Grid komputerowy - Edukacja.Info.PL

Grid komputerowy
System rozproszony nie ma sÅ‚abych punktÃłw. Wielokrotne kopie danych i automatyczne wyznaczanie
zadaÅ„ komputerowych dla dostÄ™pnych zasobÃłw zapewnia ich szerokie zrÃłwnowaÅźenie i uÅ‚atwia
dostÄ™p do danych wszystkim uczestnikom projektu, niezaleÅźnie od szerokoÅ›ci geograficznej.
GRID KOMPUTEROWY - NOWE NARZĘDZIE W NAUCE
Budowany w CERN koło Genewy Large Hadron Collider LHC jest największym na świecie
urzÄ…dzeniem badawczym. Kiedy zostanie uruchomiony w 2007 roku, jego wielkie detektory ATLAS,
CMS, LHCb oraz ALICE, otaczające miejsca zderzeń rozpędzonych do ogromnych energii
przeciwbieÅźnych wiÄ…zek protonÃłw (lub jonÃłw oÅ‚owiu), bÄ™dÄ… produkować 10-15 petabajtÃłw
(milionÃłw gigabajtÃłw) danych rocznie. Dane te bÄ™dÄ… szczegÃłÅ‚owo analizowane i porÃłwnywane z
symulacjami komputerowymi obliczeń teoretycznych. W miarę upływu czasu ich liczba jeszcze
będzie rosła.
SYSTEMY ROZPROSZONE
W eksperymentach na LHC uczestniczy 5 tysiÄ™cy naukowcÃłw z okoÅ‚o 500 instytutÃłw badawczych i
uniwersytetÃłw na caÅ‚ym Å›wiecie. Wszyscy oni muszÄ… mieć zapewniony peÅ‚ny dostÄ™p do
danych przez caÅ‚y czas pracy LHC, ktÃłry przewiduje siÄ™ na 15-20 lat. Uaktualnianie, analiza i
przechowywanie danych wymagają olbrzymich pamięci i mocy obliczeniowej rzędu 100 tys. CPU-s
(Central Processing Units). Zcentralizowanie tych urzÄ…dzeÅ„ w jednym miejscu, w pobliÅźu
eksperymentu w CERN, pozornie naturalne, w rzeczywistości jednak byłoby organizacyjnie bardzo
trudne.
Postanowiono zastosować inny, bardziej optymalny, sposÃłb: globalny Grid, czyli model rozproszonych
mocy obliczeniowych. (Nazwa Grid pochodzi z analogii z sieciÄ… elektrycznÄ…: kiedykolwiek uÅźytkownik
podÅ‚Ä…czy siÄ™ do tej sieci, nie musi siÄ™ zastanawiać, gdzie jest źrÃłdÅ‚o zasilania. Inaczej
mÃłwiÄ…c uÅźytkownicy mogÄ… traktować Grid jako urzÄ…dzenie, z ktÃłrego na ÅźÄ…danie mogÄ…
czerpać moc obliczeniową i przechowywać dane.) Oznaczało to potrzebę zbudowania
sprawnego systemu pozwalającego przesyłać dane czy programy do rozmieszczonych na całym
globie elementÃłw komputerowych, na ktÃłrych bÄ™dÄ… wykonywane obliczenia i analizowane wyniki.
Koszty utrzymania i uaktualniania koniecznych mocy obliczeniowych do takiego komputerowego
wyzwania sÄ… znacznie Å‚atwiejsze do poniesienia w Å›rodowisku rozproszonym. PoszczegÃłlne
instytuty i organizacje narodowe uczestniczące w projekcie mogą znaleźć lokalne zasoby
komputerowe i przejąć za nie odpowiedzialność, przyczyniajÄ…c siÄ™ w ten sposÃłb do
osiÄ…gniÄ™cia celu globalnego. Ponadto, system rozproszony nie ma sÅ‚abych punktÃłw. Wielokrotne
kopie danych i automatyczne wyznaczanie zadaÅ„ komputerowych dla dostÄ™pnych zasobÃłw zapewnia
ich szerokie zrÃłwnowaÅźenie i uÅ‚atwia dostÄ™p do danych wszystkim uczestnikom projektu,
niezaleÅźnie od szerokoÅ›ci geograficznej.
Podstawy systemÃłw gridowych opracowano juÅź w poÅ‚owie lat 90. w Stanach Zjednoczonych. ByÅ‚y
to systemy Condor i Globus. W Europie Grid pojawiÅ‚ siÄ™ nieco pÃłÅºniej, jednym z systemÃłw byÅ‚
http://edukacja.info.pl - Edukacja.Info.PL
Powered by Mambo
Generated: 2 March, 2017, 06:10
DataGrid, stworzony w celu opracowania danych fizyki, biologii i obserwacji Ziemi, zorganizowany przez
CERN. UczestniczyÅ‚y w nim przede wszystkim duÅźe instytuty Francji, Wielkiej Brytanii i WÅ‚och. W
ramach tego projektu stworzono podstawy oprogramowania pozwalającego na wykonywanie obliczeń
fizycznych w rozproszonym systemie komputerowym oraz sprawdzono jego pracÄ™. Pokrewnym
projektem byÅ‚ projekt Unii Europejskiej CrossGrid, ktÃłry kontynuowaÅ‚ prace rozpoczÄ™te przez
DataGrid i rozszerzał je na aplikacje niezwiązane z fizyką. Uczestniczyły w nim instytucje z 11
krajÃłw, w tym pięć z Polski, a koordynatorem byÅ‚ ACK CYFRONET AGH (zespÃłÅ‚ pod kierunkiem
dr. M. Bubaka z KI AGH i prof. Michała Turały z IFJ PAN).
Oprogramowanie stworzone przez DataGrid oraz infrastruktura gridowa pozwoliły na uruchomienie we
wrześniu 2003 światowego Gridu do fizyki pod nazwą "LCG-LHC Computing Grid". Pierwsza
instalacja skupiaÅ‚a 14 oÅ›rodkÃłw z Europy, w tym i krakowski klaster kilkudziesiÄ™ciu procesorÃłw
Intel z oprogramowaniem Linux.
ORGANIZACJE WIRTUALNE
Koncepcja światowego Gridu jest prosta, jednak jej realizacja stanowi ogromne wyzwanie, tak pod
względem technicznym, jak i organizacyjnym.
Zadania projektu LCG polegajÄ… na rozwiniÄ™ciu infrastruktury i utrzymaniu bazy sÅ‚uÅźb
komputerowych w rozproszonym modelu oraz stworzeniu programÃłw do scalenia tych urzÄ…dzeÅ„ w
jeden sprawny i wydajny system obliczeniowy - Grid. NaleÅźy opracować sposÃłb zarzÄ…dzania
uÅźytkownikami i ich prawami w miÄ™dzynarodowym, niejednorodnym i rozproszonym Å›rodowisku.
SÅ‚uÅźy temu koncepcja "organizacji wirtualnych" (VO). Osobnym zadaniem jest opracowanie
zarzÄ…dzania akwizycjÄ…, instalacjÄ… i planowaniem pojemnoÅ›ci do duÅźej liczby skÅ‚adowych
sprzętowych (hardwarowych) tworzących fizyczną płaszczyznę LCG.
Dane z eksperymentÃłw na LHC bÄ™dÄ… rozprowadzane po caÅ‚ym Å›wiecie zgodnie z modelem
czterowęzłowym. Pierwotny zapis danych na taśmach, dokonywany w CERN, będzie stanowić
wÄ™zeÅ‚ zerowy LCG - Tier-0. Dane te zostanÄ… skopiowane do serii wÄ™zÅ‚Ãłw Tier-1 - wielkich
centrÃłw komputerowych, o duÅźych zasobach pamiÄ™ciowych - gdzie bÄ™dÄ… wstÄ™pnie
opracowywane i kompresowane w mniejsze obiekty. Centra Tier-1 udostÄ™pniÄ… dane wÄ™zÅ‚om Tier2, z ktÃłrych kaÅźdy skÅ‚ada siÄ™ z wielu wspÃłÅ‚pracujÄ…cych urzÄ…dzeÅ„ liczÄ…cych,
posiadajÄ…cych dostatecznÄ… moc obliczeniowÄ… do analizy przypadkÃłw fizycznych oraz duÅźych
pamiÄ™ci do przechowywania rezultatÃłw. System gridowy Tier-0, Tier-1 i Tier-2 bÄ™dzie do dyspozycji
eksperymentÃłw poprzez odpowiednie "organizacje wirtualne". Indywidualni fizycy bÄ™dÄ… mieli
dostÄ™p do danych przez liczÄ…ce centra Tier-3, ktÃłre mogÄ… siÄ™ skÅ‚adać z lokalnych klasterÃłw
na wydziaÅ‚ach uniwersyteckich lub nawet z indywidualnych pecetÃłw, i ktÃłre mogÄ… być
włączone do regularnej bazy LCG.
OPERACJE, POWODZIE, SKAŻENIA
http://edukacja.info.pl - Edukacja.Info.PL
Powered by Mambo
Generated: 2 March, 2017, 06:10
Analiza przypadkÃłw fizycznych nie jest jedynym zastosowaniem Gridu. MoÅźliwość uzyskania wyniku
w bardzo krÃłtkim czasie, w szczegÃłlnoÅ›ci "uczenie" jak w sieciach neuronowych, rozproszonej
infrastruktury obliczeniowej oraz dostÄ™p do odlegÅ‚ych mocy obliczeniowych "na Åźyczenie" w trakcie
przebiegu eksperymentu, doskonale siÄ™ nadajÄ… do wykorzystania Gridu w rÃłÅźnych aplikacjach.
Wspomniany wyÅźej projekt CrossGrid obejmuje na przykÅ‚ad moÅźliwość zastosowania Gridu w
medycynie lub sytuacjach kryzysowych na ogÃłÅ‚ wymagajÄ…cych "natychmiastowych" (tzn. bardzo
szybkich) decyzji. W 2005 aplikacje te zostaÅ‚y uznane za jedne z najlepszych przykÅ‚adÃłw
wykorzystania Gridu.
W przypadku medycyny chodzi o wspomaganie komputerowe lekarza z dowolnie odległego miejsca na
kuli ziemskiej, w trakcie podejmowania decyzji, dotyczÄ…cych niektÃłrych zabiegÃłw chirurgicznych, jak
np. optymalizacja by-passÃłw. Oprogramowanie powinno pomÃłc w wybraniu najlepszego rozwiÄ…zania,
jeśli idzie o inwazyjność - minimalizowanie czasu trwania i rozległości operacji, i konsekwencje
- ciśnienie krwi w krwioobiegu po zabiegu.
Wspomaganie przez rozproszonÄ… sieć gridowÄ… sztabu kryzysowego w sytuacjach zbliÅźajÄ…cej
siÄ™ powodzi pozwoli z duÅźym prawdopodobieÅ„stwem przewidzieć realne zagroÅźenie. Konieczna
jest wtedy natychmiastowa, dogÅ‚Ä™bna, na szerokim obszarze, analiza opadÃłw, pogody, ukÅ‚adu
geologicznego i hydrogeologicznego, oraz wykorzystanie informacji o przebiegu podobnych wydarzeń w
przeszłości, co wymaga mocy obliczeniowych przekraczających dziesiątki razy dostępne w
typowym ośrodku komputerowym.
Prowadzone z wykorzystaniem rozproszonej infrastruktury gridowej badania przewidywaÅ„ skaÅźeÅ„
środowiska powstających w określonych sytuacjach pogodowych pozwolą zminimalizować
efekty uboczne (np. elektrownia moÅźe dobierać jakość wÄ™gla w zaleÅźnoÅ›ci od kierunkÃłw
wiatrÃłw i roznoszenia pyÅ‚Ãłw) - i ten przypadek wymaga szybkich decyzji, w sytuacji zmiennych
warunkÃłw atmosferycznych.
Obecnie ACK CYFRONET AGH i IFJ PAN naleÅźÄ… do grona doÅ›wiadczonych partnerÃłw i uczestniczÄ…
w kilku nowych inicjatywach gridowych, w tym nowych projektach europejskich: KWfGrid, EGEE, ViroLab
czy BalticGrid, w ktÃłrych czÄ™sto odgrywajÄ… role wiodÄ…ce.
http://edukacja.info.pl - Edukacja.Info.PL
Powered by Mambo
Generated: 2 March, 2017, 06:10