cuadrícula de cálculo –

Sistema informático que ofrece a sus usuarios de forma transparente un conjunto de recursos (tiempo de cómputo, espacios de almacenamiento) distribuidos en una gran cantidad de sitios.

El término «grid» es la traducción de la palabra inglesa «grid», que también significa «red eléctrica». La analogía es poderosa, ya que una red eléctrica logra satisfacer a sus innumerables clientes a partir de un conjunto de recursos altamente distribuidos sin que estos clientes tengan que saber nada y sin tener que informar previamente a la red de sus necesidades inmediatas.

Estructura y funcionamiento de cuadrículas de cálculo.

Los elementos constitutivos de una cuadrícula son los nudos (centros de recursos), el Red de computadoras que los conecta (generalmente a una velocidad de al menos 100 Mb / s) y el software (Donde middleware, casi siempre desarrollado como software libre) instalado en cada nodo, que analiza las solicitudes de los usuarios y distribuye automáticamente su trabajo a los distintos nodos según la disponibilidad, gracias a un sistema central que contiene información sobre el estado de cada sitio.

Existen diferentes tipos de cuadrículas según el tipo de material disponible en cada nodo: rejillas de supercomputadora, que conectan supercomputadoras; el rejillas de producción Donde de investigación, conjuntos administrados de cientos o miles de computadoras personales; y los cuadrículas de igual a igual (utilizado, por ejemplo, para descargar archivos de música de Internet), que enlazan computadoras individuales de personas

Aunque una red generalmente se basa en su propio software, es posible interconectar varias redes utilizando definiciones de interfaces comunes y pasarelas adaptadas. Si un recurso disponible en una cuadrícula es visible para la otra y un trabajo enviado desde una cuadrícula se puede ejecutar en la otra, se dice que las dos cuadrículas son interoperables. Una organización internacional, Open Grid Forum, vela por el desarrollo progresivo de estándares que permitan una gran interoperabilidad entre las diferentes grids, así como el desarrollo por parte de la industria del software de servicios elementales que constituyen una grilla.

El desarrollo de cuadrículas

Las redes informáticas se desarrollaron a principios de la década de 2000, cuando los avances tecnológicos y los precios hicieron asequibles las redes informáticas académicas de muy alta velocidad, que superaban 1 gigabyte por segundo. De hecho, tal velocidad hace posible enviar datos remotos a un procesador a una velocidad cercana a la del procesamiento interno de datos. Por lo tanto, esto hace posible procesar los datos almacenados lejos con una eficiencia comparable al procesamiento local. Este desacoplamiento entre la ubicación de los recursos informáticos y de almacenamiento es una característica esencial de las redes informáticas.

Cuadrículas y supercomputadoras

Sin embargo, las redes informáticas no pueden reemplazar a una supercomputadora, un conjunto compacto de muchos procesadores conectados por enlaces de computadora de alto rendimiento. De hecho, incluso si los enlaces entre los diferentes nodos de una red son muy rápidos, el tiempo de comunicación de un procesador a otro es mucho más lento que en una supercomputadora tan pronto como los nodos están muy separados, lo que siempre ocurre en una red de producción. Por tanto, las redes informáticas no pueden sustituir a las supercomputadoras para aplicaciones que requieren un diálogo significativo entre los distintos procesadores, como las previsiones meteorológicas, pero, a la inversa, permiten tareas que pueden distribuirse en paralelo entre muchos procesadores sin que tengan que intercambiar mucha información.

Las redes informáticas y las supercomputadoras son, por tanto, herramientas muy complementarias. También hay cuadrículas de supercomputadoras compuestas por alrededor de diez supercomputadoras, por ejemplo, las cuadrículas DEISA (programa europeo) y TERAGRID (programa americano). En esta configuración, la tarea no se distribuye en varios sitios, sino que se envía al centro más disponible, lo que requiere que todos los datos en cuestión sean accesibles desde cada sitio.

Las ventajas de las rejillas

Las cuadrículas tienen la ventaja de agrupar un conjunto muy grande de recursos, lo que permite el procesamiento de volúmenes considerables de datos distribuidos en todo el mundo, así como una gran flexibilidad en la asignación de recursos a diferentes comunidades de usuarios agrupados en organizaciones virtuales. Cuando los usuarios agrupados en una organización virtual de este tipo están ellos mismos distribuidos, la cuadrícula facilita enormemente su colaboración. Así, las cuadrículas de cálculo son una muy buena herramienta para integrar a científicos de países en desarrollo en el concierto internacional de su disciplina. Al facilitar su acceso a los datos y ofrecerles la posibilidad de analizarlos desde su laboratorio, las redes informáticas luchan de forma muy eficaz contra la fuga de cerebros de los mejores investigadores de los países en desarrollo, siempre que dispongan de conexiones con la velocidad suficiente (alrededor de 10 Mb / s) . En esta dirección se está llevando a cabo un importante esfuerzo internacional centrado en Asia, América del Sur y, más recientemente, África.

Una arquitectura tan flexible como una red informática se presta bien a la informática bajo demanda, en la que un usuario envía una gran cantidad de trabajo a la red en un período de tiempo limitado. Esto facilita considerablemente la gestión de picos y valles de actividad. Las cuadrículas de cálculo han demostrado así ser la herramienta de elección para la gestión de desastres naturales (inundaciones, terremotos, epidemias de salud, etc.), requiriendo la movilización de recursos informáticos muy importantes en muy poco tiempo para realizar las simulaciones necesarias. con el fin de reducir el impacto de los desastres observados.

El problema de la seguridad

Uno de los principales problemas a los que se enfrentan las redes es la seguridad. De hecho, es necesario tener éxito en la identificación de cada usuario en todas las máquinas que constituyen las cuadrículas, que en la mayoría de los casos pertenecen a dominios administrativos completamente diferentes, y regular sus derechos de usuario. La solución elegida es la emisión de un único certificado por usuario, un pasaporte informático real reconocido por todas las máquinas de la red. Este certificado es emitido (o revocado cuando corresponda) por una autoridad de certificación nacional. Cada autoridad de certificación nacional debe ser reconocida y validada por sus pares. La seguridad de los datos también es un desafío importante, resuelto en primer lugar mediante el cifrado de datos confidenciales y la restricción de los derechos de acceso a los datos solo a los miembros de las organizaciones virtuales en cuestión. En el mundo industrial, para no correr riesgos, las redes se instalan con mayor frecuencia en una red privada (intragrid), eliminando así cualquier riesgo significativo. Hasta la fecha, gracias a todas las precauciones tomadas, no parece que una red informática sea una herramienta informática más vulnerable que un centro de datos tradicional.

Usos actuales

Las redes se utilizan principalmente en el mundo de la investigación y Europa ha logrado tomar un liderazgo significativo en el campo de las redes de producción. En 2008, la red de producción más grande del mundo es la red EGEE, desplegada en más de 250 sitios, que incluye 80 000 computadoras y 20 petabytes de almacenamiento. Se basa en la red informática dedicada a la investigación GEANT, que conecta a todos los países europeos e incluye el acceso al norte de África, Asia y Estados Unidos. Sus nodos están instalados en los laboratorios de investigación que participan en el proyecto, que financian los equipos y su mantenimiento. Un equipo central de unas 50 personas en unos pocos grandes centros se turna para garantizar la cohesión del conjunto y su seguimiento La red EGEE procesa las 24 horas del día más de 300.000 trabajos diarios presentados por varios miles de usuarios pertenecientes a una decena de comunidades científicas diferentes.

El uso de datos del acelerador de partículas más poderoso del mundo, el LHC (Large Hadron Collider), instalado en Cern, cerca de Ginebra, se basa completamente en la red de producción .EGEE y su contraparte estadounidense Open Science Grid. La búsqueda de nuevas moléculas que puedan luchar contra la malaria o la gripe aviar, la comparación de secuencias genómicas, el estudio online de terremotos, la búsqueda de imágenes radiológicas similares a la de un paciente determinado en una gran colección de imágenes de una red de diez hospitales representan algunas de las espectaculares aplicaciones actuales de las redes informáticas.

Cuadrículas de búsqueda

Las cuadrículas también son objeto de investigación en informática. Los estudios se centran principalmente en las condiciones que deben cumplir las redes para garantizar la misma muy buena eficiencia cuando el número de nodos y / o el número de usuarios se vuelve muy importante. También son temas importantes la fiabilidad de la red en caso de avería de uno o más de sus componentes, su capacidad de autodiagnóstico y autorreparación. Francia ha desplegado una cuadrícula de cálculo de diseño original (GRID5000) totalmente dedicada a este tipo de investigación.

panorama

Las redes informáticas son todavía herramientas de TI jóvenes y, por lo tanto, es probable que evolucionen mucho. Sin embargo, su fuerte presencia actual en el mundo de la investigación les garantiza varios años de uso con pequeños cambios para aprovechar al máximo las inversiones ya realizadas. El advenimiento paulatino de los estándares industriales resultantes del Open Grid Forum consolidará esta dinámica. En el mundo industrial, el mercado de almacenamiento o computación bajo demanda, conocido como “computación en la nube”, donde la oferta de TI se basa en recursos distribuidos, se está desarrollando rápidamente. Estas dos tecnologías presentan muchas analogías y su eventual fusión parece muy probable. Para un despliegue masivo de redes informáticas en el mundo industrial, también será necesario que los editores de software de aplicación propietario adapten su esquema de licencias para usar en una red, siguiendo algunos ejemplos pioneros en esta área.