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
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Francisco José da Silva e Silva ([email protected])
Rafael Fernandes Lopes ([email protected])
Francisco Silva – Rafael Fernandes
Computação em Grade