Когда мы нажимаем на кнопку выключателя, чтобы включить
свет, мы обычно не задумываемся об электрической энергии, которая для этого
необходима. И вообще, мы не заботимся, является ли первоначальным источником
энергии уголь, нефть, ядерный или альтернативный источник, такой как солнце,
ветер или вода. Мы расцениваем электричество как исхождение из «Национальной
электроэнергетической сети», которая является абстракцией, разрешающей
пользователям получить доступ к электрической энергии из определённого
диапазона, различных источников генерации через распределительную сеть. Большое
количество различных устройств может приводиться в действие благодаря энергии
«Национальной электроэнергетической сети». Это такие устройства, как настольные
лампы, пылесосы, стиральные машины и т.д. У всех устройств есть простой
интерфейс к Национальной электроэнергетической сети. Другой аспект Национальной
электроэнергетической сети - то, что энергия может быть продана как товар, и его
цена зависит как от спроса, так и от предложения.
Теперь вообразите мир,
в котором производительность компьютеров так же легкодоступна, как и
электроэнергия. При этом компьютерные задачи выполняются на ресурсах, которые
лучше всего подходят для их выполнения. Достаточно трудоёмкая задача могла бы
быть выполнена на удаленном суперкомпьютере, в то время как менее трудоёмкая
задача могла бы выполниться на локальной машине. Предоставление вычислительных
ресурсов задачам осуществляется планировщиком, и в идеале этот процесс скрыт от
конечного пользователя. Этот тип прозрачного доступа к распределённым
вычислительным ресурсам соответствует направлению, в котором много людей
используют компьютеры. Пользователи вообще не заботятся, где выполняется их
вычислительная задача, они только заинтересованы в выполнении задачи и получении
результатов, как можно быстрее. Прозрачность – высококачественный показатель не
только вычислительной мощности, но прозрачность также может быть применена к
архивам данных, где пользователь не знает о географическом расположении данных.
Эти типы прозрачности походят на наше безразличие к тому, как и где
электроэнергия, которую мы используем, произведена. Также желательно, чтобы
распределенные вычислительные ресурсы различных платформ были легкодоступны,
включая не только персональные компьютеры и ноутбуки, но также мобильных
устройств имеющих выход в интернет, такие как Личные Цифровые Помощники и
мобильные телефоны.
Грид – абстракция, предоставляющая прозрачный и
широкомасштабный доступ к распределенным вычислительным ресурсам. Другая
желательная особенность Грид заключается в том, что предоставленный доступ
должен быть безопасным, надежным, эффективным, недорогим, и включать мобильность
(возможность переноса программы с одной платформы на другие) для вычислительных
приложений. Сегодняшний Интернет может быть расценен как предшественник Грид, но
Грид намного больше, чем просто более быстрая версия Интернета. Главной
особенностью Грид является обеспечение доступа к богатому набору вычислений и
информационных служб. Однако много таких сервисов выполнимо, если сетевые
пропускные способности значительно увеличатся. Таким образом, улучшенные сетевые
аппаратные средства и протоколы, вместе с распределенными сервисами важны в
установлении Грид как основной части инфраструктуры общества в 21-ом столетии.
Аналогия между поставкой электроэнергии через Национальную электроэнергетическую систему и поставкой вычислительных мощностей через Грид интуитивно привлекательна. Однако, как и со всеми аналогиями, соответствия нарушаются, если рассматривать её более детально. Важный пункт, который стоит отметить заключается в том, что вся электроэнергия по существу то же самое, что и поток электронов. Когда мы говорим об электроэнергии, у нас есть точно определенное мнение, что это – результат напряжения и тока, единицей измерения которого является ВАТТ. Однако нет никакого простого определения вычислительной мощности. Самый близкий эквивалент, возможно, был бы списком требований, которые вычислительная задача ставит перед Грид (циклы, память и т.д.). Требования электрического прибора могут обычно удовлетворяться внутренней поставкой электричества через стенное гнездо. Подобным способом мы хотели бы, чтобы Грид удовлетворяла требованиям вычислительной задачи через простой локальный интерфейс. Для этого необходимо, чтобы вычислительные задачи описывали свои собственные требования и, чтобы Грид была прозрачной и масштабируемой. Таким образом, аналогия между вычислительными и электрическими сетями имеет силу только до степени, в которой встречаются данные критерии. В настоящее время Грид не прозрачна или не масштабируема и вычислительные задачи обычно не описывают свои требования. Это говорит о том, что аналогия Грид с Национальной электроэнергетической системой слаба. Когда вычислительная задача выполняется в Грид, то брокеры ресурсов и планировщики выбирают ресурсы, на которых будет выполняться задача, также задача может выполняться на нескольких вычислительных ресурсах параллельно. Однако электрический прибор не передаёт никаких запросов через брокер к электростанции, а электростанция не отсылает ответ прибору.
Первоначальной мотивацией к Грид было потребностью в
распределенной вычислительной инфраструктуре для прогрессивной науки и
инженерии, с явным акцентом на совместные и мульти функциональные приложения.
Это теперь стало общепринятым, что подобные типы приложений найдены в
многочисленных других областях, таких как развлечение, торговля, финансы,
промышленный дизайн, и правительство. Следовательно, у Грид есть потенциал для
того, чтобы воздействовать на многие аспекты общества. Все эти области требуют
координированного совместного использования ресурсов между динамически
изменяющимся количеством людей и организаций. Это привело к понятию виртуальной
организации (ВО), которая широко используется в Грид. Люди, учреждения, и
организации, входящие в ВО хотят совместно использовать свои собственные
ресурсы. Обычно это ограниченные промежутки времени. Совместное использование
ресурсов включает прямой доступ к компьютерам, программному обеспечению и
данным.
Виртуальные организации включают в себя высокий уровень
совместного использования ресурсов, и поэтому безопасность является важной
чертой ВО. Необходимо запретить доступ к данным, программному обеспечению и
ресурсам аппаратных средств людям, которые находятся за пределами ВО, а также
назначить права доступа всем членам ВО. Таким образом, аутентификация,
авторизация и спецификация – важные проблемы в эффективном управлении ВО.
Например, члену ВО можно выполнять определенные коды на специфическом ресурсе,
но не на каком-либо другом или ему можно разрешить доступ только к определенным
элементам базы данных XML. В ВО владельцы ресурса устанавливают его политику
доступа, таким образом они сохраняют контроль над ресурсом.
В рамках сложных ВО авторизация и контроль доступа может
осуществляться на различных уровнях (человек, группа, учреждение, и т.д.), тем
самым обеспечивается безопасность и осуществляется контроль над распределёнными
ресурсами. Кроме того, члены ВО сотрудничают, чтобы достигнуть общей цели, хотя
у них могут быть также различные вспомогательные цели. Потребительская
вычислительная сеть представляет другой режим использования Грид, в которой
ресурсы разделены на коммерческой основе, а не на основе взаимного интереса
пользователей. Таким образом, в потребительской вычислительной сети пользователи
арендуют распределенные ресурсы. Много пользователей могут использовать одни и
те же ресурсы, не имея при этом общих совместных целей. В потребительской
вычислительной сети идентификация и безопасность – все еще важные проблемы. За
использование ресурса в таких сетях пользователь должен платить.
…