تکنولوژیهای محاسباتی Grid:

 

درسال 1969 پس از جنگ جهانی دوم با به هم پیوستن شبکه های بزرگ و کوچک در سراسر جهان اینترنت پا به عرصه ظهور نهاد.

در شبکه اینترنت از مزیت به اشتراک گذاشته شدن منابعی چون رسانه های ذخیره سازی استفاده میشود. بدین معنی که میتوان اطلاعات ذخیره شده بر روی منابع ذخیره را بازیابی و مورد استفاده قرار داد.

در شبکه اینترنت تنها از به اشتراک گذاشته شدن منابع ذخیره سازی  استفاده می بریم. و از توان محاسباتی هیچ بهره برداری ایی نمیشود. و نیاز به اشتراک گذاشته شدن پروسسور کاملا محسوس میباشد. این خود مقدمه ای شد برای ظهور کلاستر ها.

 

 

تعریف کلاستر:

 

مجموعه ای از رایانه های همگن  متصل به هم را که برای اجرای یک برنامه مشخص طبق اسلوب مشخص با یکدیگر در ارتباط می باشند، کلاستر می گویند. کلاسترها به علت اتصال قوی و مطمئن میان آنها می توانند کارهای سنگین محاسباتی را در زمان کوتاهی انجام دهند.

 

 

محدودیت محیط های کلاستر:

 

1-  منابع را به صورت اختصاصی در اختیار می گیرند و این مسئله مانعی در سر راه تشکیل کلاستر های بزرگ برای انجام کارهای محاسباتی بزرگ می باشد.

 

2- هزینه تشکیل یک کلاستر برای یک شرکت شاید اصلاً مقرون به صرفه نباشد. بنابرین اغلب ترجیح می دهند کلاسترهای موجود را برای مدت اجرای برنامه خود اجاره کنند تا هم هزینه مینیمم شود و هم از هزینه های نگهداری شانه خالی کنند.

 

3- به هر حال قدرت اقتصادی هرموسسه ای در جهان محدود می باشد و در حالی که شیوه های بسیار کاراتر و کم هزینه تری ابداع شده اند، دیگر تشکیل کلاسترهای بزرگ مزیت اقتصادی سابق را ندارند.

 

 

 

 

 

IP Version 6.0

 

IP V6 = Internet 2 = Grid Technology

 

پديده اينترنت 2 يا Grid Technology پديده‎اي است كه بعنوان جايگزين اينترنت در جهان غرب شناخته شده و آمريكا و كشورهاي پيشرفته آنرا به عنوان بزرگ‎ترين اتفاق در 20 سال گذشته شناخته‎اند اينترنت 2 با برخورداري از بهترين و سريع‎ترين امكانات جستجو، ‌سرعت بسيار بالا و داشتن امكانات قوی براي هر نوع تحقيقي، جايگزين به حق اينترنت در 5 سال آينده پیش‎بيني شده است.

تكنولوژي Grid مجموعه‎اي از نرم‎افزار، سخت‎افزار و جريان‎هاي اطلاع‎رساني است كه به كاربر كمك مي‎كند تا از بانكهاي اطلاعاتي پراكنده استفاده كامل و هم‎زمان به انجام آورد.

 

 

‌

تفاوت اینترنت 2 با اینترنت استاندارد:

- تفاوت اصلي بين اينترنت استاندارد و اينترنت 2 تعداد كاربران آن هستند.
- حداقل سرعت ارتباط اينترنت 2 معادل  155 مگابيت بر ثانيه است.

- اينترنت استاندارد در مقابل تكنولوژي  Grid از لحاظ يافتن اطلاعات و جستجو، منبعي سطحي محسوب مي‎شود در حالي كه Grid توانايي جستجو تا آخرين رده رشته‎ها را به شكل كاملاً عميق دارد. از طريق  Grid مي‎توان تعداد زيادي از بانكهاي اطلاعاتي را در يك لحظه به شكل عميق جستجو نموده و نتيجه را به جاي اطلاعات به صورت دانش  (Knowledge) و مديريت علمي تهيه نموده و بهترين مسيرها را نشان داد.

 

 

کاربردهای اینترنت 2:

برخي كاربردهاي تجربي قابل انجام با استفاده از تكنولوژي اينترنت 2 عبارتند از:
- پزشكي: تصوير برداري سه‎بعدي از مغز و معاينه تخصصي پزشكي از راه دور.
- تكنولوژي‎هاي سرگرمي: ارائه تصاوير ويدئوئي پيشرفته ديجيتال بصورت ارتباط دوطرفه.

- آموزش از راه دور: ايجاد امكانات آموزشي زيادي بين دو انستيتوي به لحاظ جغرافيايي دور از هم و برهم كنش بلادرنگ بين دانشجويان و اساتيد.
- اختر شناسي: كنترل تلسكوپ از راه دور و مشاهده اطلاعات دريافت‎شده از طريق تلسكوپ

 

 

مقدمه ای بر Grid:

 

دانشمنداني كه در پي توسعه گريد هستند، دنيايي را به تصوير مي كشند كه هر شخصي مي تواند به راحتي وارد يك شبكه شود و از توان محاسباتي موجود در شبكه استفاده كند.در شیوه های نوین به جای استفاده از رایانه های اختصاصی برای حل مسائل بزرگ ، با استفاده از رایانه های موجود پراکنده که از همه توان محاسباتی خود استفاده نمی کنند، سعی می شود با جمع آوری این توانهای پراکنده که اغلب بی استفاده می مانند، کارهای خود را انجام دهند. این منابع محاسباتی اگرچه اغلب قدرت و هماهنگی رایانه های اختصاصی را ندارند، اما تعداد زیادی از آنها به وفور در مراکز عمومی از قبیل دانشگاه ها، اداره ها، کتابخانه ها و غیره و حتی در منازلی که اتصال قوی به اینترنت دارند یافت می شوند و این موجب می شود که توان محاسباتی آن در مجموع بسیار بالا باشد و در عین حال هزینه آن به مراتب پایین تر می باشد.

 

 

مخصوصاً اینکه هزینه های نگهداری به عهده مالکین منابع می باشد و مدیریت این سیستم صرفاً از منابع برخط در زمانبندی برنامه ها استفاده می کنند.  با استفاده از گرید توان کامپیوتر ها دیگر بی معنا است ، صرف نظر از آن که کامپیوتر شما ضعیف و ابتدایی است ، می توانید به بیش از قدرت کامپیوتری دست یابید که هم اکنون در پنتاگون وجود دارد .

 

 

گرید (Grid):

 

گريد (Grid) عبارت است از شبكه گسترده اي با توان محاسباتي بالا كه امكان اتصال به اينترنت را هم داراست. گرید ، دیگر از رایانه های همگن اختصاصی تشکیل نمی شود و بلکه از مجموعه ای از رایانه های توزیع شده در سطح اینترنت و یا اینترانتهای متعدد که به صورت غیر اختصاصی از طریق پروتکل ارتباطی از طریق یک سیستم مدیریت گرید با یکدیگر در ارتباط می باشند.

 

 

نام Grid از کجا آمد:

نام گرید از گرید برق اقتباس شده است که در آن منابع مختلف تولید برق یا همان توان الکتریکی در مناطق جغرافیایی دور از هم و بدون هماهنگی مستقیم، توان مصرفی تجهیزات الکتریکی را در کل شبکه الکتریکی کشور حمایت می کنند.

 

 

تشریح Grid :

 

در گرید انواع و اقسام رایانه های مختلف با تواناییها و قابلیتهای مختلف و سیستم عاملهای متفاوت یافت می شوند. این رایانه ها به صورت غیر اختصاصی می باشند و صرفاً در صورتی که کاربر از توان محاسباتی رایانه به صورت کامل استفاده نکند، در اختیار گرید قرار می گیرد.

 

 

ارتباط رایانه های کاربران با مدیریت گرید به شکل امکان پذیر است:

 

1 . ارتباط نامطمئن که هیچ تضمینی در رابطه با حضور رایانه در گرید و یا میزان توان محاسباتی اضافی در میان نمی باشد و صرفاً در صورتی که رایانه بیکار بماند، مدیریت گرید می تواند از آن در انجام کارهای خود بهره مند شود. در اینجا منظور از مدیریت گرید، سیستم کلی مدیریت گرید می باشد و هیچ معماری خاصی منظور نمی باشد. در این حالت، مدیریت گرید صرفاً بر اساس میزان مصرف از امکانات ارائه شده، هزینه می نماید.

 

2  . نوع دیگر ارتباط، ارتباط تضمین شده است که طبیعتاً هزینه بیشتری برای گرید به بار خواهد داشت. در این نحوه ارتباط، رایانه برای مدت معینی که طبق پروتکل تعریف شده، اختصاص می یابد و در مقابل درآمدی برای صاحب آن در نظر گرفته می شود، بدون توجه به اینکه آیا در آن زمان استفاده ای از آن بشود یا خیر. در عین حال به علت توزیعی بودن منابع در اینترنت و خارج از کنترل بودن آنها موجب می شود که ضمانت اجرایی صرفاً در حد تعهد اخلاقی وی می باشد. البته در صورت تخلف از تعهدات پرداختی صورت نمی گیرد و شاید حتی جریمه ای نیز از قبل توافق شده باشد، اما به هر حال در برنامه ریزی انجام شده اخلال صورت می گیرد. البته در این روش هزینه به علت ماهیت تضمینی بالاتر می باشد و ضریب اطمینان آن نیز بالاتر می باشد.

 

آنچه مسلم است ماهیت تغیر پذیری منابع محاسباتی در گرید می باشد. زیرا منابع تحت کنترل یک مدیریت مرکزی نمی باشند و صرفاً از طریق پروتکلهای تعریف شده با یکدیگر در ارتباط می باشند. بنابرین نمی توان نسبت به امنیت و اطمینان منابع متکی بود و باید تدابیر لازم دیده شود.

 

 

تفاوت گرید با کلاستر:

 

آنچه انجام کار در محیط گرید را با انجام کار در محیط کلاستر متفاوت می سازد، عبارت است از ناهمگن بودن منابع و تنوع منابع، و تغییرات و نواسانات توان آزاد منابع در اختیار گرید می باشد . بنابرین همچنان که واضح نیز می باشد، در گرید منابع بر خلاف کلاستر به هیچ وجه از قبل شناخته شده نمی باشند و صرفاً بر اساس معرفی که از طرف مالک اعلام شده می توان آنرا قضاوت نمود.

 

انواع گرید:

 

    1) گرید محاسباتی

            2) گرید شبکه ای

               3) گرید ذخیره سازی

 

PKI: 

 

امنیت گرید بر پایه PKI استوار است و طراحان شبکه های  گرید PKI را هدفی برای پیاده سازی گرید در نظر می گیرند. اولین گام برای استفاده از گرید اخذ و فراگیری گواهینامه ای به عنوان X.509  میباشد. این گواهینامه به صورت دیجیتالی از سرویس CERTIFICATE AUTHORITY درخواست و اخذ می شود. هر گواهینامه داری یک کلید شخصی میباشد که مجوز استفاده ار محیط گرید را فراهم می آورد. در سیستم های مبتنی بر PKI نکته ای حیاتی وجود دارد که کلید شخصی فقط نزد مالک حقیقی شناخته شود و در حقیقت مالک حقیقی تنها باید از کلید شخصی گواهینامه با خبر باشد. چرا که افشا شدن این کلید باعث میشود که امتیاز کاربر جعل شود. افشای کلید شخصی معادل با بی اعتبار شدن گواهینامه میباشد.

 

 

دو روش برای جلوگیری از افشا شدن کلید شخصی وجود دارد:

 

1- رمزگذاری گواهینامه توسط کاربر

 2- نگهداری گواهینامه بر روی یک سیستم فایل محلی که فقط مالک آن گواهینامه مجوز دسترسی به آنرا داشته باشد.

 

همانطور که گفته شد کلید شخصی بخشی از گواهینامه است و ممکن است به صورت توافقی در اختیار دیگر کاربران قرار گیرد و به کاربران دیگر اجازه میدهد که از موجودیت های دیگر اطلاع پیدا کنند و این نیز معادل جعل  امتیاز میباشد.

 

از آنجایی که در سیستمهای گرید امنیت از اهمیت بالایی برخوردار میباشد بهترین راه حل برای گواهینامه های افشا شده فسخ آنان میباشد. لیستی نیز به همین نام وجود دارد که اصطلاحاٌ به آن  CRLگفته میشود. فرایند شناسایی گواهینامه های افشا شده و قرار دادن آن در CRL نیز دارای هزینه زیادی میباشد.

برای دریافت گواهینامه جدید دوباره باید درخواستی به CA ارسال شود و منتظر پاسخ و دریافت گواهینامه جدید شد. دریافت گواهینامه نیز متحمل هزینه هایی میباشد.

بنابراین مدیریت و نگهداری گواهینامه ها دارای اهمیت خاصی میباشد.

در حقیقت برای رهایی از چنین مشکلاتیPLUG & PLAY PKI  مطرح شد. امروزه در سطح وسیع تر با به حد کمال رسیدن طراحان معماری و استفاده از پتانسیل هایی چون پروتکل BOOTP و DHCP پیکربندی اتوماتیک بر روی یک Client به واقعیت نزدیک تر شده است.

در اینصورت پیکربندی فنی محیط گرید که مستلزم دقت خاص و رویه عملیاتی صحیح میباشد از حوزه کاربران نهایی حذف میشود و این چیزی است که PKI به دنبال آن است و هدف PLUG & PLAY PKI  تبدیل مراحل پیکربندی گواهینامه ها و مدیریت محیط گرید به فرایندی ساده و USER FRIENDLY است

شركت هایی مانند IBM,SUN ,HP,ORACLE در حال سرمايه گذاري بر روي نرم افزار اين شبكه و استانداردهاي لازم براي به صرفه نمودن پردازش شبكه اي از نظر تجاري و افزايش فروش خدمات نرم افزاري ، سخت افزاري و مشاوره آن هستند.

 

 

ابزارهای  گرید:

 

شبكه D-Grid از نرم افزار Glob us toolkit ساخته  گروه Global Grid Forum استفاده مي كند كه نرم افزاري از نوع  open-source است و براي هماهنگ كردن توان پردازش شكه هاي پراكنده كامپيوترها و انجام كارهاي مختلف در چندين ماشين مورد استفاده قرار مي گيرد.

 

درست نظير  اتصال  يك  خانه  به  شبكه برق  سراسري  ، هر رايانه  به  شبكه  محاسباتي  سراسري  جهاني  اتصال  داشته  باشد و بتواند همه  فعاليت هاي  متنوع  از قبيل  پردازش ، ذخيره  و بهره وري  از اطلاعات  را در درون  شبكه اي  كه  گستره  آن  همه  فضاي  واقعيت  مجازي  موجود در سطح  جهان  است  به  انجام  برساند

 

 

پروژه های امروز گرید:

 

Search for Extra Terrestrial Intelligence: SETI (جستجو براي يافتن هوش فرازميني) است كه هدف از آن يافتن پاسخ سؤالاتي مانند اين‌كه "آيا ما تنها هستيم" مي‌باشد.

 

تلسكوپ راديويي Are Ibo  به قطر 300 متر در پورتوريكو مي‌باشد. براي پردازش و تحليل يافته‌ها نيز از قوي‌ترين ابركامپيوتر دنيا استفاده میکند.

در حال حاضر حدود 4/5 ميليون كامپيوتر در سراسر دنيا به SETI@Home  پيوسته‌اند و بزرگ‌ترين ابركامپيوتر روي زمين را تشكيل داده‌اند. سرعت كاري اين ابركامپيوتر در حدود 70 ترافلاپس (70 ميليارد عمليات مميز شناور در ثانيه)  است. اين رقم يعني اين‌كه يك كامپيوتر منفرد به مدت دو هزارسال به طور مداوم و هر روز كار كند. اين 4/5 ميليون كامپيوتر در حال حاضر در 226 كشور جهان پراكنده هستند و مي‌توان گفت كه در ضمن بزرگ‌ترين پروژه Grid Computing جهان را نيز شكل داده‌اند.

پروژه ملي ژاپن به اسم NAREGI (National Research Grid Initiative) مي باشد

 

هدف اصلي پروژه NAREGI اين است که به قدرت محاسباتي پتا(10 به توان 15) فلاپ بر ثانيه دست بيابند. اين ميزان قدرت محاسباتي معادل يک ميليون پينتيوم 4 است  

 

براي مشاركت در پروژه و يافتن موجودات هوشمند فرازميني، كافي است كه يك كامپيوتر در خانه، محل كار يا مدرسه داشته باشيد كه به اينترنت هم متصل باشد. با دريافت برنامه محافظ صفحه نمايش مخصوص پروژه كه از نشاني http://seti.berkeley.edu قابل دانلود است، به خيل عظيم پردازش‌كنندگان اطلاعات پروژه  SETI   خواهيد پيوست.