Базы данных Oracle - статьи
В чем же заключается идея или концепция GRID?
Термин GRID вычисления (Computing grid) появился по аналогии с термином Power grid (единая энергосистема). Т. е. его можно перевести как единая компьютерная система. Идея очень проста, понятна и давно описана писателями-фантастами. В мире существует множество компьютеров. Давайте объединим их в один большой суперкомпьютер невиданной мощности. Это даст нам огромное количество преимуществ. Сегодня одни компьютеры работают в половину своей мощности, в то время как другие компьютеры перегружены. В то время как в одних странах ночь и компьютеры простаивают, в других странах не хватает вычислительных ресурсов для решения важных и сложных задач. Для некоторых задач (таких как задачи предсказания погоды, моделирование физических процессов, астрофизика и т. д.) необходимы очень мощные компьютеры, которых пока еще не создали. Создание же суперкомпьютера, элементами которого являются обычные компьютеры, принадлежащие различным странам, организациям, людям, позволило бы решить эти проблемы.
Сегодняшняя реальность любой организации такова, что под любое новое коммерческое приложение покупается новый компьютер (компьютеры) и мы имеем множество слабо связанных вычислительных “островков”. Связывание их в единый “континент” даже в рамках одной организации позволило бы резко повысить эффективность использования оборудования и уменьшить количество компьютеров в организации. Имея такой суперкомпьютер неограниченной мощности, любой пользователь может в любое время и в любом месте попросить столько вычислительных ресурсов, сколько ему требуется (и сколько он может оплатить), решить свои задачи и освободить ресурс.
Очень часто в связи с концепцией GRID упоминают термин “computing utility” т е. коммунальная услуга, поскольку GRID позволяет получить вычислительные ресурсы также, как мы получаем другие коммунальные услуги, такие как электричество, газ вода и т д. Когда нам нужно электричество, мы просто находим розетку, включаем прибор и затем оплачиваем по счетчику потребленную электроэнергию. При этом мы не задумываемся о том, на каких ГЭС, ГРЭС, АЭС и т д. электроэнергия была выработана, по каким линиям ЛЭП шла и т д. Концепция GRID позволяет точно также получать и использовать вычислительные ресурсы.
Часто в связи с концепцией GRID также используют термин “виртуализация”. Действительно, в GRID мы работаем не с множеством мелких компьютеров, а с одним виртуальным суперкомпьютером, не с множеством дисков, на которых лежат наши файлы и базы данных, а с единой виртуальной областью хранения данных (огромным виртуальным диском), которая образуется из множества отдельных дисков.
Итак, с точки зрения пользователя GRID не важно, где размещаются данные и какой компьютер будет обрабатывать его запросы. Главное – это то, что пользователь потребовал информацию или выполнение вычислений и получил результат.
Рис. 1. GRID
Концепцию GRID описали в своих статьях “Анатомия GRID” и “Физиология GRID” [1, 2] американские ученые Фостер, Кессельман, Ник и Тукке. Они так определили термин Computing Grid в 1998 г.: “Вычислительная Grid – это программно-аппаратная инфраструктура, которая обеспечивает из любого места в мире надежный, согласованный и недорогой доступ к высокоэффективным вычислительным ресурсам”. Отметим слово “недорогой” в этом определении, поскольку появившаяся сегодня возможность использовать в качестве элементов GRID недорогие вычислительные элементы с недорогой операционной системой дала толчок развитию коммерческого использования GRID вычислений.
В 2000 г Фостер и Тукке определили GRID как “Скоординированное разделение ресурсов и решение проблем в динамической, многокомпонентной виртуальной организации ”, где виртуальная организация – это группа предприятий, объединяющих свои вычислительные ресурсы в единую GRID и совместно их использующая.
Однако еще задолго до появления первых работ по GRID один из основоположников интернет Лен Клейнрок (Len Kleinrock) предсказывал в 1969 г. “Мы, возможно, станем свидетелями распространения ‘computer utilities’ (вычислительных коммунальных услуг), которые, также как сегодня телефонные услуги будут доступны во всех домах и офисах по всей стране”. Прошло чуть меньше 30 лет и это предсказание начинает сбываться.
Мы не случайно приводим здесь классические определения концепции GRID. Конечно все вышеописанное – это идеальная картина. Надо различать идеальное понимание термина GRID и его реальную реализацию. Так сегодня невозможно еще создать единый мировой суперкомпьютер, но начать реализовывать эту концепцию в рамках организации уже возможно. Далее мы посмотрим, что из этих идеальных понятий реализуемо уже сегодня, а что может быть реализовано только в далеком будущем.
Если со стороны пользователя GRID все просто (попросил ресурс – получил его), то со стороны организаций, предоставляющих этот единый вычислительный ресурс, необходимо обеспечить ряд требований.
Необходимо обеспечить, что требования на выделение вычислительных ресурсов всегда удовлетворяются, а ресурсы полностью используются, т. е. не должно возникать ситуации, когда пользователь будет ждать выделения ресурса. Еще более сложная задача – это сделать информацию, необходимую для выполнения вычислений, доступной в то время, когда она необходима, и в том месте, где она необходима. Так если речь идет о быстрой переброске огромных баз данных в ту часть света, где есть свободные вычислительные мощности, то сегодня эта задача невыполнима. Скорость и пропускная способность сегодняшних сетей передачи данных этого не позволяет. Но в рамках предприятия и ограниченного числа файлов и баз данных решить эту задачу можно.
Необходимо также обеспечить постоянную доступность и работоспособность системы GRID. Выход из строя отдельных ее элементов не должен останавливать работу приложений. Некоторые решения в этой области, такие как серверный кластер - Real Application Cluster, кластеры серверов приложений, резервные базы данных и т. д. уже сегодня позволяют обеспечить высокую надежность [6].
Основная идея GRID – обеспечить эффективное использование составляющих ее ресурсов. Для этого оборудование и программное обеспечение GRID должно определять загруженность отдельных элементов GRID и балансировать нагрузки, направляя пользователей и приложения на менее загруженные узлы, подключая новые узлы и т. д.
Элементы GRID должны быть дешевыми и простыми, только это позволит оценить экономическую выгоду от внедрения GRID.
Как уже упоминалось выше, создать сегодня мировую коммерческую GRID мы еще не можем. Поэтому выделим три этапа построения GRID.
Самый простой этап – это GRID одного центра обработки данных (ЦОД). ЦОД предприятия уже сегодня может начать объединять свои компьютеры в единую GRID для того, чтобы потом предоставлять интегрированную коммунальную услугу внутри предприятия.
Следующим шагом будет объединение различных ЦОД предприятия в единую GRID уровня предприятия. А вот третьим этапом, который наступит не ранее чем через 10 лет, будет объединение GRID предприятий в единую GRID города, страны и т д. Здесь придется решать огромное количество организационных, правовых, финансовых вопросов. Например, вопросы защиты информации и взаиморасчетов между предприятиями могут сильно тормозить эту работу.
