GRID-технологии
Немного истории
Первые опыты в области Grid -технологий связаны с расчетами экспериментов в ядерной физике. Считается, что этот опыт вообще стал базой формирования World Wide Web, WWW — Всемирной Паутины. С ним связывают имя: Тим Бернес-Ли. Перед этим ученым была поставлена задача найти способ, который позволил бы ученым, участвующим в экспериментах на Большом адронном коллайдере, обмениваться данными и представлять результаты их обработки на всеобщее обсуждение. Многие физики, большую часть времени находящиеся в своих научных институтах, тоже хотели полноправно участвовать в анализе данных.
Тим Бернес-Ли предложил создать в Европейской организации ядерных исследований (CERN) систему распределенного информационного обеспечения, основанную на использовании гипертекста и способную объединить научные центры всей Земли. Были написаны специальные программы, установленные на многих компьютерах мира, которые были разбиты на группы, связанные со своим сервером. Эти программы могли работать с единой БД CERN, с помощью дополнительных серверов перерабатывая данные и возвращая результаты в единую БД.
В 1990 году прототип того, что впоследствии получило название Всемирной Паутины, был создан в CERN, а начиная с 1991 года, первые браузеры и WWW-серверы появились в распоряжении ядерных физиков всего мира. Широкое распространение сразу же получили язык HTML и протокол HTTP.
Однако теоретическое обобщение опыта CERN и развитие идеи WWW в область современного представления о будущей сети Grid, было сделано американскими учеными Яном Фостером и Карлом Кессельманомe2 Forster I., Kesselman K., "The Grid: Blueprint for a New Computing Infrastructure". Morgan Kaufmann, 1998.. По их представлению, Grid действительно является "надстройкой" над Интернетом, предназначенной для распределенных вычислений при решении задач высокой сложности в области науки и технологий.
В отличие от бесструктурной паутины WWW, решетка Grid строго упорядочена. Характерно, что разделения на информационные задачи и задачи вычислительные авторы не предполагают. Пользователь, подключаясь к Grid, получает доступ к миллионам компьютеров, как для вычислений, так и для хранения данных, добытых в результате решения, и для размещения огромных массивов информации. Первостепенное внимание уделяется проблемам безопасности, анонимности, секретности.
Grid-технологии решения информационных задач
Уже известны разработки3 Ривкин М. ORACLE и коммерческая GRID, http://mrivkin.narod.ru., поддерживающие сложные распределенные базы данных для многоканального использования. Одним из проектов является разработка Oracle 10G, предназначенная для реализации коммерческой Grid-системы. Ее механизмы поддерживают следующие подсистемы и функции:
- Grid хранения данных;
- Grid серверов БД;
- Grid серверов приложений;
- Средства самонастройки узлов БД;
- Систему управления Grid;
- Средства для разделения информации между узлами Grid.
Проанализируем, что из изложенного в данном курсе материала о параллельных информационных технологиях можно использовать в рамках рассматриваемого направления исследований.
Прежде всего, предполагая, что целью исследований является не просто сервисная поддержка, а оптимизация информационного обслуживания, необходимо сформулировать критерий оптимизации. Логично выбрать таким критерием минимум среднего времени выполнения единичного запроса с учетом времени его обработки поисковой системой.
Но ведь именно в таком свете представляется проблема минимизации времени обращения к базе данных, изложенная в "Применение SPMD-технологии при построении сетевых баз данных с циркулирующей информацией" ! И там математически, на основе теории массового обслуживания, доказано, что активизация совокупной памяти БД посредством "встречной" циркуляции сегментов не только обеспечивает синхронизацию независимого многоканального доступа, но, главное, способствует медленному, вполне приемлемому росту времени выполнения запроса в зависимости от роста числа абонентов. (В противном случае это время быстро стремится к бесконечности.)
Было показано, что одним из методов построения БД с циркулирующей информацией является объединение серверов в единую замкнутую систему — в "кольцо", по которому циркулируют сегменты этой базы. Абоненты же жестко связаны со своими серверами, обеспечивая распределенные, примерно равные, потоки запросов на каждый сервер. По каждому запросу должно учитываться среднее время ожидания нужного сегмента за счет его циркуляции.
Тогда можно себе представить следующую схему функционирования гипотетической Ассоциации Web-серверов (рис. 13.1), объединенных на основе гигантской совокупной базы данных, мирового (или хотя бы корпоративного) масштаба. Учитывая все возрастающую мощность серверов и, главное, — средств передачи данных, можно уже сегодня ожидать значительного сокращения числа отказов при выполнении запросов, требующих сложного многоступенчатого трафика, зависящего от пропускной способности многих промежуточных пунктов.
