ссылки ==
<div class="references-small">
* {{cite journal|first=Antony|last=Davies|authorlink=Antony Davies|title=Computational Intermediation and the Evolution of Computation as a Commodity|journal=Applied Economics|month=June|year=2004|url=http://www.business.duq.edu/faculty/davies/research/EconomicsOfComputation.pdf |format=pdf}}
* {{cite book|authorlink=Ian Foster|first=Ian|last=Foster|coauthors=[[Carl Kesselman]]|title=The Grid: Blueprint for a New Computing Infrastructure|publisher=Morgan Kaufmann Publishers|id=ISBN 1-55860-475-8|url=http://www.mkp.com/grids/}}
* {{cite book|authorlink=Pawel Plaszczak|first=Pawel|last=Plaszczak|coauthors=Rich Wellner, Jr|title=Grid Computing "The Savvy Manager's Guide"|publisher=Morgan Kaufmann Publishers|id=ISBN 0-12-742503-9|url=http://savvygrid.com/}}
* {{cite book|first=Fran|last=Berman|authorlink=Fran Berman|coauthors=[[Anthony J. G. Hey]], [[Geoffrey C. Fox]]|title=Grid Computing: Making The Global Infrastructure a Reality|publisher=Wiley|id=ISBN 0-470-85319-0|url=http://www.grid2002.org/}}
* {{cite book|first=Maozhen|last=Li|authorlink=Maozhen Li|coauthors=[[Mark A. Baker]]|title=The Grid: Core Technologies|publisher=Wiley|id=ISBN 0-470-09417-6|url=http://coregridtechnologies.org/}}
* {{cite journal|first=Charlie|last=Catlett|authorlink=Charlie Catlett|coauthors=[[Larry Smarr]]|title=Metacomputing|journal=Communications of the ACM|volume=35|issue=6|month=June|year=1992|url=http://www.acm.org/pubs/cacm/}}
* {{cite web|first=Roger|last=Smith|url=http://www.ctonet.org/documents/GridComputing_analysis.pdf|title=Grid Computing: A Brief Technology Analysis|publisher=CTO Network Library|date=2005|archiveurl=https://www.webcitation.org/65X4DnfPV?url=http://www.ctonet.org/documents/GridComputing_analysis.pdf|archivedate=2012-02-18}}
* {{cite journal|first=Rajkumar|last=Buyya|url=http://www.gridbus.org/~raj/papers/CSICommunicationsJuly2005.pdf|title=Grid Computing: Making the Global Cyberinfrastructure for eScience a Reality|journal=CSI Communications|volume=29|issue=1|id=ISSN 0970-647X|publisher=Computer Society of India (CSI)|location=Mumbai, India|month=July|year=2005|deadlink=yes|archiveurl=https://web.archive.org/web/20060228084255/http://www.gridbus.org/~raj/papers/CSICommunicationsJuly2005.pdf|archivedate=2006-02-28}}
* {{cite web|first=Viktors|last=Berstis|title=Fundamentals of Grid Computing|url=http://www.redbooks.ibm.com/abstracts/redp3613.html|publisher=IBM|archiveurl=https://www.webcitation.org/65X4ERe8Q?url=http://www.redbooks.ibm.com/abstracts/redp3613.html|archivedate=2012-02-18}}
* {{cite web|first=Luis|last=Ferreira|coauthors=et.al.|title=Grid Computing Products and Services|url=http://www.redbooks.ibm.com/abstracts/sg246650.html|publisher=IBM|archiveurl=https://www.webcitation.org/65X4F0JyQ?url=http://www.redbooks.ibm.com/abstracts/sg246650.html|archivedate=2012-02-18}}
* {{cite web|first=Luis|last=Ferreira|coauthors=et.al.|title=Introduction to Grid Computing with Globus|url=http://www.redbooks.ibm.com/abstracts/sg246895.html?Open|publisher=IBM|archiveurl=https://www.webcitation.org/65X4FXHjo?url=http://www.redbooks.ibm.com/abstracts/sg246895.html?Open|archivedate=2012-02-18}}
* {{cite web|first=Bart|last=Jacob|coauthors=et.al.|title=Enabling Applications for Grid Computing|url=http://www.redbooks.ibm.com/abstracts/sg246936.html?Open|publisher=IBM|archiveurl=https://www.webcitation.org/65X4G4M0O?url=http://www.redbooks.ibm.com/abstracts/sg246936.html?Open|archivedate=2012-02-18}}
* {{cite web|first=Luis|last=Ferreira|coauthors=et.al.|title=Grid Services Programming and Application Enablement|url=http://www.redbooks.ibm.com/abstracts/sg246100.html?Open|publisher=IBM|archiveurl=https://www.webcitation.org/65X4Gbge2?url=http://www.redbooks.ibm.com/abstracts/sg246100.html?Open|archivedate=2012-02-18}}
* {{cite web|first=Bart|last=Jacob|coauthors=et.al.|title=Introduction to Grid Computing|url=http://www.redbooks.ibm.com/abstracts/sg246778.html?Open|publisher=IBM|archiveurl=https://www.webcitation.org/65X4H9LJ8?url=http://www.redbooks.ibm.com/abstracts/sg246778.html?Open|archivedate=2012-02-18}}
* {{cite web|first=Luis|last=Ferreira|coauthors=et.al.|title=Grid Computing in Research and Education|url=http://www.redbooks.ibm.com/abstracts/sg246649.html?Open|publisher=IBM|archiveurl=https://www.webcitation.org/65X4HgjL2?url=http://www.redbooks.ibm.com/abstracts/sg246649.html?Open|archivedate=2012-02-18}}
* {{cite web|first=Luis|last=Ferreira|coauthors=et.al.|title=Globus Toolkit 3.0 Quick Start|url=http://www.redbooks.ibm.com/abstracts/redp3697.html?Open|publisher=IBM|archiveurl=https://www.webcitation.org/65X4IDo7T?url=http://www.redbooks.ibm.com/abstracts/redp3697.html?Open|archivedate=2012-02-18}}
* {{cite web
 |first       = Mike
 |last        = Surridge
 |coauthors   = et.al.
 |title       = Experiences with GRIA – Industrial applications on a Web Services Grid
 |url         = http://www.gria.org/docs/experiences%20with%20gria%20paper.pdf
 |publisher   = IEEE
 |archiveurl  = https://www.webcitation.org/65X4IvVhu?url=http://archive.gria.org/docs/experiences%20with%20gria%20paper.pdf
 |archivedate = 2012-02-18
}}
* {{cite journal|first=Heinz|last=Stockinger|authorlink=Heinz Stockinger|coauthors=et al.|title=Defining the Grid: A Snapshot on the Current View|journal=Supercomputing|month=to be published in|year=2007|url=http://hst.web.cern.ch/hst/publications/DefiningTheGrid-1.1.pdf|format=pdf|deadlink=yes|archiveurl=https://web.archive.org/web/20070107034557/http://hst.web.cern.ch/hst/publications/DefiningTheGrid-1.1.pdf|archivedate=2007-01-07}}
* [https://web.archive.org/web/20070616023016/http://www.gridbus.org/~raj/papers/gmchapter.pdf Global Grids and Software Toolkits: A Study of Four Grid Middleware Technologies]
* {{cite journal|first=Леонид |last=Черняк|authorlink=L Cherniak|title=Распределённые вычисления, GRID-технологии или кластеры? |journal=Открытые Системы |volume=4|issue=4|month=April|year=2004|url=http://www.osp.ru/cw/2004/04/72923 }}
* {{cite journal|first=Марк|last=Ривкин|authorlink= Mark Rivkin |title=Платформа для коммерческих GRID |journal=Открытые Системы |volume=12|issue=12|month=December|year=2003|url=http://mrivkin.narod.ru/Publ/Mark_ORACLE_GRID1.zip }}
* [http://azgrid.net AZGRID | Грид сегмент Института Физики НАН Азербайджана]
* [https://web.archive.org/web/20120125155258/https://www.jmasters.info:8443/jres/ JRES| Java Remote Execution Service]

</div>

== См. также ==

* [[Добровольные вычисления]]
* [[Sun Grid Engine]]
* [[Облачные вычисления]]
* [[Виртуализация#Виртуализация серверов|Виртуализация серверов]]
{{Параллельные вычисления}}

[[Категория:Архитектура распределённых вычислений]]
[[Категория:Грид-вычисления|*]]
[[Категория:Гриды|*]]