Поделиться
Как показывает мировая практика, отдача от инвестиций в грид-технологии одна из наиболее высоких - на 30-40% выше инвестирования во многие другие виды технологий. Использование средств распределенных вычислений позволяет организациям экономить до 60% своего бюджета.
Повсеместное внедрение грид-техно логий в российские нанотехнологии позволило бы до 70-80% сократить сроки и ресурсы, затрачиваемые на технологические разработки. Россия уже сегодня за счет использования грид могла бы экономить до 3-4 трлн руб. ежегодно.
"Если обратиться к классическому определению, то грид-технологии - это система, объединяющая максимально большое число компьютеров в единый вычислительный комплекс невиданной мощности, что позволит распределять и перераспределять ресурсы между пользователями в соответствии с их запросами, - рассказывает член-корреспондент РАН Владимир Арлазаров. - На практике это означает, что, к примеру, вы ведете крупный нанотехнологичный проект, который требует сложных и непомерных по масштабу математических расчетов. Его решение на обычных компьютерах может занять десятки или, может быть, сотни лет. Если использовать даже самый мощный в России суперкомпьютер, то время обработки информации сократится, к примеру, лишь до полугода или нескольких месяцев. И может статься, что через такое продолжительное время полученные данные уже не будут актуальными. Грид-технологии позволяют использовать ресурсы всех доступных в данный момент и объединенных в сеть компьютеров и суперкомпьютеров за счет использования механизма оптимального распределения свободных вычислительных ресурсов. На сегодняшний день это способ, который не требует больших финансовых затрат и позволяет решать задачи, решение которых традиционными способами может быть просто невозможно. Сегодня человечество сталкивается с целым рядом вызовов, решить которые успешно до сих пор не удается. Моделирование важнейших био- и медицинских процессов для создания новых лекарств от рака, болезни Паркинсона и других заболеваний века. И помочь в этом сегодня пока могут только грид-технологии. С помощью грид можно решать широкий комплекс важнейших государственных задач, в том числе и по обеспечению безопасности страны, развивать нанотехнологичные направления".
"Основная цель проекта построения грид-инфраструктуры для Национальной нанотехнологической сети - это обеспечение доступа географически распределенных научных и инженерных коллективов, участников национальной нанотехнологической сети к суперкомпьютерным ресурсам ННС, - говорит директор ГосНИИ информационных технологий и телекоммуникаций "Информика", руководитель рабочей группы данного направления Александр Тихонов. - При этом должен быть обеспечен унифицированный интерфейс к гетерогенным вычислительным ресурсам с высоким уровнем надежности и безопасности. Грид-ННС - это комплексное грид-решение, которое включает промежуточное ПО, грид-сервисы и службы, регламенты развертывания и работы и так далее".
В частности в него входят следующие сервисы и службы: - поддержка пользователей, виртуальных организаций, системных администраторов; - мониторинг и учет ресурсов, заданий; - регистрация сервисов; - управление выполнением композитных заданий; - грид-шлюзы доступа к ресурсам; - пользовательские интерфейсы. Таким образом Грид-ННС представляет собой полнофункциональный грид. Учитывая специфику работы и администрирования суперкомпьютеров, важным требованием к промежуточному грид-ПО было минимальное вмешательство в работу суперкомпьютерных центров. В частности, не допускалась установка специального ПО на узлы суперкомпьютерных кластеров.
"Большинство сервисов и программ были разработаны участниками проекта, - рассказывает Александр Тихонов. - Ряд сервисов используют имеющиеся открытые разработки. На практике структура графа задач в задании Грид-ННС может быть достаточно сложной. Уникальной возможностью Грид-ННС является то, что при ошибочном завершении одной из задач в задании, задачи на ветвях графа, которые не зависят от задачи завершившейся с ошибкой, продолжают обрабатываться. Это позволяет пользователю исправить ошибку и запустить на повторное выполнение только те части задания, которые не были выполнены. Пользователь может также задать значение кода возврата, который будет рассматриваться как ошибка, что предоставляет дополнительную гибкость в управлении заданиями".
Формат описания задания в Грид-ННС позволяет объявить некоторый набор задач группой. В этом случае все задачи, принадлежащие одной группе будут запущены на одном и том же ресурсе. Сам ресурс будет выбран автоматически в момент запуска первой задачи группы.
При проектировании Грид-ННС особое внимание было уделено учету специфики запуска параллельных задач. Каждая такая задача должна запускаться в нужной для нее среде - набора библиотек, параметров окружения и тому подобное. В частности, необходимо обеспечить резервирование нужного для выполнения задачи количества ресурсов и, впервую очередь, ядер. Для резервирования необходимого количества ядер в задаче используется параметр count. В настоящий момент поддерживается наиболее простая схема отображения процессов параллельной задачи на зарезервированные ядра. А именно, одно ядро на один процесс при использовании максимального количества доступных ядер на рабочем узле суперкомпьютера. В дальнейшем предполагается реализовать более сложные схемы распределения ядер рабочего узла. Другим важным моментом запуска параллельных задач является учет окружения, в котором задача должна быть выполнена. В описании задачи пользователь указывает тег необходимого ему прикладного ПО. Однако, окружения на каждом конкретном ресурсе могут быть установлены и настроены по-разному.
"В отделении нанотехнологий и информационных технологий РАН уже много лет реализуется специальная программа в области грид с участием ведущих институтов, - резюмирует Александр Тихонов. - За это время получены интереснейшие научные результаты. Но какой-либо практический эффект от этой работы пока не достигнут. Необходима единая концепция развития грид-технологий в России, которая должна быть реализована при непосредственном участии государства. Это должно включать в себя экономические меры стимулирования процесса разработки отечественных решений в сфере грид-технологий, а также принятие необходимых нормативно-правовых актов регулирования работы грид-инфраструктуры. Пользователи персональных компьютеров должны быть заинтересованы в добровольном предоставлении своих вычислительных ресурсов под решения других задач. По мнению экспертов, это направление могло бы стать для нашей страны гораздо более мощным конкурентным преимуществом, нежели пресловутые нанотехнологии".
Что же касается основных проблем развития отечественных грид-технологий, у нас фактически нет отечественных компьютерных программ, с помощью которых системы грид и осуществляют свои расчеты, считает Владимир Арлазаров. "В итоге мы имеем мощные вычислительные центры с хорошими каналами передачи данных, которые фактически стоят без работы или заняты решением непрофильных задач, - говорит г-н Арлазаров. - Также следует выделить проблемы нормативно-правового характера. Каждый суперкомпьютер или вычислительный центр имеет независимого юридического владельца. Организация купила его за счет собственного бюджета для выполнения своих задач. С какой стати им предоставлять свой компьютер какой-то чужой структуре для расчетов, к которым они не имеют никакого отношения и которые им лично не нужны? Не исключено, что нам потребуется принятие каких-либо законодательных актов, которые бы обязывали государственные и коммерческие организации предоставлять свои компьютерные ресурсы для включения в грид".
Справка
Проект Грид-ННС, реализуемый в рамках федеральной целевой программы "Развитие инфраструктуры наноиндустрии в Российской Федерации", представляет собой систему, состоящую из базовых грид-сервисов и операционного центра грид-инфраструктуры для обеспечения работы пользователей научных групп и ресурсных центров ННС. Проект должен дать возможность географически распределённым научным и инженерным коллективам - участникам ННС - эффективно и удалённо использовать информационную, коммуникационную и вычислительную инфраструктуры. В рамках этого проекта уже разработана детальная архитектура системы Грид-ННС, создано соответствующее программное обеспечение компонентов системы и интерфейсов.