برای مشاهده این لینک/عکس می بایست عضو شوید ! برای عضویت اینجا کلیک کنید

منبع:عصر شبکه


اگر همه چيز مطابق برنامه پيش برود، سال آينده بزرگ‌ترين ماشين علمي‌اي كه تاكنون ساخته شده است، در مجتمع زيرزميني پرپيچ و خمي در سوئيس، نزديك ژنو، به بهره‌برداري خواهد رسيد. تصادم‌گر بزرگ هادرون ‌(LHC) كه در عمق بيش از صد متري زير زمين قرار دارد، دو باريكه پروتون را در جهت‌هاي مخالف هم در يك تونل دايره‌اي 27 كيلومتري شتاب خواهد داد. اين دو باريكه، در حالي كه تقريباً به سرعت نور رسيده‌اند، به صورت متقابل (شاخ به شاخ) با هم برخورد مي‌كنند و رگباري از بقاياي زيراتمي را توليد مي‌كنند كه دانش‌پيشگان انتظار دارند ذراتي مرموز را كه قبلاً هرگز مشاهده نشده‌اند، در ميان آن‌ها بيابند. اين امر مي‌تواند منجر به تغيير در درك بنيادي ما از جهان گردد. دست‌كم، اميد است كه چنين شود. پژوهشگران سازمان تحقيقات هسته‌اي اروپا (سرن)، جايي كه LHC به بهره‌برداري خواهد رسيد، مي‌دانند كه يافتن ذرات مادي گريزاني كه آن‌ها در جست‌وجويش هستند، كار بسيار دشواري خواهد بود. براي يافتن اين ذرات، پژوهشگران بايد توده‌هاي مهيبي از داده‌هاي مربوط به برخوردها را غربال نمايند: انتظار مي‌رود فوران داده‌ها در LHC به طور متوسط، سالانه به پانزده ميليون گيگابايت برسد؛ اين مقدار بيشتر از ميزان داده‌اي است كه براي پر كردن شش دي‌وي‌دي استاندارد در دقيقه لازم است. به اين ترتيب مرتب كردن و تحليل نمودن اين كوه داده‌ها كاري است فراتر از توان هر ابركامپيوتري در جهان. پس در همان حال كه تيم LHC براي تكميل نمودن ماشين غول‌پيكر زيرزميني در تكاپو است، روي سطح زمين گروه ديگري از فيزيك‌پيشگان و متخصصان علوم كامپيوتر در حال حل نمودن مسئله‌اي مستقل هستند: فراهم آوردن زيرساختي محاسباتي‌ كه از پس سيلاب داده‌هاي LHC برآيد. راه‌حلي كه آنان يافته‌اند مجموعه‌اي پهناور از كامپيوترهاي قدرتمند كه حدوداً در دويست مركز پژوهشي در سراسر دنيا گسترده‌اند و به گونه‌اي مرتبط و پيكربندي شده‌اند كه همچون يك سيستم واحد پردازش موازي كار كنند. اين نوع زيرساخت يك گريد پردازشي (computing grid) خوانده مي‌شود.



منبع: IEEE Spectrum - جولا‌ي 2006


شبكه‌هاي گريد محاسباتي در اواخر دهه 1990 به عنوان جايگزيني پيشنهادي براي سوپركامپيوترهاي متداول پديدار شدند تا به حل مسائل خاصي بپردازند كه مستلزم محاسبات عددي انبوه و دسترسي به حجم بيشتري از داده‌هاي توزيع‌يافته بودند.

ايده اصلي اين بود كه با شبكه‌هايي كه به قدر كافي سريع باشند و با بهره‌گيري از نرم‌افزار مناسب، گروه‌هاي تحقيقاتي متعدد كه از لحاظ جغرافيايي نيز پراكنده بودند، مي‌توانستند منابع پردازشي و منابع مديريت داده‌هاي خود را در قالب سيستمي واحد به اشتراك بگذارند و بدين ‌صورت اين سيستم توانايي درگير شدن با مسائلي را داشته‌ باشد كه از عهده هر يك از اين گروه‌ها به تنهايي، خارج بود.

پژوهشگران اميد داشتند چنين گريدهايي همان كاري را براي توان محاسباتي انجام دهند كه شبكه‌هاي توزيع برق براي الكتريسيته انجام مي‌دهند: توان محاسباتي را همه جا در دسترس قرار دهند؛ فقط كامپيوتر شخصي خود را به يك شبكه گريد متصل كنيد و به صورت بي‌درنگ به قدرت پردازشي عظيمي با بهايي قابل قبول دسترسي داشته‌ باشيد.

هنوز به‌طور كامل به آن هدف نرسيده‌ايم. امروزه، اگرچه گريدها در همه جا گسترده شده‌اند، اغلب آن‌ها سيستم‌هايي تخصصي هستند كه فقط براي گروه‌هاي خاصي از پژوهشگران در شاخه‌هايي مانند فيزيك انرژ‌ي‌هاي بالا، تحقيقات ژنتيكي و مانيتورينگ زمين‌لرزه قابل دسترسي هستند. به اين ترتيب، چگونه مي‌توانيم گريدها را به ابزارهاي روزمره پژوهشي تبديل كنيم كه در شاخه‌هاي علمي و فني متنوع‌‌تري از آن‌ها بهره‌برداري گردد؟

اين پرسشي است كه سرن و دانشگاه‌هاي همكار آن، آژانس‌هاي تحقيقاتي و شركت‌ها، اميدوارند به آن پاسخ دهند. بيشتر اين سازمان‌ها در اروپا قرار دارند. البته برخي هم در ايالات متحده، آسيا و آمريكاي لاتين هستند. آن‌ها به اين منظور مي‌خواهند از تجربه گريد LHC به‌عنوان پايه‌اي براي ايجاد يك زيرساخت عظيم جهاني گريد بهره ببرند. اين گروه كه توسط سرن هدايت مي‌گردد، مي‌كوشد اين گريد جديد جهاني را به ابزاري تبديل كند كه توانايي حل مسائل بسيار متنوعي را در حوزه علوم، مهندسي و صنعت داشته‌ باشد.

اين طرح كه سرمايه آن توسط اتحاديه اروپا تأمين مي‌شود، «توانمند ساختن گريدها براي (استفاده در) EsciencE» يا EGEE ناميده مي‌شود. در پس اين نام اختصاريِ زمخت، تلاش‌هاي بلندپروازانه‌اي در جريان است (كادر پايين با عنوان «جهاني شدن» را ببينيد).

گريد EGEE هم‌اكنون توان پردازشي بيش از بيست هزار پردازنده مركزي، توان ذخيره‌سازي‌ بيش از پنج ميليون گيگابايت - البته بر مبناي پيش‌بيني‌ها حجم ديتاي LHC به سرعت در حال افزايش است - و شبكه‌اي جهاني كه بيش از دويست پايگاه در جاهايي مثل پاريس، مسكو، تايپه و شيكاگو را به هم متصل مي‌سازد را با يكديگر درآميخته است.

اين گريد هم‌اكنون در حال كار با داده‌هاي امتحاني براي آزمايش‌هاي LHC (كادر «انفجار بزرگ داده‌ها» در صفحه بعد را ببينيد) و همچنين براي يك دوجين كاربردهاي مختلف در زمينه‌هايي مانند اخترفيريك، تصويربرداري پزشكي، بيوانفورماتيك، مطالعات جوي، اكتشاف نفت و گاز، تحقيقات دارويي و پيش‌بيني مالي است. اين شبكه در حال حاضر بزرگ‌ترين گريد علمي همه‌‌منظوره است و هر ماه هم بزرگ‌تر مي‌شود.

به نظر مي‌رسد گريدها قسمتي طبيعي از سير تكاملي محاسبات توزيع‌‌يافته باشند. اگر به بعضي از سوپركامپيوترهاي نخستين بنگريد، اين ماشين‌ها شامل كابينت‌هايي، هر يك به اندازه يك يخچال بودند كه بار كاري محاسبات را ميان چندين پردازنده تقسيم مي‌كردند.

سپس كلاسترها (شبكه‌هاي خوشه‌مانند) آمدند كه شامل گروه‌هايي از كامپيوترهاي نسبتاً ارزان و با اندازه‌ كوچك‌تر بودند (معمولاً كامپيوترهايي شخصي با سيستم‌عامل لينوكس) كه سيستم‌هاي پردازش موازي وسيعي را تشكيل مي‌دادند كه در تمامي اتاق‌ها، ساختمان‌ها و حتي محوطه‌هاي دانشگاهي گسترده مي‌شدند. اما با افزايش سرعت و كاهش قيمت شبكه‌هاي كامپيوتري، برخي از محققان دريافتند كه حتي اجتماعي ناهمگون‌تر و پراكنده‌تر از كامپيوترها را نيز مي‌توان براي اين منظور مورد استفاده قرار داد.

اين پژوهشگران زيرساختي را براي خود مجسم مي‌كردند كه بر خلاف سوپركامپيوترها يا كلاسترها، تحت مالكيت، مديريت و استفاده چندين سازمان باشد. همچنين به جاي طراحي يكپارچه سخت‌افزار و نرم‌افزار، اين زير ساخت روي چند نوع مختلف سيستم‌عامل، سيستم‌فايلي و فناوري‌هاي شبكه كار كند. به اين ترتيب ايده محاسبات گريد به وجود آمد و گروهي از پيشگامان گريد، شروع به فعاليت براي محقق ساختن اين روِيا نمودند.

ايان فاستر، از آزمايشگاه ملي آرگون در ايلي‌نوي، و كارل كسلمن، از دانشگاه كاليفرنياي جنوبي در لس‌انجلس، در زمره اين پيشگامان بودند. اين دو در سال 1998 كتابي را با عنوان «گريد: طرح كلي يك زيرساخت محاسباتي جديد» (انتشارات مورگان كافمن) منتشر ساختند كه فوراً به مرجع اصلي اين حيطه نو تبديل گشت.

دست‌كم در حد نظريه، گريدها شامل همه نوع سيستم هستند: سوپركامپيوترها، كلاسترهاي غول‌آسا، كامپيوترهاي شخصي روميزي، و همچنين ادوات ذخيره‌سازي، بانك‌هاي اطلاعاتي، حسگرها و ادوات علمي. اما اگرچه بسياري از پروژه‌هاي گريد به سمت اين گوناگوني اجزا پيش مي‌روند، بيشتر آن‌ها هنوز بر گرد مجموعه‌اي همگن‌تر از سيستم‌ها مجتمع شده‌اند.

برای مشاهده این لینک/عکس می بایست عضو شوید ! برای عضویت اینجا کلیک کنید گريد EGEE عمدتاً شامل چندين كلاستر از كامپيوترهاي شخصي است (بعضي از مؤسسه‌ها يك دوجين كامپيوتر دارند و برخي چند هزار) كه به انبوهي از سرورهاي ديسك و سيلوهاي نوار مغناطيسي اختصاص‌يافته‌اي متصل هستند كه براي بك‌آپ‌گيري و ذخيره‌سازي طولاني‌مدت داده‌ها به كار مي‌روند.

اين گريد براي توزيع كردن كارهاي محاسباتي ميان كلاسترهايي كه متعلق به گروه‌هاي مختلف هستند، متكي به اينترنت و شبكه‌هاي تحقيقاتي پرسرعت اختصاصي است؛ چنانكه گويي تمام اين ماشين‌ها در يك اتاق قرار داشته ‌باشند.

از ميان شبكه‌هاي EGEE، مهم‌ترين آن‌ها كه Gant2eG نام دارد، يك زيرساخت آكادميك شبكه‌اي فيبرنوري است كه 34 كشور اروپايي را به هم متصل مي‌كند و اتصالاتي با شبكه‌هاي تحقيقاتي مشابه در ساير نقاط جهان دارد.

هنوز توان محاسباتي خالص بعضي از سوپركامپيوترها بيشتر از توان EGEE است. اما روزي اين وضعيت مي‌تواند تغيير كند و اين بستگي به آن دارد كه اين گريد با چه سرعتي رشد كند و با چه سرعتي بتواند نيروهايش را با ساير گريدهاي اصلي ملي و بين‌المللي متحد سازد.

براي نمونه، گريد Open Science كه در ايالا‌ت‌متحده پايه‌گذاري شده و تاكنون تعداد زيادي ديتاسنتر در بيش از پنجاه مؤسسه را به يكديگر متصل كرده است، از بسياري جهات مشابه گريد ايجاد شده در اتحاديه اروپا است و به زودي قابليت همكاري با EGEE را خواهد يافت.

در ژاپن، پروژه‌اي با نام «طرح گريد تحقيقاتي ملي» در حال توسعه گريدي براي علوم طبيعي است كه بسيار شبيه EGEE است و همكاري ميان اين دو پروژه آغاز شده‌است.

اما حقيقت آن است كه چنين گريدهايي، حتي هنگامي كه به يكديگر متصل شوند، هنوز نمي‌توانند جاي سوپركامپيوترها را بگيرند. برخي از مسائل، مانند انواع خاصي از شبيه‌سازي‌هاي آب و هوا، چنان محاسبات درهم پيچيده‌اي دارند كه پردازنده‌هاي متعدد يك سوپركامپيوتر بايد براي حل آن‌ها با سرعتي خارق‌العاده داده‌ها را با هم مبادله نمايند و اين قابليتي است كه دستيابي به آن براي گريدها دشوار است.

هدف گريدهايي مانند EGEE چيزي است كه پردازش با توان عملياتي بالا خوانده مي‌شود؛ يعني سر و كار داشتن با مقادير زيادي محاسبات مشابه، اما مستقل. به بيان ديگر، بهترين بهره از گريدها در مسائلي حاصل مي‌شود كه مي‌توانند به تعداد زيادي قطعات كوچك‌تر تقسيم شده و به طور موازي مورد پردازش قرار گيرند.

اگرچه گريدها عمدتاً ابزاري براي پژوهش‌هاي آكادميك باقي مي‌مانند، گام‌هاي بلندي نيز به سوي جهان تجارت برداشته‌اند. خيلي از شركت‌هاي بزرگ بعد از سرمايه‌گذاري‌هاي تكنولوژيكي براي بهره گرفتن از آن در تجارت الكترونيكي، مديريت روابط با مشتري و سيستم‌هاي زنجيره منابع، اكنون گريدهاي محاسباتي را در صدر فهرست ملزومات خود قرار مي‌دهند.

از نخستين مؤسساتي كه چنين تصميمي اتخاذ نموده‌اند، مؤسسات مالي هستند كه برخي از آن‌ها از گريدها براي انجام تحليل‌هاي پيچيده ريسك استفاده مي‌كنند. شركت‌هاي دارويي نيز گريدها را براي مطالعه آثار داروهاي جديد به كار مي‌برند.
برای مشاهده این لینک/عکس می بایست عضو شوید ! برای عضویت اینجا کلیک کنید
جهاني شدن
پروژه EGEE در سال 2004 با مشارکت چهل پايگاه که بيشتر آن‌ها در اروپا بودند، آغاز شد. اين پروژه هم‌اکنون شرکايي دارد که حدوداً در دويست پايگاه و تقريباً در چهل کشور در سراسر جهان قرار دارند (نقاط روي نقشه). تعداد CPUها و ظرفيت ذخيره‌سازي گريد (که بر حسب ترابايت نوشته شده) به طور مداوم در نوسان هستند. ارقام مندرج در اين شکل مربوط به مقادير مقطعي در ماه مي 2006 هستند.