Computação em Grade - Uma Visão Introdutória

Introdução

Os altos custos que envolvem a aquisição de supercomputadores dedicados e a constante melhoria nos projetos de computadores pessoais e na estrutura das redes locais levou a ideia de se utilizar computadores pessoais independentes interconectados em rede como plataforma para executar aplicações paralelas e distribuídas. Todo o dia uma grande quantidade de usuários estão insaciáveis por utilizar uma rede mundial de computadores, constituída por diversos dispositivos heterogêneos tanto ao nível de arquitetura quanto ao nível de sistemas, de maneira a utilizar e compartilhar esses recursos computacionais de uma forma transparente e eficiente.

Governos, empresas e organizações de pesquisa estão trabalhando em associação para criar redes de supercomputação, e que disponibilizarão estes recursos computacionais agregados de um grupo para qualquer computador conectado. As empresas e universidades que investiram nos últimos anos em clusters de alta performance de computação, estão dando o próximo passo para a futura computação em grades computacionais (grid computing), e os pesquisadores estão trabalhando para criar uma interface padronizada de Web para que diversas pessoas em várias áreas distintas possam utilizar a supercomputação em grade como um serviço público tradicional, semelhantes aos sistemas elétricos e/ou água/esgoto, sem se preocupar em como os recursos estarão disponibilizados para o mesmo.

John MacCarty do MIT em 1961 já previa o que hoje temos como grid. “Se os computadores do tipo que eu imagino, se tornarem os computadores do futuro, então a computação poderá algum dia ser organizada como um serviço público, assim como a telefonia o é... Esse serviço poderá se tornar a base da nova e importante indústria”

Figura 1: A evolução da computação de alto desempenho.

A Internet é formada por sistemas totalmente heterogêneos, fracamente acoplados e geograficamente distribuído. Pense na quantidade de máquinas que estão ociosas nesse momento. Os sistemas em cluster são caracterizados em uma interligação física localizada, construídos para resolver os problemas de uma forma mais rápida possível por meio de aplicações paralelas e distribuídas. E isso já foram explicados em artigos posteriores.

Já começam a ser consideradas que algumas aplicações já não podem ser mais resolvidas dentro de um ambiente de cluster e podem necessitar o uso de recursos em localidades remotas. O uso dos ciclos fracamente acoplado de computadores dispersos em uma Wan pode representar um ambiente muito interessante para processamento de alto desempenho. Com isso um usuário acessaria via estação de trabalho uma aplicação dentre um conjunto de aplicações disponíveis e submeter suas tarefas para serem executados nesse ambiente. Seria de responsabilidade do próprio sistema cuidar de questões como sincronização de tarefas, disponibilidade de recursos (processadores, armazenamento, compartilhamento de dados), transferências de informações, protocolos de comunicação, troca de mensagens e segurança, fossem resolvidos de forma transparente ao usuário. O sistema seria visto pelo usuário como um supercomputador virtual, capaz de executar inclusive tarefas concorrentemente. Esses recursos poderiam ser utilizados para prover muito mais do que simples serviços de comunicação, e-mail eletrônico ou transferência de arquivos; eles teriam o potencial de fornecer um ambiente computacional simples no qual ciclos de processamento, comunicação e até mesmos dados seriam compartilhados através de estações de trabalhos espalhados em prédios, estados e até mesmo entre continentes.

Uma experiência de integração de processamento distribuído é o projeto SETI@home (http://setiathome.ssl.berkeley.edu/), uma continuação do projeto da NASA de busca de inteligência extraterrestre. Usando um software que pode ser baixado pela Internet, um microcomputador pode analisar sinais do rádio telescópio de Arecibo. Atualmente, existem 4 milhões de assinantes em 224 países, criando um computador virtual com uma performance de 20 Tflops.

Um outro exemplo são as famosas redes peer-to-peer, como Emule (Edonkey), Kazaa, Gnutella, em que se compartilham arquivos por exemplo, mas sem nenhum controle de acesso e não interoperam entre si. Com a evolução dessas aplicações elas acabaram por inter-operar e haverá uma convergência de interesses entre computação ponto a ponto, Internet e computação em Grade.

A Computação em Grade é próxima geração da Internet – são protocolos adicionais construídos sobre a tecnologia da Internet. Qualquer recurso que esteja na Grade, também está na Rede.