กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 12 นาที

การประมวลผลแบบกริด

การประมวลผลแบบกริดคือการใช้ทรัพยากรคอมพิวเตอร์ ที่กระจายอยู่เป็นวงกว้าง เพื่อให้บรรลุเป้าหมายร่วมกัน...

การประมวลผลแบบกริด

การประมวลผลแบบกริดคือการใช้ทรัพยากรคอมพิวเตอร์ ที่กระจายอยู่เป็นวงกว้าง เพื่อให้บรรลุเป้าหมายร่วมกัน กริดคอมพิวเตอร์สามารถคิดได้ว่าเป็นระบบกระจายที่มีภาระงานที่ไม่โต้ตอบกันซึ่งเกี่ยวข้องกับไฟล์จำนวนมาก การประมวลผลแบบกริดแตกต่างจากระบบประมวลผลประสิทธิภาพสูงแบบดั้งเดิม เช่น การประมวลผล แบบคลัสเตอร์ตรงที่คอมพิวเตอร์แบบกริดแต่ละโหนดถูกตั้งค่าให้ทำงาน/แอปพลิเคชันที่แตกต่างกัน คอมพิวเตอร์แบบกริดยังมีแนวโน้มที่จะมีความหลากหลายและกระจายตัวทางภูมิศาสตร์มากกว่า (ดังนั้นจึงไม่ได้เชื่อมต่อกันทางกายภาพ) เมื่อเทียบกับคอมพิวเตอร์แบบคลัสเตอร์[ 1 ]แม้ว่ากริดเดียวอาจถูกจัดสรรให้กับแอปพลิเคชันเฉพาะ แต่โดยทั่วไปแล้วกริดจะถูกใช้เพื่อวัตถุประสงค์ที่หลากหลาย กริดมักถูกสร้างขึ้นด้วย ไลบรารีซอฟต์แวร์ มิดเดิลแวร์ กริดอเนกประสงค์ ขนาดของกริดอาจมีขนาดใหญ่มาก[ 2 ]

ระบบกริดเป็นรูปแบบหนึ่งของการประมวลผลแบบกระจายประกอบด้วยคอมพิวเตอร์ จำนวนมาก ที่เชื่อมต่อกันอย่างหลวมๆ ผ่าน เครือข่าย เพื่อทำงานร่วมกันในการทำงานขนาดใหญ่ สำหรับบางแอปพลิเคชัน การประมวลผลแบบกระจายหรือแบบกริดสามารถมองได้ว่าเป็นรูปแบบพิเศษของ การประมวลผลแบบขนานซึ่งอาศัยคอมพิวเตอร์ที่สมบูรณ์ (พร้อมซีพียู หน่วยเก็บข้อมูล แหล่งจ่ายไฟ อินเทอร์เฟซเครือข่าย ฯลฯ) ที่เชื่อมต่อกับเครือข่ายคอมพิวเตอร์ (ส่วนตัวหรือสาธารณะ) ผ่านอินเทอร์เฟซเครือข่าย ทั่วไป เช่นอีเธอร์เน็ตซึ่งแตกต่างจากแนวคิดดั้งเดิมของซูเปอร์คอมพิวเตอร์ ที่มีโปรเซสเซอร์จำนวนมากเชื่อมต่อกันด้วย บัสคอมพิวเตอร์ความเร็วสูงในพื้นที่เทคโนโลยีนี้ถูกนำไปใช้กับปัญหาทางวิทยาศาสตร์ คณิตศาสตร์ และวิชาการที่ต้องใช้การคำนวณอย่างเข้มข้น ผ่านการประมวลผลโดยอาสาสมัครและยังใช้ในองค์กรเชิงพาณิชย์สำหรับแอปพลิเคชันที่หลากหลาย เช่นการค้นพบยาการพยากรณ์ทางเศรษฐกิจการวิเคราะห์แผ่นดินไหวและ การประมวลผลข้อมูล สำนักงานเบื้องหลังเพื่อสนับสนุนอีคอมเมิร์ซและบริการเว็บ

การประมวลผลแบบกริดเป็นการรวมคอมพิวเตอร์จากโดเมนการบริหารหลายแห่งเข้าด้วยกันเพื่อให้บรรลุเป้าหมายร่วมกัน[ 3 ]เพื่อแก้ปัญหางานเดียว และอาจหายไปอย่างรวดเร็วเช่นกัน ขนาดของกริดอาจแตกต่างกันไปตั้งแต่ขนาดเล็ก—จำกัดอยู่เฉพาะเครือข่ายเวิร์กสเตชันคอมพิวเตอร์ภายในองค์กร เช่น—ไปจนถึงการทำงานร่วมกันขนาดใหญ่ในที่สาธารณะข้ามบริษัทและเครือข่ายจำนวนมาก “แนวคิดของกริดที่จำกัดอาจเรียกว่าความร่วมมือภายในโหนด ในขณะที่แนวคิดของกริดที่ใหญ่กว่าและกว้างกว่าอาจหมายถึงความร่วมมือระหว่างโหนด” [ ​​4 ]

การประสานงานแอปพลิเคชันบนระบบกริดอาจเป็นงานที่ซับซ้อน โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อต้องประสานงานการไหลของข้อมูลข้ามทรัพยากรการประมวลผล แบบกระจาย ระบบ เวิร์กโฟลว์บนกริดได้รับการพัฒนาขึ้นมาในฐานะรูปแบบเฉพาะของระบบจัดการเวิร์กโฟลว์ที่ออกแบบมาโดยเฉพาะเพื่อประกอบและดำเนินการชุดขั้นตอนการคำนวณหรือการจัดการข้อมูล หรือเวิร์กโฟลว์ ในบริบทของกริด

การเปรียบเทียบระบบกริดและซูเปอร์คอมพิวเตอร์แบบดั้งเดิม

การประมวลผลแบบ "กระจาย" หรือ "กริด" โดยทั่วไปเป็นการ ประมวลผลแบบขนานชนิดพิเศษที่อาศัยคอมพิวเตอร์แบบครบชุด (พร้อม CPU ในตัว หน่วยเก็บข้อมูล แหล่งจ่ายไฟ อินเทอร์เฟซเครือข่าย ฯลฯ) ที่เชื่อมต่อกับเครือข่าย (ส่วนตัว สาธารณะ หรืออินเทอร์เน็ต ) โดยใช้อินเทอร์เฟซเครือข่าย ทั่วไป ซึ่งทำให้ฮาร์ดแวร์ทั่วไปมีประสิทธิภาพมากกว่าการออกแบบและสร้างซูเปอร์คอมพิวเตอร์แบบกำหนดเองจำนวนน้อย ซึ่งมีประสิทธิภาพต่ำกว่า ข้อเสียเปรียบหลักด้านประสิทธิภาพคือโปรเซสเซอร์ต่างๆ และพื้นที่จัดเก็บข้อมูลในพื้นที่ไม่มีการเชื่อมต่อความเร็วสูง ดังนั้นการจัดเรียงนี้จึงเหมาะสำหรับแอปพลิเคชันที่สามารถดำเนินการคำนวณแบบขนานหลายรายการได้อย่างอิสระ โดยไม่จำเป็นต้องสื่อสารผลลัพธ์ระหว่างโปรเซสเซอร์[ 5 ]ความสามารถในการปรับขนาดระดับสูงของกริดที่กระจายทางภูมิศาสตร์โดยทั่วไปเป็นที่น่าพอใจ เนื่องจากความต้องการการเชื่อมต่อระหว่างโหนด ต่ำ เมื่อเทียบกับความจุของอินเทอร์เน็ตสาธารณะ[ 6 ]

นอกจากนี้ ยังมีความแตกต่างบางประการระหว่างการเขียนโปรแกรมสำหรับซูเปอร์คอมพิวเตอร์และการเขียนโปรแกรมสำหรับระบบประมวลผลแบบกริด การเขียนโปรแกรมให้ทำงานในสภาพแวดล้อมของซูเปอร์คอมพิวเตอร์นั้นอาจมีค่าใช้จ่ายสูงและยากลำบาก เนื่องจากซูเปอร์คอมพิวเตอร์อาจมีระบบปฏิบัติการที่กำหนดเอง หรือต้องการให้โปรแกรมจัดการกับ ปัญหา การ ทำงานพร้อม กัน หากปัญหาใดสามารถประมวลผลแบบขนานได้อย่างเหมาะสม โครงสร้างพื้นฐานแบบกริดที่ “บาง” จะช่วยให้โปรแกรมแบบสแตนด์อโลนทั่วไป สามารถทำงานบนเครื่องหลายเครื่องได้ หากเป็นส่วนที่แตกต่างกันของปัญหาเดียวกัน ทำให้สามารถเขียนและแก้ไขข้อผิดพลาดบนเครื่องทั่วไปเพียงเครื่องเดียว และขจัดความซับซ้อนที่เกิดจากการทำงานหลายอินสแตนซ์ของโปรแกรมเดียวกันในหน่วยความจำและพื้นที่จัดเก็บข้อมูลที่ใช้ร่วมกันในเวลาเดียวกัน

ข้อควรพิจารณาและรูปแบบการออกแบบ

คุณสมบัติอย่างหนึ่งของระบบโครงข่ายกระจายศูนย์คือ สามารถสร้างขึ้นจากทรัพยากรการประมวลผลที่เป็นของบุคคลหรือองค์กรเดียวหรือหลายแห่ง (เรียกว่าโดเมนการบริหารจัดการ หลายแห่ง ) ซึ่งสามารถอำนวยความสะดวกในการทำธุรกรรมเชิงพาณิชย์ เช่นการประมวลผลแบบยูทิลิตี้หรือทำให้การสร้างเครือข่ายการประมวลผลโดยอาสาสมัคร ทำได้ง่ายขึ้น

ข้อเสียอย่างหนึ่งของฟีเจอร์นี้คือ คอมพิวเตอร์ที่ทำการคำนวณจริงอาจไม่น่าเชื่อถือทั้งหมด ดังนั้นผู้ออกแบบระบบจึงต้องมีมาตรการป้องกันความผิดพลาดหรือผู้ไม่ประสงค์ดีที่อาจทำให้เกิดผลลัพธ์ที่ผิดพลาด ไม่ถูกต้อง หรือทำให้เข้าใจผิด และป้องกันไม่ให้ระบบถูกใช้เป็นช่องทางโจมตี ซึ่งมักเกี่ยวข้องกับการสุ่มมอบหมายงานให้กับโหนดต่างๆ (โดยสันนิษฐานว่ามีเจ้าของที่แตกต่างกัน) และตรวจสอบว่าอย่างน้อยสองโหนดที่แตกต่างกันรายงานคำตอบเดียวกันสำหรับหน่วยงานที่กำหนด ความไม่สอดคล้องกันจะระบุโหนดที่ทำงานผิดพลาดและโหนดที่เป็นอันตราย อย่างไรก็ตาม เนื่องจากขาดการควบคุมส่วนกลางเหนือฮาร์ดแวร์ จึงไม่มีวิธีใดที่จะรับประกันได้ว่าโหนดจะไม่หลุดออกจากเครือข่ายในเวลาสุ่ม โหนดบางโหนด (เช่น แล็ปท็อปหรือ ลูกค้าอินเทอร์เน็ต แบบ dial-up ) อาจพร้อมสำหรับการคำนวณ แต่ไม่สามารถสื่อสารผ่านเครือข่ายได้ในช่วงเวลาที่ไม่สามารถคาดเดาได้ ความผันแปรเหล่านี้สามารถรองรับได้โดยการมอบหมายหน่วยงานขนาดใหญ่ (ซึ่งจะช่วยลดความจำเป็นในการเชื่อมต่อเครือข่ายอย่างต่อเนื่อง) และมอบหมายหน่วยงานใหม่เมื่อโหนดใดโหนดหนึ่งไม่สามารถรายงานผลลัพธ์ได้ภายในเวลาที่คาดไว้

ปัญหาความเข้ากันได้ทางสังคมอีกชุดหนึ่งในช่วงแรกของการประมวลผลแบบกริดเกี่ยวข้องกับเป้าหมายของนักพัฒนากริดในการนำนวัตกรรมของพวกเขาไปไกลกว่าขอบเขตเดิมของการประมวลผลประสิทธิภาพสูงและข้ามขอบเขตวินัยไปสู่สาขาใหม่ ๆ เช่น ฟิสิกส์พลังงานสูง[ 7 ]

ผลกระทบของความไว้วางใจและความพร้อมใช้งานต่อประสิทธิภาพและความยากในการพัฒนาสามารถส่งผลต่อการตัดสินใจว่าจะติดตั้งระบบบนคลัสเตอร์เฉพาะ บนเครื่องที่ไม่ได้ใช้งานภายในองค์กรที่กำลังพัฒนา หรือบนเครือข่ายภายนอกแบบเปิดของอาสาสมัครหรือผู้รับเหมา ในหลายกรณี โหนดที่เข้าร่วมต้องไว้วางใจระบบส่วนกลางว่าจะไม่ใช้สิทธิ์การเข้าถึงในทางที่ผิด เช่น การแทรกแซงการทำงานของโปรแกรมอื่น การทำลายข้อมูลที่จัดเก็บ การส่งข้อมูลส่วนตัว หรือการสร้างช่องโหว่ด้านความปลอดภัยใหม่ ระบบอื่นๆ ใช้มาตรการเพื่อลดปริมาณความไว้วางใจที่โหนด "ไคลเอ็นต์" ต้องมีต่อระบบส่วนกลาง เช่น การวางแอปพลิเคชันไว้ในเครื่องเสมือน

ระบบสาธารณะหรือระบบที่ครอบคลุมหลายหน่วยงาน (รวมถึงแผนกต่างๆ ในองค์กรเดียวกัน) มักส่งผลให้จำเป็นต้องใช้งานบนระบบที่หลากหลาย โดยใช้ ระบบปฏิบัติการและสถาปัตยกรรมฮาร์ดแวร์ ที่แตกต่างกัน ในหลายๆ ภาษา มักมีการแลกเปลี่ยนระหว่างการลงทุนในการพัฒนาซอฟต์แวร์กับจำนวนแพลตฟอร์มที่สามารถรองรับได้ (และขนาดของเครือข่ายที่เกิดขึ้น) ภาษา โปรแกรมแบบข้ามแพลตฟอร์มสามารถลดความจำเป็นในการแลกเปลี่ยนนี้ได้ แม้ว่าอาจแลกมาด้วยประสิทธิภาพที่ลดลงในแต่ละโหนด (เนื่องจากการตีความในขณะทำงานหรือการขาดการปรับแต่งให้เหมาะสมกับแพลตฟอร์มนั้นๆ) โครงการ มิดเดิลแวร์ ต่างๆ ได้สร้างโครงสร้างพื้นฐานทั่วไปเพื่อให้โครงการทางวิทยาศาสตร์และเชิงพาณิชย์ที่หลากหลายสามารถใช้ประโยชน์จากกริดที่เกี่ยวข้อง หรือเพื่อวัตถุประสงค์ในการตั้งค่ากริดใหม่BOINC เป็นตัวอย่างหนึ่งที่ใช้กันทั่วไปสำหรับโครงการทางวิชาการต่างๆ ที่ต้องการอาสาสมัครจากสาธารณะ ตัวอย่างอื่นๆ จะแสดงไว้ในตอนท้ายของบทความ

อันที่จริง มิดเดิลแวร์สามารถมองได้ว่าเป็นชั้นระหว่างฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์ เหนือมิดเดิลแวร์นั้น ยังต้องพิจารณาถึงด้านเทคนิคอีกหลายด้าน ซึ่งอาจเป็นอิสระจากมิดเดิลแวร์หรือไม่ก็ได้ ตัวอย่างเช่น การจัดการ SLA , ความน่าเชื่อถือและความปลอดภัย, การจัดการ องค์กรเสมือน , การจัดการใบอนุญาต, พอร์ทัล และการจัดการข้อมูล ด้านเทคนิคเหล่านี้อาจได้รับการดูแลในโซลูชันเชิงพาณิชย์ แต่ความก้าวหน้าล้ำสมัยในแต่ละด้านมักพบได้ในโครงการวิจัยเฉพาะด้านที่ศึกษาในสาขานั้นๆ

การแบ่งส่วนตลาดของตลาดการประมวลผลแบบกริด

ในการแบ่งส่วนตลาดการประมวลผลแบบกริด จำเป็นต้องพิจารณาสองมุมมอง ได้แก่ มุมมองด้านผู้ให้บริการและมุมมองด้านผู้ใช้งาน:

ฝั่งผู้ให้บริการ

ตลาดกริดโดยรวมประกอบด้วยตลาดเฉพาะหลายตลาด ได้แก่ ตลาดมิดเดิลแวร์กริด ตลาดแอปพลิเคชันที่รองรับกริด ตลาด การประมวลผลแบบยูทิลิตี้และตลาดซอฟต์แวร์เป็นบริการ (SaaS)

มิดเดิลแวร์สำหรับระบบกริด (Grid middleware ) คือผลิตภัณฑ์ซอฟต์แวร์เฉพาะที่ช่วยให้สามารถแบ่งปันทรัพยากรที่หลากหลายและองค์กรเสมือน (Virtual Organizations) ได้ โดยจะติดตั้งและผสานรวมเข้ากับโครงสร้างพื้นฐานที่มีอยู่ของบริษัทที่เกี่ยวข้อง และทำหน้าที่เป็นชั้นพิเศษคั่นกลางระหว่างโครงสร้างพื้นฐานที่หลากหลายและแอปพลิเคชันของผู้ใช้ มิดเดิลแวร์สำหรับระบบกริดที่สำคัญ ได้แก่ Globus Toolkit , gLiteและUNICORE

ยูทิลิตี้คอมพิวติ้ง หมายถึง การให้บริการประมวลผลแบบกริดและแอปพลิเคชันในรูปแบบบริการ ไม่ว่าจะเป็นกริดแบบเปิด หรือโซลูชันการโฮสติ้งสำหรับองค์กรใดองค์กรหนึ่งหรือองค์กรเสมือน(VO)ผู้เล่นหลักในตลาดยูทิลิตี้คอมพิวติ้ง ได้แก่Sun Microsystems , IBMและHP

แอปพลิเคชันที่รองรับระบบโครงข่ายไฟฟ้า คือแอปพลิเคชันซอฟต์แวร์เฉพาะที่สามารถใช้ประโยชน์จากโครงสร้างพื้นฐานของระบบโครงข่ายไฟฟ้าได้ ซึ่งเป็นไปได้ด้วยการใช้มิดเดิลแวร์ของระบบโครงข่ายไฟฟ้า ดังที่ได้กล่าวไว้ข้างต้น

ซอฟต์แวร์เป็นบริการ (SaaS) คือ “ซอฟต์แวร์ที่เป็นกรรมสิทธิ์ ส่งมอบ และจัดการจากระยะไกลโดยผู้ให้บริการหนึ่งรายหรือมากกว่า” ( Gartner 2007) นอกจากนี้ แอปพลิเคชัน SaaS ยังใช้ชุดโค้ดและคำจำกัดความข้อมูลทั่วไปชุดเดียว มีการใช้งานในรูปแบบหนึ่งต่อหลาย และ SaaS ใช้โมเดลการจ่ายตามการใช้งาน (PAYG) หรือโมเดลการสมัครสมาชิกตามการใช้งาน ผู้ให้บริการ SaaS ไม่จำเป็นต้องเป็นเจ้าของทรัพยากรการประมวลผลเอง ซึ่งจำเป็นต่อการทำงานของ SaaS ดังนั้น ผู้ให้บริการ SaaS อาจใช้ประโยชน์จากตลาดการประมวลผลแบบยูทิลิตี้ ตลาดการประมวลผลแบบยูทิลิตี้จัดหาทรัพยากรการประมวลผลให้กับผู้ให้บริการ SaaS

ฝั่งผู้ใช้

สำหรับบริษัทต่างๆ ที่อยู่ในฝั่งผู้ใช้หรือผู้ต้องการใช้บริการในตลาดกริดคอมพิวติ้งนั้น กลุ่มต่างๆ เหล่านี้มีผลกระทบอย่างมากต่อกลยุทธ์การใช้งานไอทีของพวกเขา กลยุทธ์การใช้งานไอที ตลอดจนประเภทของการลงทุนด้านไอที ล้วนเป็นแง่มุมที่เกี่ยวข้องสำหรับผู้ใช้กริดที่มีศักยภาพ และมีบทบาทสำคัญต่อการนำกริดมาใช้

การกวาดล้าง CPU

การกวาดทรัพยากร CPU , การกวาดทรัพยากรรอบการทำงานหรือการประมวลผลแบบใช้ร่วมกันสร้าง "โครงข่าย" จากทรัพยากรที่ไม่ได้ใช้งานในเครือข่ายของผู้เข้าร่วม (ไม่ว่าจะทั่วโลกหรือภายในองค์กร) โดยทั่วไป เทคนิคนี้จะใช้ประโยชน์ จาก รอบการทำงานคำสั่งที่ 'เหลือ' ซึ่งเกิดจากการไม่ใช้งานเป็นช่วงๆ ที่มักเกิดขึ้นในเวลากลางคืน ระหว่างพักกลางวัน หรือแม้กระทั่งในช่วงเวลาว่าง (ซึ่งค่อนข้างน้อย แต่มีจำนวนมาก) ที่ CPU เดสก์ท็อปสมัยใหม่รอคอยตลอดทั้งวัน ( เมื่อคอมพิวเตอร์กำลังรอการรับส่งข้อมูลจากผู้ใช้ เครือข่าย หรือที่เก็บข้อมูล ) ในทางปฏิบัติ คอมพิวเตอร์ที่เข้าร่วมยังบริจาคพื้นที่จัดเก็บข้อมูลดิสก์ RAM และแบนด์วิดท์เครือข่ายบางส่วน นอกเหนือจากพลังการประมวลผล CPU ดิบด้วย

โครงการ คอมพิวเตอร์อาสาสมัครหลายโครงการ เช่นBOINCใช้โมเดลการหมุนเวียน CPU เนื่องจากโหนดอาจ "ออฟไลน์" เป็นครั้งคราว เพราะเจ้าของใช้ทรัพยากรเพื่อวัตถุประสงค์หลักของตน โมเดลนี้จึงต้องได้รับการออกแบบมาเพื่อรองรับเหตุการณ์ฉุกเฉินดังกล่าว

การสร้างสภาพแวดล้อมแบบฉวยโอกาสเป็นอีกหนึ่งการใช้งานของการเก็บเกี่ยว CPU โดยที่ระบบการจัดการภาระงานพิเศษจะเก็บเกี่ยวคอมพิวเตอร์เดสก์ท็อปที่ไม่ได้ใช้งานสำหรับงานที่ต้องใช้การคำนวณสูง ซึ่งเรียกอีกอย่างว่า Enterprise Desktop Grid (EDG) ตัวอย่างเช่นHTCondor [ 8 ] (เฟรมเวิร์กซอฟต์แวร์การประมวลผลแบบโอเพนซอร์สที่มีประสิทธิภาพสูงสำหรับการจัดการงานที่ใช้การคำนวณสูงแบบกระจายในระดับหยาบ) สามารถกำหนดค่าให้ใช้เฉพาะเครื่องเดสก์ท็อปที่แป้นพิมพ์และเมาส์ไม่ได้ใช้งาน เพื่อใช้ประโยชน์จากพลังงาน CPU ที่สูญเปล่าจากเวิร์กสเตชันเดสก์ท็อปที่ไม่ได้ใช้งานได้อย่างมีประสิทธิภาพ เช่นเดียวกับระบบแบตช์ที่มีคุณสมบัติครบถ้วนอื่นๆ HTCondor มีกลไกการจัดคิวงาน นโยบายการจัดกำหนดการ แผนลำดับความสำคัญ การตรวจสอบทรัพยากร และการจัดการทรัพยากร สามารถใช้จัดการภาระงานบนคลัสเตอร์คอมพิวเตอร์เฉพาะ หรือสามารถผสานรวมทรัพยากรเฉพาะ (คลัสเตอร์แบบติดตั้งบนแร็ค) และเครื่องเดสก์ท็อปที่ไม่เฉพาะ (การเก็บเกี่ยวรอบการทำงาน) เข้ากับสภาพแวดล้อมการประมวลผลเดียวได้อย่างราบรื่น

ประวัติศาสตร์

คำว่าgrid computingมีต้นกำเนิดในช่วงต้นทศวรรษ 1990 ในฐานะคำอุปมาสำหรับการทำให้พลังการประมวลผลคอมพิวเตอร์เข้าถึงได้ง่ายเหมือนกับโครงข่าย ไฟฟ้า คำอุปมาเรื่องโครงข่ายไฟฟ้าสำหรับการประมวลผลที่เข้าถึงได้ง่ายกลายเป็นแบบแผนอย่างรวดเร็วเมื่อIan FosterและCarl Kesselmanตีพิมพ์ผลงานสำคัญของพวกเขาเรื่อง "The Grid: Blueprint for a new computing infrastructure" (1999) ก่อนหน้านั้นหลายทศวรรษ มีคำอุปมาเรื่องutility computing (1961) ซึ่งหมายถึงการประมวลผลในฐานะสาธารณูปโภค คล้ายกับระบบโทรศัพท์[ 9 ] [ 10 ]

การเก็บเกี่ยว CPU และการประมวลผลโดยอาสาสมัครได้รับความนิยมตั้งแต่ปี 1997 โดยdistributed.netและต่อมาในปี 1999 โดยSETI@homeเพื่อใช้ประโยชน์จากพลังของพีซีที่เชื่อมต่อเครือข่ายทั่วโลก เพื่อแก้ปัญหาการวิจัยที่ต้องใช้ CPU จำนวนมาก[ 11 ] [ 12 ]

แนวคิดของกริด (รวมถึงแนวคิดจากการประมวลผลแบบกระจาย การเขียนโปรแกรมเชิงวัตถุ และบริการเว็บ) ได้ถูกนำมารวมกันโดยIan FosterและSteve TueckeจากมหาวิทยาลัยชิคาโกและCarl Kesselmanจากสถาบันวิทยาศาสตร์สารสนเทศของ มหาวิทยาลัยเซาท์เทิร์ นแคลิฟอร์เนีย[ 13 ] ทั้งสามคนซึ่งเป็นผู้นำในการสร้าง Globus Toolkit ได้รับการยกย่องอย่างกว้างขวางว่าเป็น "บิดาแห่งกริด" [ 14 ] ชุดเครื่องมือนี้ไม่เพียงแต่รวมการจัดการการคำนวณเท่านั้น แต่ยังรวมถึงการจัดการพื้นที่จัดเก็บการจัดเตรียมความปลอดภัย การเคลื่อนย้ายข้อมูล การตรวจสอบ และชุดเครื่องมือสำหรับการพัฒนาบริการเพิ่มเติมบนพื้นฐานของโครงสร้างพื้นฐานเดียวกัน รวมถึงการเจรจาข้อตกลง กลไกการแจ้งเตือน บริการทริกเกอร์ และการรวบรวมข้อมูล[ 15 ]แม้ว่า Globus Toolkit จะยังคงเป็นมาตรฐานโดยพฤตินัยสำหรับการสร้างโซลูชันกริด แต่ก็มีเครื่องมืออื่นๆ อีกจำนวนมากที่สร้างขึ้นเพื่อตอบสนองบริการบางส่วนที่จำเป็นในการสร้างกริดระดับองค์กรหรือระดับโลก

ในปี 2007 คำว่า " คลาวด์คอมพิวติ้ง"เริ่มเป็นที่นิยม ซึ่งในเชิงแนวคิดแล้วคล้ายคลึงกับคำจำกัดความดั้งเดิมของฟอสเตอร์เกี่ยวกับกริดคอมพิวติ้ง (ในแง่ของการใช้ทรัพยากรการประมวลผลเหมือนกับการใช้ไฟฟ้าจากโครงข่ายไฟฟ้า ) และยูทิลิตี้คอมพิวติ้งในยุคก่อนหน้า

ความคืบหน้า

ในเดือนพฤศจิกายน พ.ศ. 2549 เอ็ดเวิร์ด ไซเดลได้รับรางวัลซิดนีย์ เฟิร์นบัคในการประชุมซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่แทมปา รัฐฟลอริดา [ 16 ] "สำหรับการมีส่วนร่วมที่โดดเด่นในการพัฒนาซอฟต์แวร์สำหรับ HPC และการประมวลผลแบบกริด เพื่อให้สามารถสืบสวนเชิงตัวเลขร่วมกันของปัญหาที่ซับซ้อนในฟิสิกส์ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง การจำลองการชนกันของหลุมดำ" [ 17 ]รางวัลนี้ ซึ่งเป็นหนึ่งในเกียรติยศสูงสุดในด้านการคำนวณ ได้รับมอบให้แก่เขาสำหรับความสำเร็จในด้านสัมพัทธภาพเชิงตัวเลข

ซูเปอร์คอมพิวเตอร์เสมือนที่เร็วที่สุด

  • ณ เดือนมีนาคม พ.ศ. 2563 Folding@home  – 1.1 exaFLOPS [ 18 ]
  • ณ วันที่ 7 เมษายน 2563 BOINC  – 29.8 PFLOPS [ 19 ]
  • ณ เดือนพฤศจิกายน 2019 IceCube ผ่าน OSG  – 350 fp32 PFLOPS [ 20 ]
  • ณ เดือนกุมภาพันธ์ พ.ศ. 2561 Einstein@Home  – 3.489 PFLOPS [ 21 ]
  • ณ วันที่ 7 เมษายน 2563 SETI@Home  – 1.11 PFLOPS [ 22 ]
  • ณ วันที่ 7 เมษายน 2563 MilkyWay@Home  – 1.465 PFLOPS [ 23 ]
  • ณ เดือนมีนาคม พ.ศ. 2562 GIMPS  – 0.558 PFLOPS [ 24 ]

นอกจากนี้ ณ เดือนมีนาคม พ.ศ. 2562 เครือข่าย Bitcoinมีกำลังการประมวลผลที่วัดได้เทียบเท่ากับมากกว่า 80,000 exaFLOPS (Floating-point Operations Per Second) [ 25 ] การวัดนี้สะท้อนถึงจำนวน FLOPS ที่จำเป็นเพื่อให้เท่ากับเอาต์พุตแฮชของเครือข่าย Bitcoin มากกว่าความสามารถในการดำเนินการทางคณิตศาสตร์แบบจุดลอยตัวทั่วไป เนื่องจากองค์ประกอบของเครือข่าย Bitcoin ( ASICสำหรับการขุด Bitcoin ) จะทำการคำนวณแฮชการเข้ารหัสลับเฉพาะที่จำเป็นโดยโปรโตคอลBitcoin เท่านั้น

โครงการและแอปพลิเคชัน

การประมวลผลแบบกริดนำเสนอวิธีการแก้ปัญหาความท้าทายครั้งใหญ่เช่นการพับโปรตีนการสร้างแบบจำลองทางการเงินการจำลองแผ่นดินไหวและ การสร้างแบบจำลองสภาพ ภูมิอากาศ / สภาพอากาศและเป็นส่วนสำคัญในการเปิดใช้งานเครื่องเร่งอนุภาคขนาดใหญ่ที่ CERN [ 26 ]กริดนำเสนอวิธีการใช้ทรัพยากรเทคโนโลยีสารสนเทศอย่างเหมาะสมภายในองค์กร นอกจากนี้ยังเป็นวิธีการในการนำเสนอเทคโนโลยีสารสนเทศเป็นสาธารณูปโภคสำหรับลูกค้าเชิงพาณิชย์และไม่ใช่เชิงพาณิชย์ โดยลูกค้าจะจ่ายเฉพาะสิ่งที่พวกเขาใช้ เช่นเดียวกับไฟฟ้าหรือน้ำ

ณ เดือนตุลาคม 2559 มีเครื่องคอมพิวเตอร์มากกว่า 4 ล้านเครื่องที่ใช้แพลตฟอร์มโอเพนซอร์สBerkeley Open Infrastructure for Network Computing (BOINC) เป็นสมาชิกของWorld Community Grid [ 19 ] หนึ่งในโครงการที่ใช้ BOINC คือSETI@homeซึ่งใช้คอมพิวเตอร์มากกว่า 400,000 เครื่องเพื่อให้ได้ประสิทธิภาพ 0.828 TFLOPSณ เดือนตุลาคม 2559 ในขณะที่Folding@homeซึ่งไม่ได้เป็นส่วนหนึ่งของ BOINC สามารถทำได้มากกว่า 101 เพตาฟลอปเทียบเท่า x86 บนเครื่องคอมพิวเตอร์มากกว่า 110,000 เครื่อง ณ เดือนตุลาคม 2559 [ 18 ]

สหภาพยุโรปให้ทุนสนับสนุนโครงการต่างๆ ผ่านกรอบโครงการของคณะกรรมาธิการยุโรปโครงการBEinGRID (Business Experiments in Grid) เป็นโครงการวิจัยที่ได้รับทุนจากคณะกรรมาธิการยุโรป[ 27 ]ในฐานะโครงการบูรณาการภายใต้ โครงการสนับสนุน กรอบโครงการที่หก (FP6) เริ่มต้นเมื่อวันที่ 1 มิถุนายน 2549 โครงการนี้ดำเนินไปเป็นเวลา 42 เดือน จนถึงเดือนพฤศจิกายน 2552 โครงการนี้ได้รับการประสานงานโดยAtos Originตามเอกสารข้อเท็จจริงของโครงการ ภารกิจของพวกเขาคือ “เพื่อสร้างเส้นทางที่มีประสิทธิภาพในการส่งเสริมการนำการประมวลผลแบบกริดมาใช้ทั่วสหภาพยุโรป และเพื่อกระตุ้นการวิจัยเกี่ยวกับแบบจำลองธุรกิจที่เป็นนวัตกรรมใหม่โดยใช้เทคโนโลยีกริด” เพื่อดึงเอาแนวปฏิบัติที่ดีที่สุดและหัวข้อทั่วไปจากการดำเนินการทดลอง กลุ่มที่ปรึกษาสองกลุ่มกำลังวิเคราะห์ชุดนำร่อง กลุ่มหนึ่งด้านเทคนิค อีกกลุ่มหนึ่งด้านธุรกิจ โครงการนี้มีความสำคัญไม่เพียงแต่ในด้านระยะเวลาที่ยาวนานเท่านั้น แต่ยังรวมถึงงบประมาณ ซึ่งอยู่ที่ 24.8 ล้านยูโร ซึ่งเป็นงบประมาณที่ใหญ่ที่สุดของโครงการบูรณาการ FP6 ใดๆ โดย 15.7 ล้านยูโรมาจากคณะกรรมาธิการยุโรป และส่วนที่เหลือมาจากบริษัทพันธมิตรที่ร่วมสนับสนุน 98 บริษัท นับตั้งแต่โครงการสิ้นสุดลง ผลลัพธ์ของ BEinGRID ได้ถูกนำไปต่อยอดและพัฒนาต่อโดยIT-Tude.com

โครงการ Enabling Grids for E-sciencE ซึ่งตั้งอยู่ในสหภาพยุโรปและรวมถึงไซต์ในเอเชียและสหรัฐอเมริกา เป็นโครงการต่อเนื่องจาก European DataGrid (EDG) และพัฒนาไปสู่โครงสร้างพื้นฐานกริดของยุโรปสิ่งนี้ควบคู่ไปกับWorldwide LHC Computing Grid [ 28 ] (WLCG) ได้รับการพัฒนาขึ้นเพื่อสนับสนุนการทดลองโดยใช้ เครื่องเร่งอนุภาคขนาดใหญ่ ของ CERN (CERN Large Hadron Collider ) สามารถดูรายชื่อไซต์ที่ใช้งานอยู่ซึ่งเข้าร่วมใน WLCG ได้ทางออนไลน์[ 29 ]เช่นเดียวกับการตรวจสอบโครงสร้างพื้นฐาน EGEE แบบเรียลไทม์ [ 30 ]ซอฟต์แวร์และเอกสารที่เกี่ยวข้องก็สามารถเข้าถึงได้โดยสาธารณะเช่นกัน[ 31 ]มีการคาดการณ์ว่าลิงก์ใยแก้วนำแสงเฉพาะ เช่น ลิงก์ที่ติดตั้งโดย CERN เพื่อตอบสนองความต้องการข้อมูลจำนวนมากของ WLCG อาจมีให้บริการแก่ผู้ใช้ตามบ้านในอนาคต ทำให้สามารถให้บริการอินเทอร์เน็ตด้วยความเร็วสูงสุดถึง 10,000 เท่าของความเร็วการเชื่อมต่อบรอดแบนด์แบบดั้งเดิม[ 32 ]โครงสร้างพื้นฐานโครงข่ายไฟฟ้าของยุโรปยังถูกใช้สำหรับกิจกรรมการวิจัยและการทดลองอื่นๆ เช่น การจำลองการทดลองทางคลินิกเกี่ยวกับมะเร็ง[ 33 ]

โครงการ distributed.netเริ่มต้นขึ้นในปี 1997 ศูนย์ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ขั้นสูงของ NASA (NAS) ได้ทำการรันอัลกอริธึมทางพันธุกรรมโดยใช้ โปรแกรม Condor cycle scavengerที่ทำงานบนเวิร์กสเตชันของ Sun MicrosystemsและSGI ประมาณ 350 เครื่อง

ในปี พ.ศ. 2544 United Devicesได้ดำเนินโครงการวิจัยมะเร็ง United Devicesโดยใช้ ผลิตภัณฑ์ Grid MPซึ่งทำการเก็บกู้แบตเตอรี่จากพีซีของอาสาสมัครที่เชื่อมต่อกับอินเทอร์เน็ต โครงการนี้ดำเนินการบนเครื่องประมาณ 3.1 ล้านเครื่องก่อนที่จะปิดตัวลงในปี พ.ศ. 2550 [ 34 ]

นวัตกรรมล่าสุดได้สำรวจการบูรณาการเทคโนโลยีบล็อกเชนกับหลักการประมวลผลแบบกริด ตัวอย่างเช่น ระบบ VirtEngine [ 35 ]ซึ่งมีรายละเอียดอยู่ในสิทธิบัตรออสเตรเลีย AU2024203136 [ 36 ]เสนอโมเดลแบบกระจายศูนย์ที่รวมเครือข่ายการประมวลผลแบบกระจายศูนย์เข้ากับกรอบงานบล็อกเชนแบบ Proof-of-Stake สำหรับการระบุตัวตน การตรวจสอบสิทธิ์ และการจัดการทรัพยากร แนวทางนี้มีจุดมุ่งหมายเพื่อสร้างระบบอัตโนมัติสำหรับการจัดการตลาดคลาวด์แบบกระจายศูนย์และซูเปอร์คอมพิวเตอร์แบบกระจายศูนย์ โดยใช้ทรัพยากรการประมวลผลแบบผู้บริโภคและผู้ให้บริการเพื่อขับเคลื่อนเครือข่ายการประมวลผลแบบกริดที่กระจายไปทั่วโลก

คำจำกัดความ

ปัจจุบันมีคำจำกัดความของการประมวลผลแบบกริด อยู่มากมาย :

  • ในบทความของเขา “ตารางคืออะไร? รายการตรวจสอบสามประเด็น” [ 3 ]เอียน ฟอสเตอร์ได้ระบุคุณลักษณะหลักเหล่านี้:
  • Plaszczak/Wellner [ 37 ]นิยามเทคโนโลยีกริดว่าเป็น "เทคโนโลยีที่ช่วยให้สามารถจำลองทรัพยากร การจัดสรรตามความต้องการ และการแบ่งปันบริการ (ทรัพยากร) ระหว่างองค์กรต่างๆ"
  • IBM นิยามการประมวลผลแบบกริดว่า “ความสามารถในการเข้าถึงแอปพลิเคชันและข้อมูล กำลังประมวลผล ความจุในการจัดเก็บ และทรัพยากรการประมวลผลอื่นๆ มากมายผ่านทางอินเทอร์เน็ต โดยใช้ชุดมาตรฐานและโปรโตคอลแบบเปิด กริดเป็นระบบแบบขนานและแบบกระจายประเภทหนึ่งที่ช่วยให้สามารถแบ่งปัน เลือก และรวบรวมทรัพยากรที่กระจายอยู่ทั่วโดเมนการบริหาร 'หลายโดเมน' โดยพิจารณาจากความพร้อมใช้งาน ความจุ ประสิทธิภาพ ต้นทุน และข้อกำหนดด้านคุณภาพการบริการของผู้ใช้” [ 38 ]
  • ตัวอย่างก่อนหน้านี้ของแนวคิดเรื่องการคำนวณในฐานะสาธารณูปโภคเกิดขึ้นในปี พ.ศ. 2508 โดย Fernando Corbató จาก MIT Corbató และนักออกแบบคนอื่นๆ ของระบบปฏิบัติการ Multics จินตนาการถึงศูนย์คอมพิวเตอร์ที่ดำเนินการ "เหมือนบริษัทไฟฟ้าหรือบริษัทประปา" [ 39 ]
  • Buyya/Venugopal [ 40 ]นิยามกริดว่าเป็น "ระบบแบบขนานและกระจายประเภทหนึ่งที่ช่วยให้การแบ่งปัน การเลือก และการรวม ทรัพยากร อิสระ ที่กระจายตามภูมิศาสตร์ แบบไดนามิกในระหว่างการทำงานขึ้นอยู่กับความพร้อมใช้งาน ความสามารถ ประสิทธิภาพ ต้นทุน และข้อกำหนดคุณภาพการบริการของผู้ใช้"

ดูเพิ่มเติม

รายชื่อโครงการประมวลผลแบบกริด

พันธมิตรและองค์กรต่างๆ

ตารางการผลิต

โครงการระหว่างประเทศ

ชื่อภูมิภาคเริ่มจบ
โครงสร้างพื้นฐานโครงข่ายไฟฟ้าของยุโรป (EGI)ยุโรปพฤษภาคม 2553ธันวาคม 2557
สถาบันโครงสร้างพื้นฐานมิดเดิลแวร์แบบเปิดแห่งยุโรป (OMII-Europe)ยุโรปพฤษภาคม 2549พฤษภาคม 2551
การเปิดใช้งานกริดสำหรับวิทยาศาสตร์อิเล็กทรอนิกส์ (EGEE, EGEE II และ EGEE III)ยุโรปมีนาคม พ.ศ. 2547เมษายน 2553
ระบบเครื่องมือวัดระยะไกลที่เชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้า พร้อมการควบคุมและการคำนวณแบบกระจายศูนย์ (GridCC)ยุโรปกันยายน 2548กันยายน 2551
โครงการริเริ่มมิดเดิลแวร์แห่งยุโรป (EMI)ยุโรปพฤษภาคม 2553คล่องแคล่ว
โนว์อาร์ซียุโรปมิถุนายน 2549พฤศจิกายน 2552
ศูนย์ข้อมูลเครือข่ายนอร์ดิกสแกนดิเนเวียและฟินแลนด์มิถุนายน 2549ธันวาคม 2555
เครือข่ายชุมชนโลกทั่วโลกพฤศจิกายน 2547คล่องแคล่ว
เอ็กซ์ทรีมโอเอสยุโรปมิถุนายน 2549(พฤษภาคม 2553) ขยายเวลาถึงกันยายน 2553
ออร์กริดบราซิลธันวาคม พ.ศ. 2547คล่องแคล่ว

โครงการระดับชาติ

มาตรฐานและ API

กรอบการติดตาม

ดึงข้อมูลมาจาก " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Grid_computing&oldid=1345808724 "

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ การประมวลผลแบบกริด

การประมวลผลแบบกริดคือการใช้ทรัพยากรคอมพิวเตอร์ ที่กระจายอยู่เป็นวงกว้าง เพื่อให้บรรลุเป้าหมายร่วมกัน...

การเปรียบเทียบระบบกริดและซูเปอร์คอมพิวเตอร์แบบดั้งเดิม

การประมวลผลแบบ "กระจาย" หรือ "กริด" โดยทั่วไปเป็นการ ประมวลผลแบบขนาน ชนิดพิเศษที่อาศัยคอมพิวเตอร์แบบครบชุด (พร้อม CPU ในตัว หน่วยเก็บข้อมูล แหล่งจ่ายไฟ อินเทอร์เฟซเครือข่าย ฯลฯ

ข้อควรพิจารณาและรูปแบบการออกแบบ

คุณสมบัติอย่างหนึ่งของระบบโครงข่ายกระจายศูนย์คือ สามารถสร้างขึ้นจากทรัพยากรการประมวลผลที่เป็นของบุคคลหรือองค์กรเดียวหรือหลายแห่ง (เรียกว่า โดเมนการบริหารจัดการ หลายแห่ง ) ซึ่งสามารถอำนวยความสะดวกในการทำธุรกรรมเชิงพาณิชย์ เช่น การประมวลผลแบบยูทิลิตี้...

การแบ่งส่วนตลาดของตลาดการประมวลผลแบบกริด

ในการแบ่งส่วนตลาดการประมวลผลแบบกริด จำเป็นต้องพิจารณาสองมุมมอง ได้แก่ มุมมองด้านผู้ให้บริการและมุมมองด้านผู้ใช้งาน: