hirdetés
hirdetés

IT és kommunikáció

Költségkímélő informatikai megoldás

Tudományos kutatásoknál, de iparvállalatoknál is számos olyan feladat merül fel, amelyek megoldásához rendkívül nagy mennyiségű számítást kell elvégezni. Ilyenkor jellemzően vagy hatalmas teljesítményű szerverszámítógépeket kell beszerezni, vagy a grid technikát felhasználó, elosztott rendszereket kell létrehozni, bérelni.

hirdetés

November 1-jén, a Magyar Tudományos Akadémia Számítástechnikai és Automatizálási Kutatóintézete (MTA SZTAKI) koordinálásával európai uniós projekt indult az előző években kidolgozott desktop grid technológiák minél szélesebb körű elterjesztésére. A számítástechnikában a gridek olyan elosztott rendszereket jelentenek, ahol a számítógépes erőforrásokat egy rendszerbe integrálják.

Legfontosabb ismérvei egyrészt, hogy elosztott rendszerek, azaz az erőforrások földrajzilag különböző helyeken találhatók, másrészt, hogy rendkívül nagyszámú erőforrásról, tehát akár több tíz- vagy százezer számítógépről van szó, harmadrészt, hogy e rendszerek jellemzően heterogének, mivel különböző típusú (eltérő processzorú, hardverarchitektúrájú, operációs rendszerű stb.) számítógépek kapcsolódnak össze.

A grideknek két nagy csoportja különböztethető meg. A hagyományos grideket felépítő számítógépeket tipikusan egyetemi vagy kutatóintézeti számítóközpontokban helyezik el. A 2000-es évek elején induló irányzat eleve azt tűzte ki célul, hogy ezen gépeket integrálják, majd az így létrejövő gridek különböző tudományos közösségeket szolgáljanak ki. A másik csoportot, alternatívát az úgynevezett desktop gridek alkotják, ahol nem erre a célra dedikált számítógépeket fognak össze, hanem a legkülönbözőbb helyeken, például az otthonokban működő számítógépeket integrálják.

A hagyományos grideket felépítő számítógépeket tipikusan egyetemi vagy kutatóintézeti számítóközpontokban helyezik el
A hagyományos grideket felépítő számítógépeket tipikusan egyetemi vagy kutatóintézeti számítóközpontokban helyezik el

Ez utóbbi esetben nagyon lényeges, hogy az összegyűjtött számítógépek elsődleges felhasználása nem változik, tehát továbbra is prioritást élvez az otthoni felhasználó tevékenysége (szövegszerkesztés, böngészés, levelezés, játék stb.), és csak az elfekvő, szabad kapacitásokat hasznosítják a gridben. Másképpen fogalmazva: a tudományos alkalmazások a háttérben, a számítógép tulajdonosának tevékenységét nem zavarva futnak. Mivel a desktop gridek meglévő erőforrásokat integrálnak, kialakításuk lényegesen költséghatékonyabb, mint a tradicionális grideké. Összességében elmondható, hogy a desktop gridekhez a felhasználói közösség adja az erőforrásokat, és az így létrejött rendszernek szintén egy közösség a haszonélvezője. Egyaránt lehet nyílt a felajánlás és a felhasználás is.

Napjaink matematikája

Miután a grid technológiáját közkinccsé tették, a világban egyre több desktop grid jelent meg és működött. A SZTAKI 2005-ben csatlakozott ezen irányzathoz. A kutatókat is meglepte, hogy néhány hét alatt több ezer felhasználó ajánlotta fel számítógépe szabad kapacitásait. Eleinte csak hazai felajánlásokban gondolkoztak, de miután a környező, majd távolabbi országokból is egyre több felhasználó kínálta fel számítógépének szabad kapacitásait, a magyar weblap mellett kialakították az angol nyelvűt is.

Elsőként a SZTAKI desktop gridje olyan számelméleti probléma megoldásán dolgozott, amellyel például a tömörítési, titkosítási eljárásokat lehet továbbfejleszteni. Azóta számos egyéb feladatot is ellát a SZTAKI által szervezett desktop grid, többek között különböző szempontok szerint feldolgozza a Wikipédia adatait. Az ily módon előfeldolgozott adatokat használja fel következő lépésként a SZTAKI plágiumkeresője. Hazai és uniós támogatásokkal sikerült elérni, hogy a desktop gridek technológiája ne csak kiválasztott közösségek, hanem más szervezetek számára is elérhető legyen, köszönhetően annak is, hogy immár együtt tud működni a hagyományos gridek és az új felhőszámítási rendszerek interfészeivel is.

Emellett a technológia privát, lokális változata alkalmazható például vállalatokon belül is, ha az illető vállalatnál nagyobb számú számítógép működik. A szabad kapacitások integrálásával kiválóan végezhetők többek között anyagtechnológiával kapcsolatos számítások, anélkül, hogy a vizsgálatokhoz viszonylag drága szervereket kellene vásárolni. De számos egyéb, nagy számítási kapacitást igénylő terület is említhető, ahol sikerrel alkalmazhatók a vállalaton belüli gridek. Ilyen például a 3D-s animáció, a logisztikai terület, a pénzügyi szféra vagy a gyógyszeripar. – Inkább azt mondanám, hogy nehéz olyan területet találni, ahol ne lehetne kihasználni a grid adta lehetőségeket.

Egy analógiával élve: manapság az ilyen típusú informatika olyan célt szolgál, mint régen a matematika. Akkoriban csak a matematika eszköztárát használhatták fel a különböző tudományterületek, napjainkban, amikor egyre komplexebbek a problémák, több az adat és egyre hosszabb ideig tartanak a szimulációk, a számítások végrehajtása, egyre inkább nagy számítási kapacitású rendszerekre van mindenhol szükség. A gridekkel ilyenek költséghatékonyan létrehozhatók, tehát a grideknek nemcsak létjogosultságuk van, hanem igen fontos szerep jut – fogalmaz Lovas Róbert, a SZTAKI Párhuzamos és Elosztott Rendszerek kutatólaboratóriumának helyettes vezetője.

Nem csak tudományos célokra

Ahhoz, hogy a desktop gridek lehetőségeit minél jobban ki lehessen használni, egyre több számítógépet kell bevonni a hálózatokba. Emellett a felhasználói közösségek számának növelése is napirenden van, ami azt jelenti, hogy a tudományos felhasználói kör kiterjesztése mellett a nagy iparvállalatokat is megpróbálják bevonni a megbízói körbe. A gridek sikeréhez természetesen a technológia folyamatos karbantartása, továbbfejlesztése is elengedhetetlen.

Megoldandó feladat például, hogy mobileszközöket is lehessen integrálni a gridekbe. – Az Európai Unió hetedik kutatási keretprogramja (FP7) által finanszírozott, kétéves futamidejű, International Desktop Grid Federation – Support Project (IDGF-SP) elnevezésű projekt keretében sok fronton próbálunk meg előretörni. Az általunk koordinált nemzetközi konzorciumban vannak olyan kulcspartnerek, amelyek már rendelkeznek tapasztalatokkal a technológia elterjesztésében, és nemcsak a tudományos világban, hanem az iparvállalatok körét is megcélozták.

Lovas Róbert: Nehéz olyan területet találni, ahol ne lehetne kihasználni a grid adta lehetőségeket
Lovas Róbert: Nehéz olyan területet találni, ahol ne lehetne kihasználni a grid adta lehetőségeket

Szeretnénk a jó gyakorlatokat átvenni, és a többi országban is bevezetni, illetve egyre több alkalmazást átültetni a desktop gridekbe. Angliában született ötlet például az úgynevezett charity engine modell. Lényege, hogy a kapacitásokat piaci alapon is értékesítik, és a bevételeket három részre osztják. Sorsolással döntik el, hogy a számítógépeket felajánló személyek közül ki kapja meg az összeg egyharmadát. A második harmadot jótékonysági célra fordítják, míg a harmadik harmad a rendszer fenntartási költségeit fedezi. A projekt keretében megvizsgáljuk, hogy ez a módszer hogyan alkalmazható vagy ültethető át más országokban is.

Ezen túlmenően olyan embereket, „nagyköveteket” keresünk, akik a technológia mögé állnak, és érthető módon át tudják adni annak lényegét, azaz világszerte sikerrel terjesztik a desktop gridekben rejlő lehetőségeket. Ehhez természetesen érvek, kézzelfogható bizonyítékok kellenek. A projekt feladata tehát az érvek összegyűjtése is – mutat rá Lovas Róbert, a projekt koordinátora.

Költséghatékonysági megfontolások

Az érvek (vagy ellenérvek) között mindig előkelő helyen állnak a költségek. Mivel a desktop gridek meglévő erőforrásokat használnak, elmarad a berendezésvásárlás. Fenntartási költségei azonban ezeknek a rendszereknek is vannak. A megoldás költséghatékonyságát csak úgy lehet meghatározni, ha ez utóbbiak is ismertek. Jogos felvetés például, hogy a háttérben futó alkalmazásoknak köszönhetően a gridbe kapcsolt számítógépek fogyasztása megnő. Az IDGF-SP projekt keretében olyan méréseket végeznek, amelyekkel megállapítható a fogyasztásnövekedés mértéke.

Ezen túlmenően azt is vizsgálják, hogyan lehetne különféle finomhangolási technikákkal csökkenteni a számítógépek fogyasztását. Végső soron szeretnék kimutatni, hogy a desktop grid alkalmazásával összességében mekkora költséget lehet megtakarítani, a technológia mennyire környezetbarát. Előzetes szakértői vélemény szerint a gép fogyasztásának növekedése jócskán elmarad a terhelés növekedésétől. Az áramfelvétel jellemzően csak kisebb mértékben nő, így a villanyszámla és a környezeti terhelés sem emelkedik drasztikusan.

Virtualizációs technikák

A desktop gridekbe gyakorlatilag bármilyen típusú számítógép bekapcsolódhat, ám nagyon régi, elavult gépet valószínűleg nem érdemes csatlakoztatni. Az operációs rendszerek terén egyre kisebbek a megkötések, mivel a desktop gridekben is egyre gyakrabban alkalmazzák a felhőszámítási rendszerek eredményeit. Az egyik ilyen eredmény, hogy mind a kliensek, mind a szerverek oldalán elkezdték intenzíven használni a virtualizációs technikákat.

A SZTAKI-nál például magukat a szervereket is virtualizálták, illetve kliens oldalon a szimulációs algoritmusokat szintén virtualizált környezetben futtatják. Ennek köszönhetően szinte bármilyen számítógép bekerülhet a rendszerbe. Más a helyzet a mobileszközök integrálásával. Erre – főként a mobil operációs rendszerek miatt – egyelőre nincs megfelelő támogatás. A fejlesztések elkezdődtek nemzetközi szinten. Jelenleg a desktop gridekbe alapvetően otthoni számítógépek kapcsolódnak be. Emellett főként az informatikai nagyvállalatoknál terjedő jelenség, hogy a cégek társadalmi felelősségvállalás programjukba beillesztik a desktop grideket.

Ha valaki be akarja kapcsolni számítógépét egy desktop gridbe, nincs más teendője, mint letölteni egy alkalmazást, és néhány kattintással elindítani egy kliensprogramot
Ha valaki be akarja kapcsolni számítógépét egy desktop gridbe, nincs más teendője, mint letölteni egy alkalmazást, és néhány kattintással elindítani egy kliensprogramot

Egyrészt házon belül használják fel erőforrásaikat, másrészt tudományos célokra ajánlják fel számítógépeik szabad kapacitását. Ha valaki be akarja kapcsolni számítógépét egy desktop gridbe, nincs más teendője, mint letölteni egy alkalmazást, és néhány kattintással elindítani egy kliensprogramot. Mivel a technológia egyaránt kezeli az internetkapcsolat megszakadását, illetve újraindulását, valamint a számítógép ki- és bekapcsolását, a számítógép felhasználója számára semmiféle megkötés nincs. Ugyanúgy használhatja gépét, mint korábban. A számítógép lelassulásával sem kell számolni, hiszen a grid a háttérben dolgozik, a felhasználó alkalmazásai minden esetben elsőbbséget élveznek.

Biztonsági kérdések

Magától értetődő felvetés, hogy vajon a desktop gridbe kapcsolt számítógépek nincsenek-e fokozottan kitéve a rosszindulatú külső támadásoknak. – Sokféle szoftvertechnológiai megoldást integrálunk a desktop gridekbe, ezek egy része kifejezetten a biztonságot szolgálja. Ilyen biztonsági megoldás például, hogy virtualizált rendszereket hozunk létre. Gondoljunk arra, hogy a levelezőrendszerek vagy a közösségi oldalak használatakor milyen sok szenzitív adatot küldünk el a mögöttes informatikai felhőbe. Ezzel kapcsolatban tehát már kialakult egyfajta bizalom a felhasználók körében.

Mi gyakorlatilag csak annyit tettünk, hogy ezt a megoldást lehoztuk a desktop gridbe kapcsolt számítógép oldalára is, azaz a külső alkalmazások virtualizált környezetben futnak, és így nem állnak kapcsolatban a gépen futó többi alkalmazással. Ezen túlmenően kizárólag szigorúan bevizsgált alkalmazások futtathatók a desktop grideken. Erre a Nemzetközi Desktop Grid Föderáció (IDGF) is fokozott hangsúlyt fektet. Ellenkező esetben ugyanis akár több 100 ezer gépre is eljuthatna a káros kód, és ez teljességgel megengedhetetlen.

Szakmai támogatás
A Hollandiában alapított Nemzetközi Desktop Grid Föderációnak (International Desktop Grid Federation, IDGF) jelenleg mintegy 50 szervezet (kutatóintézet, egyetem, vállalat) és 200 magánszemély a tagja. Az IDGF tehát egyaránt befogadja a grideket hasznosítókat, valamit a számítási kapacitásokat felajánlókat. Az IDGF-SP projekt tulajdonképpen a föderáció munkáját támogatja a következő két év során.
 
Az IDGF létrehozott és folyamatosan frissít egy road mapet, amelyben összefoglalta a gridekkel kapcsolatos legfőbb tudnivalókat (a létrehozás lépései, hasznosítási lehetőségek, fontosabb szereplők stb.). Az ismertető egyik része elsősorban a döntéshozóknak szól, másik része sokkal inkább technikai és kivitelezési jellegű információkat tartalmaz.

Biztosítékot jelent az is, hogy ezen alkalmazások túlnyomó többsége rangos és elismert tudományos közösségekből érkezik, amelyeket jellemzően megbízhatónak tartanak. Végezetül, de nem utolsó sorban a legtöbb alkalmazás nyílt forráskódú, ami szintén egyfajta biztonsági garanciát jelenthet. Összességében elmondható, hogy a desktop grideket üzemeltető szervezetek – amennyiben külső félnek adnak hozzáférést a rendszerhez – rendkívül gondosan megvizsgálják, hogy a futtatandó szoftver minden tekintetben megfelel-e a biztonsági és más technikai követelményeknek. Ha bármilyen probléma jelentkezik – és erre természetesen van példa – meghiúsul az ügylet. A desktop grid tehát semmiképpen sem tekinthető egyfajta adunak a saját területén, ám alkalmazási köre így is rendkívül széles – hangsúlyozza Lovas Róbert.

Saját vagy bérelt desktop grid

Jelenleg a desktop grideket világszerte főként tudományos célokra használják, ám nincs akadálya, hogy az iparvállalatok nagy számítási igényű feladatait is gridek végezzék. Mára a technológia publikus, és elérte azt a szintet, hogy egy desktop grid kialakítása és működtetése – elsősorban a virtualizációs technikának köszönhetően –, némi szakértői segítséggel könnyen megvalósítható. Leginkább az jelenthet problémát, ha a griden futtatandó szoftver nem kulcsrakész.

Az ipari szereplők előtt tehát nyitva áll a saját desktop grid létrehozásának útja, de gondolkozhatnak meglévő rendszerek szabad kapacitásainak bérlésében is. Ezek Magyarországról is elérhetők, támogatással együtt, amelyeket közcélú feladatok esetében grátisz, minden más esetben pedig piaci alapon bocsátanak rendelkezésre a desktop grid üzemeltetői.

Mallász Judit
a szerző cikkei

hirdetés
Ha hozzá kíván szólni, jelentkezzen be!
 
Cikk[120394] galéria
hirdetés
hirdetés
hirdetés

Kiadónk társoldalai

hirdetés