Computação em Grade e Aumento de Competitividade Francisco José da Silva e Silva1 Rafael Fernandes Lopes2 1 Universidade 2 Centro Federal do Maranhão – UFMA Federal de Educação Tecnológica do Maranhão – CEFET/MA Francisco Silva – Rafael Fernandes Computação em Grade Computação em Grade Redes de computadores existentes atualmente em instituições formam um enorme parque computacional interconectado As tecnologias que compõem a Internet atual não disponibilizam abordagens integradas para utilização destes recursos na execução de computações Uma abordagem denominada grid computing (ou computação em grade) tem sido desenvolvida para superar esta limitação Francisco Silva – Rafael Fernandes Computação em Grade O que é uma grade de computadores? “Grade, em um nı́vel conceitual, é um tipo de sistema paralelo e distribuı́do que possibilita o compartilhamento, seleção, e agregação de recursos autônomos e geograficamente distribuı́dos em tempo de execução, dependendo de sua disponibilidade, capacidade, desempenho, custo, e requisitos de qualidade de serviço de seus usuários” Rajkumar Buyya Francisco Silva – Rafael Fernandes Computação em Grade O que é uma grade de computadores? Francisco Silva – Rafael Fernandes Computação em Grade O que é uma grade de computadores? Na figura anterior parece a Web?? Sim, mas dentro da nuvem temos recursos e não informação Semelhante a um “Grid Elétrico” (Power Grid) Não preciso ter um gerador de energia em casa para ter eletricidade Transparente + sempre presente + paga-se o que se consome Posso fazer o mesmo com recursos computacionais? Forte tendência de prover uma “orientação a serviços” Casamento com serviços web (web services) Francisco Silva – Rafael Fernandes Computação em Grade Caracterı́sticas básicas da grade Recursos coordenados que não se sujeitam a um controle centralizado Utilização de padrões abertos, interfaces e protocolos de propósito geral Prover o mı́nimo de qualidade de serviços Francisco Silva – Rafael Fernandes Computação em Grade Benefı́cios Explorar recursos subutilizados e recursos adicionais Capacidade de processamento paralelo Dispositivos e organizações virtuais Confiabilidade Francisco Silva – Rafael Fernandes Computação em Grade Taxonomia de Grades Krauter et al. criaram uma taxonomia dos tipos de grade: Francisco Silva – Rafael Fernandes Computação em Grade Aplicações de grades de computadores Supercomputação distribuı́da Para agregar recursos computacionais (ao mesmo tempo) na resolução de problemas que não podem ser resolvidos com um único computador Computação de Alto Rendimento Aproveita recursos ociosos (idle) para aumentar a vazão agregada de tarefas Francisco Silva – Rafael Fernandes Computação em Grade Aplicações de grades de computadores Computação intensiva em dados Foco em sintetizar nova informação a partir de dados mantidos em repositórios, BDs e bibliotecas digitais geograficamente distribuı́dos Computação sob demanda Uso da grade para satisfazer, no curto prazo, demandas de recursos que não podem ser satisfeitas localmente de forma barata Computação colaborativa Foco em grades que incluem formas intensivas de interação humano-humano Francisco Silva – Rafael Fernandes Computação em Grade Grades computacionais no domı́nio cientı́fico Cientistas e engenheiros podem usar todo o poder computacional que você pode fornecer a eles Eles geram petabytes de informação e sempre querem ciclos, memória, ... Demandas mais recentes: Maior colaboração entre sites remotos Muito mais dados dispersos Francisco Silva – Rafael Fernandes Computação em Grade Grades computacionais no domı́nio de negócios Demandas das empresas: Melhorar confiabilidade Aumentar a relevância da TI para o negócio Reduzir a complexidade Facilitar mudanças rápidas Diminuir custos Francisco Silva – Rafael Fernandes Computação em Grade A missão em termos tecnológicos Fornecer alta qualidade de serviço em sistemas distribuı́dos Incluindo recursos dentro e fora da empresa As dificuldades Como agüentar largas escalas com grandes variações na demanda? Como cruzar domı́nios administrativos com segurança? Como lidar com os novos provedores de serviço? Francisco Silva – Rafael Fernandes Computação em Grade Padrões Utilização de padrões é um requisito para as grades GGF = Global Grid Forum Principais padrões: Open Grid Services Architecture (OGSA): define o que são os serviços e toda a estrutura que pode ser provida em uma grade Open Grid Services Infrastructure (OGSI): especificação concreta da arquitetura OGSA → baseiado em serviços web Francisco Silva – Rafael Fernandes Computação em Grade Ferramentas Globus Toolkit: implementação das especificações OGSA/OGSI rightarrow principal projeto de grade existente no mundo IBM Grid Toolbox: versão comercial do Globus Legion OurGrid Integrade MAG (Mobile Agent Technology for Grid Computing Environments) Ferramentas comerciais: Platform LSF, Avaki Grid Server Ferramentas para portais de grades: Grid Portal Development Kit, Legion Grid portal, GridPort, Sun Technical Computing Portal, GridSphere Francisco Silva – Rafael Fernandes Computação em Grade Exemplos no mundo ChinaGrid (interligação de universidades e governo) Projeto eDiamond (processamento de mamografias) Molecular Modeling Laboratory – UNC (desenvolvimento de medicamentos) DEISA (interligação de laboratórios cientı́ficos) AccessGrid (vı́deo conferência e e-learning) TeraGrid (interligação de universidades) World Community Grid (utilização de processamento de desktops para vários projetos) Francisco Silva – Rafael Fernandes Computação em Grade Exemplos no Brasil Francisco Silva – Rafael Fernandes Computação em Grade Exemplos no Brasil Francisco Silva – Rafael Fernandes Computação em Grade Aplicações Cientı́ficas – Pesquisa em HIV (MyGrid) Francisco Silva – Rafael Fernandes Computação em Grade Aplicações Cientı́ficas – Pesquisa em HIV (MyGrid) Francisco Silva – Rafael Fernandes Computação em Grade Aplicações Cientı́ficas – Pesquisa em HIV (MyGrid) 55 máquinas em 6 domı́nios administrativos nos EUA e Brasil Tarefa = 3.3 MB entrada, 1 MB saı́da, 4 a 33 minutos de execução dedicada Executou 60 tarefas em 38 minutos Aceleração em 29 vezes usando 55 máquinas Francisco Silva – Rafael Fernandes Computação em Grade Aplicações Cientı́ficas – Diagnóstico médico a partir de imagens de exames (MAG / FlexiGrid) Iwa (feio): Prof. Aristófanes Corrêa Silva (DEE/UFMA) Através da grade pode-se compartilhar recursos computacionais de diversas instituições geograficamente distantes Por exemplo, pode-se armazenar e recuperar dados destas instituições A partir dos dados compartilhados, pode-se desenvolver aplicações de auxı́lio ao diagnóstico médico a partir de análises feitas nos dados (como imagens) armazenados Francisco Silva – Rafael Fernandes Computação em Grade Grades no mundo dos negócios Francisco Silva – Rafael Fernandes Computação em Grade Grades Comerciais Mais próximo das grades de computação sob demanda e colaborativa, mas ... Aplicações de negócio rodam de forma contı́nua ... Por longos perı́odos de tempo ... E possuem requisitos mais fortes de QoS, segurança e contabilização Marketing usa várias frases: “utility computing”, “e-business on demand”, “planetary computing”, “enterprise grids” Ainda não estamos perto de chegar a “The Grid” Francisco Silva – Rafael Fernandes Computação em Grade Grades Comerciais De olho no potencial econômico da arquitetura de grid computing, grandes corporações de TI do mercado mundial, como Oracle, IBM e Sun, largam na frente na oferta de produtos que integram funcionalidades desta tecnologia A maioria das soluções ainda está voltada para aplicações cientı́ficas, mas muitas já se adaptam perfeitamente às necessidades do ambiente corporativo Francisco Silva – Rafael Fernandes Computação em Grade Grades Comerciais – Oracle Lançado em novembro do ano passado Inclui o banco de dados Oracle Database 10g, o servidor de aplicações Oracle Application Server 10g e o gerenciador Oracle Enterprise Manager 10g Os produtos permitem a distribuição via software do processamento de aplicativos por toda a rede de forma dinâmica, conforme a demanda de cada área A carga de trabalho é balanceada automaticamente em função da ociosidade e capacidade dos recursos existentes O uso da famı́lia 10g proporciona redução nos gastos com Informática entre 30% e 70%, segundo a Oracle Francisco Silva – Rafael Fernandes Computação em Grade Grades Comerciais – Oracle A plataforma oferece quase 600 novos recursos em relação à versão 9i AS anterior, incluindo avanços para a integração de sistemas e na infra-estrutura de web services É possı́vel fazer processamento paralelo e compartilhar todos os recursos sob uma única gestão, minimizando os custos de suporte por servidor Francisco Silva – Rafael Fernandes Computação em Grade Grades Comerciais – IBM Apostando na nova tecnologia como uma evolução das estratégias de e-business já adotadas pela empresa, a IBM é outra que desde o fim de 2003 oferece soluções de grid para diversas áreas: indústria, financeira, automotiva, ciências da vida, agricultura, universidades e governo, etc. São sistemas que atendem a demandas como simulações, exploração de petróleo, criação de modelos, análise de risco e de mercado e teste de resistência de materiais Segundo o arquiteto de TI da empresa, José Carlos Duarte, além da economia de custos, o principal benefı́cio proporcionado pela grid está na extraordinária redução do tempo de processamento “Um de nossos clientes tinha uma aplicação que demorava 44 horas para rodar. Com a grade, o processo é feito em apenas duas horas” Francisco Silva – Rafael Fernandes Computação em Grade Grades Comerciais – Sun A Sun oferece uma infra-estrutura completa para implantação rápida de um ambiente em grid, que combina serviços, plataformas de referências, aplicativos de storage e softwares Solução integrada de hardware e software para computação em grade, o sistema inclui aplicações que prometem aumentar as taxas de uso dos ativos de TI já existentes na organização em 90% A Sun tem soluções para diferentes arquiteturas (RISC e CISC) e sistemas operacionais (Linux e Solaris) O mais novo produto da famı́lia é o Sun Grid: um portal web a partir do qual é possı́vel submeter aplicações para execução sob uma infraestrutura da própria Sun, com um custo de US$ 1.00 / hora de CPU Francisco Silva – Rafael Fernandes Computação em Grade Grades Comerciais – Sun Sun Grid Francisco Silva – Rafael Fernandes Computação em Grade Dúvidas e Contato Dúvidas? Francisco José da Silva e Silva ([email protected]) Rafael Fernandes Lopes ([email protected]) Francisco Silva – Rafael Fernandes Computação em Grade
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