Грид — син Інтернету

З листа до редакції:

«Який мінімальний внесок необхідний, щоб НДІ став учасником гриду в Україні?»

Відповідь доктора фізико-математичних наук Євгена Мартинова (ІТФ НАНУ): «Потрібні два сервери: управляючий та обчислювальний і наявність оптоволокна зі швидкістю 5 Мгбітів на секунду. Все це можна організувати, маючи для початку близько 100 тисяч гривень».

Слово «грид» дедалі частіше вимовляють у стінах установ Національної академії наук України. Нещодавно в Інституті металофізики НАНУ пройшов семінар, на якому Євген Мартинов виклав сучасний стан і перспективи використання грид-технологій в Україні.

«Грид» перекладається з англійської як «решітка». Сама його поява чимось нагадує народження понад століття тому електромереж. У той час кожний більш-менш великий споживач електроенергії будував для себе електростанцію. Це було дорого та незручно. Потреба зробити постачання електрики більш надійним призвела до появи електричних мереж, які могли в міру необхідності швидко перекидати електроенергію з одного місця в інше.

Грид являє собою потужне розгалужене обчислювальне середовище, яке у разі перевантажень пересилає вирішення завдання у вільні кластери. Фактично це подальша еволюція Інтернету, що відкриває доступ користувачу до потужностей десятків тисяч комп’ютерів на будь-якій території, яка бере участь у гриді. Тепер завдання можна розбити на частини та вирішувати на розподілених процесорах у будь-якому місці. І байдуже — по сусідству чи в іншій країні розподілений ресурс: користувач може перебувати в одному місці, завдання виконуватися в другому, бази даних — у третьому. Важливо мати швидкісні канали зв’язку між окремими елементами мережі.

Сьогодні у світі працює понад півмільярда комп’ютерів. Проте використовуються вони лише на 15 відсотків. Грид дозволяє виправити це становище, задіюючи вільні ресурси в потужних програмах. У грид-системах створюються об’єднання, які дістали назву віртуальних організацій (ВО). Мабуть, найпотужнішою та відомою у світі є ВО у ЦЕРНі WLCG (//lcg.web.cern.ch). У ній об’єднані десятки тисяч потужних комп’ютерів, завдання яких — опрацьовувати й аналізувати небувалий обсяг експериментальних даних, які незабаром надходитимуть з прискорювача.

Уявлення про потік інформації, який хлине тільки від одного експерименту (а в ЦЕРНі чотири експериментальні установки, що працюють паралельно), дає такий приклад: для збереження цієї інформації буде потрібно 14 тисяч кілограмів дисків!

А щоб опрацьовувати цей гігантський потік, грид об’єднає кластери всіх фізичних інститутів світу. На щастя, коли десь трапиться збій, у такій грид-системі легко поміняти виконавців простим перемиканням. Підраховано, якби не було гриду, на вирішення деяких завдань пішло б понад 100 років! Якщо ж їх розподіляють на безліч обчислювальних об’єктів у різних країнах, час скоротиться до кількох годин.

Грид розвивається набагато швидше, ніж Інтернет. Головні країни світу швидко нарощують свої обчислювальні потужності. Приміром, у Японії створюються два спеціальні центри тільки для обслуговування нанотехнологій. Якщо у Європі в 2003 році на розвиток гриду було витрачено 250 млн. доларів, то в 2008 році — вже п’ять мільярдів доларів.

Паралельно з фізиками грид почав бурхливо розвиватися й іншими науками: астрофізиками, біологами, представниками нанотехнологій. З’явився навіть спеціальний термін — електронні науки — для тих напрямів, які потребують особливо потужних обчислень. Грид створює основу для нової організації самої науки, хайтек-виробництв, екології, економіки, соціального життя, більш ефективного управління ресурсами суспільства.

Ще одним центром розвитку гриду в нашій країні став Інститут теоретичної фізики НАНУ (//uag.bitp.kiev.ua). Сюди звістку про нововведення привіз із ЦЕРНу професор Г.Зинов’єв. Ідея була підтримана колегами, директором інституту академіком А.Завгороднім. Фізики-теоретики правильно зорієнтували розвиток гриду в Україні не тільки на завдання фізики високих енергій, а й на вирішення більш широкого кола проблем, що дозволяють розвинути ефективне міжнародне співробітництво в різноманітних сферах людської діяльності.

До квітня 2006 року була розроблена концепція грид-структури НАН України. ІТФ через оптоволоконний канал зв’язку дістав вихід в академічну інтернет-мережу УАРНЕТ. Відразу ж почали вирішуватися перші завдання, що надходять із кластеру з ЦЕРНу та з інших країн світу. Грид-вузол одержав сертифікат грид-організації, яка обслуговує експеримент ALICE у ЦЕРНі. Поки сертифікація українських грид-вузлів відбувається в Інституті теоретичної фізики, але планується перехід на міжнародні стандарти й доступ у світовий грид.

Першу перевірку на міцність нервів грид-вузол Інституту теоретичної фізики мав відразу після відкриття, піддавшись атаці хакерів. Її успішно відбили. На щастя, грид працює в Ліноксі й небезпека зіштовхнутися з подібними пригодами тут менша. До того ж користувачі гриду приділяють велику увагу захисту.

На сьогодні вже десятки інститутів НАНУ входять в українську грид-систему. За два мільйони гривень для неї закуплене ліцензійне програмне забезпечення для використання в грид-системі.

Триває побудова грид-вузлів і платформ доступу в грид в інститутах із тим, щоб кожний співробітник міг запустити своє завдання в мережу. Вже зареєстровано 20 грид-вузлів інститутів, до них приєднався і Дитячий кардіологічний центр МОЗ України. Це відкриває зовсім нові перспективи перед медициною: лікар на своєму комп’ютері в кабінеті, приміром, може переглянути всі рентгени й аналізи від часу народження пацієнта, дістати консультацію зі світових медичних центрів.

Паралельно дуже інтенсивно тривав розвиток гриду в Національному технічному університеті (проект УРАН—GEANT у НТТУ «КПІ»). Робляться спроби найближчим часом об’єднати всі системи в єдиний національний грид і ввійти в Європейську грид-систему.

Найближчим часом уряд має намір виділити 100 млн. гривень на національну грид-ініціативу. «Без розвитку власної національної грид-мережі та участі у світовому гриді, — підбив підсумок семінару директор Інституту металофізики, академік Анатолій Шпак, — подальше заняття наукою в нинішньому світі просто втрачає сенс».