Computação em Grade - Uma Visão Introdutória

Principais Projetos de Grid

Globus

O projeto Globus foi iniciado em 1997, e é considerado o padrão de facto para a computação em Grid. Seus objetivos de baseiam no desenvolvimento e promoção de protocolos padrões para permitir interoperabilidade entre infraestruturas. Obteve uma grande atenção por parte da mídia, inclusive atraindo a atenção de empresas (exemplo: IBM).

O Globus Toolkit é um conjunto de ferramentas de código aberto baseados por bibliotecas escritas em C e que atualmente só rodam sobre plataforma Unix, desenvolvidos por Ian Forster, cientista sênior do Laboratório Nacional Argonne, Carl Kesselman, diretor do Centro para Tecnologias de Grade do Instituto de Ciências da Informação, da Universidade do Sul da Califórnia e Steve Tuecke da U. of Chicago, financiados principalmente pelo governo americano, com subvenção do Departamento de Energia, da Fundação Nacional de Ciência, da Nasa e da Agência de Projetos de Pesquisa Avançada da Defesa, e tem como objetivo facilitar a computação em grade por meio de APIs e SDKs. Atualmente na versão 3.x, o que aproximadamente representa a terceira geração do sistema e incluem serviços e bibliotecas para monitoração, descobrimento e gerenciamento de recursos, tais como segurança e gerenciamento de arquivos. Tendo sido a solução de maior impacto na comunidade da computação de alto desempenho. O Globus e os protocolos definidos em sua arquitetura tornaram-se um padrão de facto como infra-estrutura para computação em grid. Os ramos de pesquisa atuais são: Gerenciamento de Recursos, Gerenciamento e Acesso a Dados, Ambientes de Desenvolvimento de Aplicações, Serviços de Informação e Segurança.

Inicialmente, pode-se usar Globus apenas para agendar a execução em múltiplas máquinas. – Posteriormente, pode- se adicionar uma biblioteca para detecção e correção de falhas e finalmente, pode-se utilizar os serviços Globus de distribuição de arquivos.

Legion

Legion é um sistema de grade computacional que foi desenvolvido pela Universidade de Virginia. Um dos pioneiros em computação em grade, o desenvolvimento do Legion começou em 1993. Em 2001, seus idealizadores fundaram a Avaki, uma empresa que atualmente desenvolve e comercializa sistemas que utilizam a tecnologia do Legion.

O Legion foi desenvolvido utilizando-se o paradigma de orientação a objetos. Em Legion, todos os elementos da Grade são representados por objetos, sejam eles dados ou objetos reais, tais como microscópios, telescópios e outros equipamentos. Objetos comunicam-se por chamadas de métodos assíncronas, e as interfaces são definidas por um tipo de IDL. As classes possuem responsabilidades de sistema como: criação de objetos, ativação/desativação e agendamento da execução.

Legion se destaca pela sua preocupação com o suporte à aplicações paralelas. O Legion possui uma implementação das bibliotecas MPI (Message Passing Interface) e PVM (Parallel Virtual Machine). Para utilizar um programa escrito em MPI ou PVM no Legion basta recompilá-lo utilizando as bibliotecas fornecidas pelo Legion. Isso permite que a migração da infra-estrutura antiga para a infra-estrutura do Legion seja praticamente instantânea.

Além das bibliotecas, Legion fornece suporte nativo a algumas linguagens de programação paralela. É possível utilizar as linguagens MPL (Mentat Programming Language, uma extensão de C++ para programação paralela), BFS (Basic Fortran Support) e Java.

Por fim, aplicações legadas que não utilizem nenhuma das bibliotecas ou linguagens acima podem ser encapsuladas dentro de objetos Legion. Basta o usuário registrar o programa legado com o comando legion_register_program e o sistema constrói um objeto Legion que encapsula o programa legado e, automaticamente, ele se torna elegível para ser executado pelo sistema. Isso garante que qualquer programa possa ser executado no ambiente do Legion. Se o programa realizar algum tipo de comunicação, basta que o programador escreva um adaptador para o programa legado que converta as chamadas a biblioteca de comunicação à chamadas a métodos de comunicação do Legion.

Conclusão

Podemos traduzir então que, um Grid Computacional resume-se em:

• Computadores em diferentes localidades;
• Rede de grande área;
• Apropriados para computação intensiva, alto-desempenho;
• Ambiente colaborativo;
• Grande quantidade de dados;
• Diferentes organizações;
• Permitem compartilhar, agregar e escolher recursos computacionais dos mais variados tipos:

• supercomputadores
• dispositivos especiais - telescópios, radares, etc
• sistemas de armazenamento
• bancos de dados
• computadores comuns

As dificuldades encontradas são muitas, e os estudos são incessantes nessas áreas, destacando-se:

• Localização dos recursos;
• Reserva de recursos;
• Capacidade para adaptar-se a mudanças no ambiente;
• Criação e escalonamento das tarefas;
• Autonomia de cada grupo participante para definir suas próprias políticas de segurança;
• Recursos requisitados podem estar em diferentes localidades;
• Qualidade de serviço exigida por cada aplicação.

No futuro bem próximo as aplicações baseadas na web vão usufruir os benefícios das grades computacionais, teremos então uma evolução natural dos sistemas localizados sendo acessíveis mundialmente e o aluguel de recursos computacionais ociosos, principalmente aqueles relacionados a processamento massivo.