Метакомпьютинг - вычислительная инфраструктура будущего

Размещено на http://www.allbest.ru/

Метакомпьютер

Идея метакомпьютинга стала активно обсуждаться в начале 90-х годов в связи с появлением высокоскоростной сетевой инфраструктуры и началом строительства vBNS (very high speed Backbone Network Services - первой суперскоростной опорной магистрали NSFNet) в США. Ее суть состоит в объединении информационно-вычислительных ресурсов сети для решения одной задачи.

Таким образом, конечной, стратегической целью метакомпьютерного направления является создание сверхвысокопроизводительной среды на основе вычислительных ресурсов (процессорных, оперативной и внешней памяти, устройств ввода/вывода), которые "де-факто" уже объединены современными локальными и глобальными сетями (в первую очередь Интернет).

Такая распределенная, гетерогенная и неоднородная по своей природе вычислительная конструкция потенциально превышает возможности любого суперкомпьютера. Нужны только механизмы и инструментальные средства, которые позволяли бы конечному пользователю эффективно воспользоваться этими ресурсами.

Однако для создания таких механизмов и инструментальных средств необходимо решить проблемы объединения передовых достижений в области телекоммуникаций высокопроизводительных вычислительных систем, построения систем управления информационно-вычислительными и коммуникационными ресурсами и сетевой безопасности.

Формы метакомпьютера

метакомпьютер вычислительный

1. Настольный суперкомпьютер. Пользователь получает возможность запускать свои задачи на удаленных вычислительных установках с таким объемом вычислительных ресурсов, которые необходимы для успешного счета. При этом от пользователя не требуется искать подходящие не занятые мощности: распределять задачи в сети в соответствии с их запросами -- функция метакомпьютера.

2. Интеллектуальный инструментальный комплекс. Практический опыт из многих прикладных областей показывает, что быстро считать недостаточно: часто необходимо в реальном времени собирать большие объемы данных, поступающих с датчиков, производить анализ текущей ситуации, вырабатывать решения и выдавать управляющие воздействия. Все это требует тесной интеграции управления, обработки данных разного вида, моделирования процессов, визуализации в реальном времени. Вычислительные комплексы такого рода получили название интеллектуальных инструментов

3. Сетевой суперкомпьютер. При таком подходе идея метакомпьютинга доводится до логической завершенности, а именно: масштабирование всех возможных вычислительных ресурсов путем прозрачного безшовного объединения посредством сети отдельных вычислительных установок разной мощности. Составляющими элементами такой конструкции могут быть суперкомпьютеры, серверы, рабочие станции и даже персональные компьютеры. Отличительной особенностью этой формы является то, что суммарные ресурсы агрегированной архитектуры могут быть использованы в рамках одной задачи. Сопоставляя приведенные четыре формы метакомпьютинга, следует сказать, что полезность их в конкретных условиях в большой степени определяется степенью развитости сетевой инфраструктуры и наличием (или отсутствием) высокопроизводительной техники. Представляется, что в наших условиях (отсутствие суперкомпьютеров и качественных линий связи) ценность метакомпьютерного подхода не только не уменьшается, а напротив возрастает, нужны только правильные и достижимые приоритеты. Правильная последовательность шагов видится следующим образом:

-- обеспечение дистанционного доступа к крупным корпоративным вычислительным центрам (настольный суперкомпьютинг);

-- создание единой вычислительной среды в тех же центрах с помощью локальных сетей (сетевой суперкомпьютер);

-- по мере развития аппаратной инфраструктуры агрегация вычислительных центров в региональном и далее в национальном масштабе (интеллектуальные инструменты и метакомпьютер).

Распространение метакомпьютерных технологий может произойти только при гармоничном сочетании двух направлений: развития технической базы и создания программного обеспечения нового поколения.

Одно из самых больших объединений пользователей Интернет, предоставляющих свои компьютеры для решения крупных переборных задач. Основные проекты связаны с задачами взлома шифров (RSA Challenges). В частности, 19 января 1999 года была решена предложенная RSA Data Security задача расшифровки фразы, закодированной с помощью шифра DES-III. В настоящее время в distributed.net идет работа по расшифровке фразы, закодированной с 64-битным ключом (RC5-64). С момента начала проекта в нем зарегистрировались 191 тыс. человек. Достигнута скорость перебора, равная 75 млрд. ключей в секунду (всего требуется проверить 264 ключей). За решение этой задачи RSA предлагает приз в $10 тыс.

Заключение

Высокопроизводительные недорогие кластеры являются прекрасной аппаратной платформой для серверов крупномасштабных информационных систем. В случае обработки неоднородных данных и разнородных информационных запросов динамическое распараллеливание алгоритмов на низком уровне вместе с автоматической поддержкой отказоустойчивости и кэширования, которые обеспечиваются системой GRACE, создают уникальные условия для построения сложных высокопроизводительных систем на базе глобальных и локальных вычислительных сетей.

Размещено на Allbest.ru