Computação em grelha

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Computação em GRID (português europeu), computação em grade/grid (português brasileiro), ou ainda, grelha de cálculo (em inglês, grid computing), é um modelo computacional capaz de alcançar uma alta taxa de processamento dividindo as tarefas entre diversas máquinas, podendo ser em rede local ou rede de longa distância, que formam uma máquina virtual. Esses processos podem ser executados no momento em que as máquinas não estão sendo utilizadas pelo usuário, assim evitando o desperdício de processamento da máquina utilizada.

Na base da atual computação em grelha estão os aglomerado de computadores ou computadores localizados em diferentes centros de cálculo, ligados entre si por uma rede de alto débito (Largura de Banda), em Rede Privada Virtual - (VPN) por questões de segurança.

Razão da grade[editar | editar código-fonte]

Milhares de físicos em todo o mundo quereram aceder aos dados do grande colisor de hádrons (LHC) para os analisar, e o CERN decidiu construir uma infraestrutura distribuída para armazenar e tratar o astronómico fluxo de dados (25 petabytes = 25 milhões de gigabytes) gerados anualmente pelas experiências do LHC. Assim nasceu a WLCG sigla inglesa de Worldwide LHC Computing Grid.[1][2]

Antecedentes[editar | editar código-fonte]

Nos anos 90 uma nova infraestrutura de computação distribuída foi proposta visando auxiliar atividades de pesquisa e desenvolvimento científico. Vários modelos desta infra-estrutura foram especificados, dentre elas, a tecnologia em grade, em analogia às Redes Elétricas (power grids), se propõe em apresentar ao usuário como um computador virtual, a VPN, mascarando toda a infra-estrutura distribuída, assim como a rede elétrica para uma pessoa que utiliza uma tomada sem saber como a energia chega a ela.

Seu objetivo era casar tecnologias heterogêneas (e muitas vezes geograficamente dispersas) formando um sistema robusto, dinâmico e escalável onde se pudesse compartilhar processamento, espaço de armazenamento, dados, aplicações, dispositivos, entre outros. Foi o caso do SETI@home ou a dos cálculos para a fesabilidade do LHC do Cern com o LHC@home plataforma que com ajuda dos computadores pessoais ligados fora das horas de trabalho permitem ter muito poder de cálculo com pouca transferência de dados, e isso desde 2009.[3]

Uma outra tecnologia de grelha é a P2P (peer-to-peer) que permite a interconexão de computadores pessoais para se trocar dados, ficheiros, etc.

Visionários[editar | editar código-fonte]

Em si mesmo a computação em grade nasceu em setembro de 1997 aquando de uma reunião no Laboratório Nacional de Argonne sobre o tema "Construir uma grelha de cálculo". Em 1998, Ian Foster, desse mesmo laboratório, e Carl Kesselman, da Universidade de Califórnia em Los Angeles (UCLA), publicaram um trabalho chamado A grelha: plano para nova estrutura de cálculo - o que hoje é conhecido como a bíblia da grade[4]. Por seu lado Ian Foster já havia participado no projeto I-WAY e o duo Foster-Kesselman tinham publicado em 1997 um artigo intitulado Globus: uma caixa de ferramenta para infraestrutura meta-informática fazendo assim referência direta a Globus e ao seu predecessor, a meta-informatica.[5]

Histórico[editar | editar código-fonte]

Os antecedentes das atuais grelhas de cálculo foram utilizados há muito tempo pela SUN, com a "SUN Grid Engine", ou pela Hewlett Packard, com a "HPC utilities", nomeadamente para:

  • DEISA - Distrubuted European Infrastrcture for Supercomputing Applications
  • EGEEE - Enabling Grid for E-sciencE[6], que liga mais de 180 centros de cálculos europeus e mundiais a partir de uma larga extensão de Globus, a Globus Toolkit,[7] no quadro do projeto europeu Datagrid[8] do CERN apoiado pelos mediadores (middleware) empregados na LCG.

Grelhas/Grades[editar | editar código-fonte]

No meio científico já pode-se encontrar várias grades em funcionamento espalhados por vários países, muitos sendo projetos multi-institucionais. Como exemplos tem-se:

  • EGI (European Grid Infrastructure)
  • CERN openlab[9].
  • Datagrid, do CERN, um projeto financiado pela Comunidade Europeia com o objetivo de atuar em áreas de pesquisa como astronomia, física e biologia;
  • BIRN, projeto multi-institucional que conta com quinze universidades norte-americanas, voltado para a pesquisa neurológica
  • Mammogrid, uma iniciativa da comunidade européia para formar uma base de mamografias que abrange toda a Europa com intuito de fornecer material de estudo e campo para o desenvolvimento de tecnologias em grade.

Quem pode usar grade de informatica

    Governos e Organizações Internacionais

    Militares

    Professores e educadores

    Empresas

Ciclos de processamento são os recursos compartilhados neste tipo. Existem três formas de explorar os recursos computacionais em um grade:

● executar uma aplicação em qualquer máquina disponível do grade, independentemente de onde esteja localizada;

● quebrar o aplicativo em partes menores para que estas possam ser executadas paralelamente através do grade;

● executar uma tarefa que precisa rodar várias vezes em diferentes máquinas do grade.

Este tipo de grade tem como principal funcionalidade prover serviços de comunicação tolerantes a falhas e com alta performance. Máquinas com conexões ociosas podem ser

utilizadas para enviar porções de dados ou prover redundância nas transmissões

O espaço de armazenamento disponível em cada máquina é compartilhado pelo grade. Desta forma aumenta a capacidade de armazenamento como um todo, além de aumentar a

performance, compartilhamento e confiabilidade dos dados. Utilizando todo o espaço como se fosse um sistema de arquivos só para todo o grade facilita a localização de

determinado arquivo, sendo que este pode estar dividido em partes menores e espalhado pelas máquinas participantes. Sistemas de gerenciamento podem duplicar dados sensíveis

em várias máquinas provendo uma redundância.

A utilização de padrões é um requisito para os grades. Os padrões estão sendo desenvolvidos pelo Global Grade Forum, uma entidade que possui centenas de membros, representando

mais de 400 organizações e empresas em mais de 50 países. Os padrões desenvolvidos:

● Open Grade Services Architecture (OGSA):  define o que são os serviços e toda a estrutura que pode ser provida em um ambiente grade . É baseada nos padrões já definidos para os Web Services e considera um serviço em um grade como um Web Service com algumas particularidades.

● Open Grade Services Infrastructure (OGSI): OGSI é a especificação concreta da infraestrutura da OGSA. Baseado nas tecnologias de grades e Web Services, é o middleware para os chamados grade services, ou serviços do grade, definindo como construir, gerenciar e expandir um serviço.

● Novos padrões estão sendo desenvolvidos e aprimorados.

● Globus Toolkit : implementação das especificações OGSA/OGSI. Bindings para C e Java. Usando os Commodity Grade Toolkits é possível trabalhar em outras linguagens como Python, Perl, entre outras.

● IBM Grade Toolbox : versão comercial do Globus. C e Java

● Legion

● Ourgrade : projeto brasileiro desenvolvido pela Universidade Federal de Campina Grande.

● Ferramentas comerciais: Platform LSF, Avaki Grade Server,

● Diversas ferramentas para portais de grades: Grade Portal Development Kit. Legion Grade Portal. GridPort. Sun Techical Computing Portal. GridSphere.

Principais Projetos de Grade:

● ChinaGrid (interligação de universidades e governo)

● Projeto eDiamond (processamento de mamografias)

● Molecular Modeling Laboratory – UNC (desenvolvimento de drogas)

● DEISA (interligação de laboratórios científicos)

● AccessGrid (video conferência e e-learning)

● TeraGrid (interligação de universidades)

● World Community Grade (utilização de processamento de desktops para vários projetos)

No Brasil um bom exemplo é o Sprace, projeto de um grade do Instituto de Física da USP que participa no processamento dos dados provenientes do projeto D0 (projeto que reúne pesquisadores do mundo todo para analisar os dados gerados pelo acelerador de alta energia Tevatron Collider, localizado em Illinois, Estados Unidos).

A tecnologia em grade vem sendo aperfeiçoada, em grande parte pelo esforço do Global Grid Forum (GGF), uma comunidade formada por entidades do meio científico e corporativo que criam e padronizam tecnologias para ambientes em grade. Um dos trabalhos mais importantes do GGF atualmente vem sendo o desenvolvimento do OGSA (Open Grid Service Architecture), um padrão cujo objetivo é permitir interoperabilidade, portabilidade e reutilização de serviços em grade através da padronização de interfaces, comportamentos e serviços básicos obrigatórios, APIs, etc, assim viabilizando a utilização conjunta de serviços desenvolvidos em diferentes ambientes, por diferentes desenvolvedores.

Pesquisadores da área acreditam que a tecnologia de grades computacionais seja a evolução dos sistemas computacionais atuais, não sendo apenas um fenômeno tecnológico mas também social pois num futuro próximo reuniria recursos e pessoas de várias localidades, com várias atividades diferentes, numa mesma infra-estrutura possibilitando sua interação de uma forma antes impossível.

Agradecimentos[editar | editar código-fonte]

O Cern reconheceu a contribuição excepcional do Reino Unido no desenvolvimento da grelha de cálculo.[10]

Referências

  1. WLCG
  2. Une super-grille de calcul pour le Cern
  3. LHC@home
  4. Foster & Kesselman: The Grid: Blueprint for a New Computing Infrastructure, Morgan Kaufmann, 2003 (2ème édition en 2004 sous le titre GRID2)
  5. La grille
  6. «Le projet Egee» (em francês) 
  7. Globus Toolkit
  8. The Datagrid Project
  9. Openlab
  10. CERN 2004

Ver também[editar | editar código-fonte]

Ligações externas[editar | editar código-fonte]