- О Грид -

В настоящее время в мире происходит бурное развитие новой компьютерной технологии – Грид (GRID), названной так по аналогии с электрическими сетями – electric power grid. Суть технологии заключается в объединении географически распределенных и гетерогенных по своему составу компьютерных ресурсов в некую инфраструктуру, обеспечивающую простой, надежный, совместимый по программному обеспечению, быстрый и безопасный доступ к этим ресурсам. Уже сегодня Грид технологии применяются для решения задач по самым разным фундаментальным и прикладным направлениям – в физике высоких энергий и космофизике, микробиологии и медицине, метеорологии, самолетостроении и целом ряде других областей. В ближайшей перспективе развитие этой технологии позволит создать принципиально новый вычислительный инструмент для применения в самых разных сферах человеческой деятельности. Многие специалисты считают, что система Грид способна произвести такую же революцию в области вычислительной обработки и доступа к большим объемам данных, какую сеть Интернет произвела в информационной сфере и в области развития коммуникаций.
Согласно одному из определений, Грид – это согласованная, открытая и стандартизованная среда, которая обеспечивает гибкое, безопасное, скоординированное разделение ресурсов в рамках виртуальной организации. При этом под ресурсами понимается как аппаратное обеспечение (процессоры, оперативная память), так и данные, а также системное и прикладное программное обеспечение. Виртуальной организацией могут являться сообщества институтов и индивидуальных пользователей, работающих в рамках одного проекта и предоставляющие имеющиеся у них компьютерные ресурсы для совместного использования. Состав виртуальных организаций может динамически меняться. Отличительными чертами технологии Грид является тот факт, что разрозненные ресурсы не имеют общего централизованного управления, а система Грид организует их скоординированное использования. При этом Грид строится на базе стандартных и открытых протоколов, сервисов и интерфейсов. Существует различие между понятиями технологии Грид и конкретными реализациями Грид. Технология Грид включает в себя лишь наиболее общие и универсальные аспекты, одинаковые для любой системы (архитектура, протоколы, интерфейсы, сервисы). Используя эту технологию и наполняя ее конкретным содержанием, можно реализовать ту или иную систему Грид, предназначенную для решения того или иного класса прикладных задач.
Технология Грид в современном понимании стала складываться в середине 90-ых годов XX века, когда стало ясно, что существует большое число научных и прикладных задач, для решения которых понадобятся вычислительные мощности, просто недоступные в рамках отдельного компьютерного центра. Одними из первых Грид принялись развивать физики, связанные с Европейским Центром Ядерных Исследований – ЦЕРН [1]. Там в настоящее время заканчивается строительство крупнейшего в мире ускорителя заряженных частиц – Большого Адронного Коллайдера (Large Hadron Collider, LHC [2]). На LHC будут достигнуты рекордные значения параметров столкновения встречных протонных пучков: энергии – 14 ТэВ и светимости – 10^34 /cм^2/сек. Основная цель экспериментов на ускорителе LHC – поиск и определение параметров Хиггс-бозона, определяющего иерархию масс элементарных частиц. Кроме того, предполагается поиск различных частиц и взаимодействий, выходящих за рамки Стандартной Модели – суперсимметрии, экстра-размерностей и др. Участие России в проекте LHC – важнейшая часть национальной научной программы в области исследования фундаментальных свойств материи. Российские физики принимают активное участие в создании всех экспериментальных установок LHC (ATLAS, CMS, ALICE, LHCb), разработке программного обеспечения и программ физических исследований. Данные этих экспериментов позволят существенно развить представления о строении микромира и фундаментальных свойствах материи, получить новые знания о строении и эволюции Вселенной. Запуск LHC должен состояться в 2008 году.
Особенностью проекта LHC является огромный объем регистрируемых экспериментальных данных, что связано с большой энергией пучков и светимостью ускорителя. Четыре гигантских детектора этого ускорителя будут накапливать около 10 миллионов гигабайт данных в течение каждого года о событиях, происходящих при столкновении частиц. Несколько тысяч ученых из сотен университетов и научных центров всего мира должны анализировать эти данные. Для обработки такого объема экспериментальной информации требуется эквивалент в 100000 самых быстрых современных персональных компьютеров, что даже с учетом прогнозируемого роста быстродействия отдельных процессоров диктует необходимость применения географически распределенной модели для построения информационно-вычислительного комплекса для LHC. Такая модель была реализована в рамках проекта LCG – (LHC Computing Grid) [3].
Сотрудники МИФИ в рамках международного научно-технического сотрудничества по программе LHC принимали активное участие в создании детектирующей аппаратуры и подготовке двух экспериментов – ATLAS [4] и ALICE [5]. С запуском в 2008 году ускорителя LHC и появлением первых экспериментальных данных, сотрудничество переходит в новую стадию. Реализация концепции Грид обеспечит необходимую техническую поддержку для проведения исследований сотрудниками МИФИ при обработке этих данных. Кроме того, предоставление ресурсов своего Грид узла для проведения расчетов и хранения данных экспериментов на LHC, должно рассматриваться как материально-финансовый вклад МИФИ в проведение этих экспериментов на новом этапе. Для решения этой и других задач в МИФИ была создана компьютерная ферма, построенная по технологии Грид [6,7].

Ссылки:
1. http://www.cern.ch
2. http://lhc.web.cern.ch
3. http://lcg.web.cern.ch/LCG
4. http://atlas.web.cern.ch/Atlas
5. http://aliceinfo.cern.ch
6. В.И.Метечко, С.Ю.Смирнов. Создание многопроцессорной вычислительной фермы в рамках концепции распределенной сети GRID. Сб. тр. науч. сессии МИФИ-2003, т.10, с.26, М.,МИФИ, 2003.
7. С.Ю.Смирнов, В.О.Тихомиров. Введение в опытную эксплуатацию вычислительной фермы, построенной по технологии GRID. Сб. тр. науч. сессии МИФИ-2004, т.10, с.14, М.,МИФИ, 2004.