그리드 컴퓨팅의 작동 원리

단백질을 연구하는 과학자는 컴퓨터에 로그인 하고 전체 컴퓨터 네트워크를 사용하여 데이터를 분석합니다. 한 사업가 가 특정 주식 의 미래를 예측하기 위해 PDA 를 통해 회사 네트워크에 액세스 합니다 . 육군 관리는 전투 전략을 수립하기 위해 세 가지 다른 군사 네트워크의 컴퓨터 리소스에 액세스하고 조정합니다. 이러한 모든 시나리오에는 공통점이 있습니다. 그리드 컴퓨팅 이라는 개념에 의존합니다 .

가장 기본적인 수준에서 그리드 컴퓨팅은 각 컴퓨터의 리소스 가 시스템의 다른 모든 컴퓨터와 공유 되는 컴퓨터 네트워크입니다 . 처리 능력, 메모리 및 데이터 스토리지는 권한이있는 사용자가 특정 작업에 활용하고 활용할 수있는 모든 커뮤니티 리소스입니다. 그리드 컴퓨팅 시스템은 동일한 운영 체제 에서 실행되는 유사한 컴퓨터 모음처럼 간단 하거나 생각할 수있는 모든 컴퓨터 플랫폼으로 구성된 네트워크 간 시스템 만큼 복잡 할 수 있습니다.

그리드 컴퓨팅 개념은 새로운 것이 아닙니다. 특별한 종류의 분산 컴퓨팅입니다. 분산 컴퓨팅에서 동일한 네트워크 내의 서로 다른 컴퓨터는 하나 이상의 리소스를 공유합니다. 이상적인 그리드 컴퓨팅 시스템에서는 모든 리소스가 공유되어 컴퓨터 네트워크가 강력한 슈퍼 컴퓨터로 바뀝니다. 올바른 사용자 인터페이스를 사용하면 그리드 컴퓨팅 시스템에 액세스하는 것은 로컬 시스템의 리소스에 액세스하는 것과 다르지 않습니다. 승인 된 모든 컴퓨터는 엄청난 처리 능력과 저장 용량에 액세스 할 수 있습니다 .

개념이 새로운 것은 아니지만 아직 완성되지 않았습니다. 컴퓨터 과학자, 프로그래머 및 엔지니어는 여전히 표준 및 프로토콜을 생성, 설정 및 구현하기 위해 노력하고 있습니다. 현재 많은 기존 그리드 컴퓨터 시스템은 독점 소프트웨어와 도구에 의존하고 있습니다. 사람들이 신뢰할 수있는 표준 및 프로토콜 세트에 동의하면 조직이 그리드 컴퓨팅 모델을 채택하는 것이 더 쉽고 효율적입니다.

그렇다면 그리드 컴퓨팅 시스템이란 정확히 무엇입니까? 계속 읽으십시오.

내용

1. 그리드 컴퓨팅 개요
2. 그리드 컴퓨팅 사전
3. 자원 공유
4. 그리드 컴퓨팅에 대한 우려
5. 그리드 컴퓨팅 애플리케이션

그리드 컴퓨팅 시스템은 풀링 된 리소스의 원칙에 따라 작동합니다. 여러분과 두 명의 친구가 캠핑 여행을 가기로 결정했다고 가정 해 보겠습니다. 큰 텐트를 소유하고 있으므로 다른 사람들과 공유하기로 자원했습니다. 친구 중 한 명이 음식 을 가져 오겠다고 제안 하고 다른 친구는 SUV를 타고 전체 그룹을 운전할 것이라고 말합니다. 여행을 시작하면 세 사람이 여행을 즐겁고 편안하게 만들기 위해 지식과 기술을 공유합니다. 혼자 여행을했다면 필요한 자원을 모으는 데 더 많은 시간이 필요하고 여행 자체에서 훨씬 더 열심히 일해야했을 것입니다.

그리드 컴퓨팅 시스템은 동일한 개념을 사용합니다. 여러 컴퓨터 에서 부하를 공유하여 작업을보다 효율적이고 빠르게 완료합니다. 더 진행하기 전에 컴퓨터의 리소스를 간단히 살펴 보겠습니다.

일반적으로 컴퓨터는 자체 리소스의 한계 내에서만 작동 할 수 있습니다. 작업을 완료 할 수있는 속도 또는 저장할 수있는 정보의 양에는 상한선이 있습니다. 대부분의 컴퓨터는 업그레이드가 가능합니다. 즉, 단일 컴퓨터에 더 많은 전력이나 용량을 추가 할 수 있지만 이는 여전히 성능의 점진적 증가 일뿐입니다.

그리드 컴퓨팅 시스템은 누군가가 하나의 컴퓨터를 사용하여 시스템에있는 모든 컴퓨터의 수집 된 성능에 액세스하고 활용할 수 있도록 컴퓨터 리소스를 서로 연결합니다. 개별 사용자에게는 사용자의 컴퓨터가 슈퍼 컴퓨터로 변모 한 것과 같습니다.

그리드 컴퓨팅에 대한 보고서를 읽으면 특이한 용어와 전문 용어를 많이 접하게됩니다. 그것은 모두 무엇을 의미합니까? 계속 읽으십시오.

그리드 컴퓨팅의 다양한 측면

그리드 컴퓨팅은 여전히 ​​개발중인 분야이며 일부는 그리드 컴퓨팅의 하위 범주 인 다른 여러 혁신적인 컴퓨팅 시스템과 관련되어 있습니다. 공유 컴퓨팅은 일반적으로 특정 작업을 완료하기 위해 처리 능력을 공유하는 컴퓨터 모음을 말합니다. 그런 다음 유틸리티 컴퓨팅으로 알려진 SaaS ( Software -as-a- Service ) 시스템 이 있는데, 회사에서 측정 된 비용으로 특정 서비스 (예 : 데이터 저장 또는 프로세서 성능 향상)를 제공합니다. 클라우드 컴퓨팅 은 응용 프로그램과 스토리지가 사용자의 컴퓨터가 아닌 웹에서 "살아있는"시스템입니다.

용어를 모르면 그리드 컴퓨팅에 대해 읽는 것이 매우 혼란 스러울 수 있습니다. 다음은 그리드 컴퓨팅에 대해 논의 할 때 접할 수있는 몇 가지 용어에 대한 간단한 요약입니다.

그렇다면 그리드 컴퓨팅 시스템은 컴퓨터 리소스를 정확히 어떻게 연결합니까? 다음 섹션에서 알아보십시오.

여러 회사와 조직이 협력 하여 그리드 컴퓨팅 환경을보다 쉽게 ​​설정할 수 있도록 프로토콜 이라고하는 표준화 된 규칙 집합 을 만들고 있습니다. 지금 바로 그리드 컴퓨팅 시스템을 만들 수 있으며 이미 여러 개가 존재합니다. 하지만 빠진 것은 합의 된 접근 방식입니다. 즉, 서로 다른 두 그리드 컴퓨팅 시스템은 각각 고유 한 프로토콜 및 도구 집합을 사용하기 때문에 서로 호환되지 않을 수 있습니다.

일반적으로 그리드 컴퓨팅 시스템에는 다음이 필요합니다.

미들웨어가 그리드 컴퓨팅 시스템의 주력이라면 제어 노드는 디스패처입니다. 제어 노드는 네트워크에서 작업의 우선 순위를 지정하고 작업을 예약해야합니다. 각 작업이 액세스 할 수있는 리소스를 결정하는 것은 제어 노드의 작업입니다. 제어 노드는 또한 시스템이 과부하되지 않도록 시스템을 모니터링해야합니다. 네트워크에 연결된 각 사용자가 자신의 컴퓨터 성능 저하를 경험하지 않는 것도 중요합니다. 그리드 컴퓨팅 시스템은 다른 모든 것에 영향을주지 않으면 서 사용하지 않는 컴퓨터 리소스를 활용 해야 합니다.

그리드 컴퓨팅 애플리케이션의 잠재력은 무한하며 모든 사람이 표준화 된 프로토콜 및 도구에 동의하면됩니다. 표준 형식이 없으면 그리드 컴퓨팅 플랫폼에서 응용 프로그램을 만들고자하는 독립적 인 프로그래머 인 타사 개발자가 다른 시스템에서 작동하는 응용 프로그램을 만드는 기능이 부족하기 때문입니다. 서로 다른 시스템에 대해 동일한 애플리케이션의 서로 다른 버전을 만들 수는 있지만 시간이 많이 걸리고 많은 개발자가 동일한 작업을 두 번하고 싶지 않습니다. 표준화 된 프로토콜 집합은 개발자가 응용 프로그램을 만드는 동안 하나의 형식에 집중할 수 있음을 의미합니다.

사람들이 그리드 컴퓨팅에 대해 가지고있는 비판과 우려는 무엇입니까? 계속 읽으십시오.

발동기와 셰이커

• OGSA (Open Grid Services Architecture)라고하는 중요한 표준 세트를 만든 OGF (Open Grid Forum).
• IBM
• 마이크로 소프트
• 비영리 컨소시엄 인 OASIS (Organization for the Advancement of Structured Information Standards).
• 컴퓨터 과학자들의 국제 협력 인 Globus Alliance.

두 대 이상의 컴퓨터를 함께 연결할 때마다 특정 질문에 대비해야합니다. 개인 정보를 어떻게 비공개로 유지합니까? 악의적 인 해커 로부터 시스템을 어떻게 보호 합니까? 시스템에 액세스하고 리소스를 사용할 수있는 사람을 어떻게 제어합니까? 사용자가 모든 시스템 리소스를 묶지 않도록하려면 어떻게해야 합니까?

이 질문에 대한 짧은 대답은 미들웨어입니다. 이러한 질문에 답할 수있는 그리드 컴퓨팅 시스템에는 고유 한 것이 없습니다. 그리드 컴퓨팅 시스템을위한 새로운 프로토콜은 개발자가보다 쉽게 ​​응용 프로그램을 만들고 컴퓨터 간의 통신을 용이하게하도록 설계되었습니다.

컴퓨터 엔지니어가 데이터를 보호하기 위해 사용하는 가장 일반적인 기술은 암호화 입니다. 데이터를 암호화하는 것은 적절한 키를 소유 한 사람 만 데이터를 디코딩하고 액세스 할 수 있도록 인코딩하는 것입니다. 아이러니하게도 해커는 암호화 된 정보를 크래킹 할 목적으로 그리드 컴퓨팅 시스템을 만들 수 있습니다. 암호화 기술은 데이터를 인코딩하는 데 복잡하게 사용되기 때문에 일반적인 컴퓨터에서 코드를 해독하는 데 몇 년이 걸립니다 (대개 엄청나게 많은 수에서 가장 큰 두 개의 소수를 찾는 작업이 포함됨). 충분히 강력한 그리드 컴퓨팅 시스템을 통해 해커는 암호화 된 데이터를 해독하는 데 걸리는 시간을 줄일 수있는 방법을 찾을 수 있습니다.

특히 시스템이 개방형 표준에 의존하는 경우 해커로부터 시스템을 보호하기가 어렵습니다. 그리드 컴퓨팅 시스템의 모든 컴퓨터에는 시스템 전체를 연결하고 상호 작용할 수있는 특정 소프트웨어가 있어야합니다. 컴퓨터는 자체적으로이를 수행하는 방법을 모릅니다. 컴퓨터 시스템의 소프트웨어가 독점적 인 경우 해커가 시스템에 액세스하는 것이 더 어렵지만 불가능하지는 않습니다.

대부분의 그리드 컴퓨팅 시스템에서 특정 사용자 만 네트워크의 모든 기능에 액세스 할 수 있습니다. 그렇지 않으면 제어 노드가 처리 요청으로 가득 차서 아무 일도 일어나지 않을 것입니다 ( IT 비즈니스에서 교착 상태 라고하는 상황 ). 보안을 위해 액세스를 제한하는 것도 중요합니다. 이러한 이유로 대부분의 시스템에는 권한 부여 및 인증 프로토콜이 있습니다. 이러한 프로토콜은 네트워크 액세스를 선택한 사용자 수로 제한합니다. 다른 사용자는 여전히 자신의 컴퓨터에 액세스 할 수 있지만 전체 네트워크를 활용할 수는 없습니다.

그리드 컴퓨팅 시스템의 미들웨어 및 제어 노드는 시스템이 원활하게 실행되도록하는 역할을합니다. 함께 각 컴퓨터가 네트워크 리소스에 액세스 할 수있는 정도를 제어하며 그 반대의 경우도 마찬가지입니다. 한 컴퓨터가 네트워크를 지배하지 않도록하는 것이 중요하지만 네트워크 응용 프로그램이 한 컴퓨터의 모든 리소스를 차지하지 않도록하는 것도 중요합니다. 시스템이 사용자에게 컴퓨팅 리소스를 빼앗긴다면 효율적인 시스템이 아닙니다.

사람들은 지금 그리드 컴퓨팅 시스템을 어떻게 사용하고 있습니까? 계속 읽으십시오.

여러 그리드 컴퓨팅 시스템이 있지만 대부분은 진정한 그리드 컴퓨팅 시스템 정의의 일부에 불과합니다. 학술 및 연구 조직 프로젝트는 현재 운영중인 많은 시스템을 차지합니다. 이러한 시스템은 사용되지 않는 컴퓨터 처리 능력을 활용합니다. 이러한 네트워크에 대한 가장 정확한 용어는 공유 컴퓨팅 시스템입니다.

외계 지능 검색 ( SETI ) 프로젝트는 대중의 주목을받은 최초의 그리드 컴퓨팅 시스템 중 하나입니다. SETI 프로젝트의 임무는 지능형 외계인 통신에 대한 증거를 찾기 위해 전파 망원경으로 수집 한 데이터를 분석 하는 것입니다. 단일 컴퓨터가 효과적으로 분석하기에는 너무 많은 정보가 있습니다. SETI 프로젝트는 SETI @ home 이라는 프로그램을 만들었습니다.이 프로그램은 컴퓨터 를 네트워크 로 연결하여 대신 가상 슈퍼 컴퓨터를 형성합니다.

유사한 프로그램은 스탠포드 대학 화학과의 비영리 기관인 Pande Group에서 관리하는 Folding @ home 프로젝트입니다. Pande Group은 단백질을 연구하고 있습니다. 이 연구에는 단백질이 주름이라고하는 특정 모양을 취하는 방식과 그것이 단백질이하는 일과 어떻게 관련되는지가 포함됩니다. 과학자들은 단백질 "잘못 접힘"이 파킨슨 병이나 알츠하이머 병과 같은 질병의 원인이 될 수 있다고 믿습니다 . 단백질을 연구함으로써 Pande Group은 이러한 질병을 치료하거나 치료할 수있는 새로운 방법을 발견 할 수 있습니다.

수십 개의 유사한 활성 그리드 컴퓨팅 프로젝트가 있습니다. 이러한 프로젝트 중 상당수는 지속적이지 않습니다. 즉, 각 프로젝트의 목표가 달성되면 시스템이 해체됩니다. 경우에 따라 새로운 관련 프로젝트가 완료된 프로젝트를 대신 할 수 있습니다.

이러한 각 프로젝트에는 고유 한 기능이 있지만 일반적으로 참여 과정은 동일합니다. 참여에 관심이있는 사용자는 각 프로젝트의 웹 사이트 에서 애플리케이션을 다운로드합니다 . 설치 후 애플리케이션은 각 프로젝트의 제어 노드에 연결합니다. 제어 노드는 분석을 위해 데이터 청크를 사용자의 컴퓨터로 보냅니다. 소프트웨어는 사용되지 않은 CPU 리소스로 구동되는 데이터를 분석합니다. 프로젝트의 소프트웨어는 리소스 우선 순위가 매우 낮습니다. 사용자가 많은 처리 능력이 필요한 프로그램을 활성화해야하는 경우 프로젝트 소프트웨어가 일시적으로 종료됩니다. CPU 사용량이 정상으로 돌아 가면 소프트웨어가 데이터 분석을 다시 시작합니다.

결국 사용자의 컴퓨터는 요청 된 데이터 분석을 완료합니다. 이때 프로젝트 소프트웨어는 데이터를 제어 노드로 다시 전송하여 적절한 데이터베이스로 전달합니다. 그런 다음 제어 노드는 새 데이터 청크를 사용자의 컴퓨터로 보내고주기가 반복됩니다. 프로젝트가 충분한 사용자를 유치하면 비교적 짧은 시간 내에 야심 찬 목표를 달성 할 수 있습니다.

그리드 컴퓨팅 시스템의 정교함이 증가함에 따라 더 많은 조직과 기업이 다목적 네트워크를 만드는 것을 보게 될 것입니다. 기업이 다른 기업과 상호 작용하는 날이 올 수도 있습니다. 그러한 환경에서 지금 불가능 해 보이는 계산 문제는 몇 시간 동안 지속되는 프로젝트로 축소 될 수 있습니다. 우리는 기다려야합니다.

그리드 컴퓨팅 및 관련 주제에 대해 자세히 알아 보려면 다음 페이지의 링크를 참조하십시오.

단백질 대 단백질

3,500여 생물의 단백질 서열을 비교하는 연구 프로젝트 인 게놈 비교 프로젝트는 2006 년 12 월 20 일에 시작되었습니다. 2007 년 7 월 21 일까지이 프로젝트는 그리드 컴퓨팅 시스템을 사용하여 모든 목표를 달성했습니다.

관련 기사

더 멋진 링크