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INNOVACIÓN Y TECNOLOGÍA
La estructura de la Grid computing
VIDAL DÍAZ PRADO
El término “the Grid” fue concebido
a mediados de 1990 para denotar
una infraestructura para ciencias e
ingeniería avanzada.1 En los últimos
años se han llevado a cabo progresos considerables en la construcción
de dicha infraestructura,2,3 pero el
término “Grid” ha sido catalogado
como la conjunción de redes avanzadas para inteligencia artificial.
Las redes computacionales a través de grids están constituidas por
computadoras conectadas para un
uso común; principalmente para fortalecer la capacidad de cálculo en una
estructura conjunta. Hasta ahora, las
grids encajan perfectamente en cálculos muy complejos, como en la simulación de clima, estado del tiempo, cirugías médicas virtuales y en
análisis computacional de diseños de
ingeniería. Se espera que en un futuro la Grid computing (GC) se utilice en las redes de los grandes consorcios y centros de investigación en
todo el mundo, especialmente en redes globales conformadas a través de
alianzas estratégicas.
La complicación real y específica
que subraya el concepto del grid es
coordinar la distribución de los recursos y la solución de problemas en
organizaciones globales, dinámicas o
virtuales. Esta distribución no implica el intercambio exclusivo de archivos, sino acceso directo a computadoras, software, datos y otros recursos, como el que se requiere en un
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proceso de solución de problemas
bajo un entorno colaborativo que facilite la ejecución y el control de estrategias emergentes en la industria,
ciencias e ingeniería. Tal distribución
debe estar controlada y definida de
manera clara, pero, sobre todo, debe
contar con el soporte de los clientes
y proveedores. De tal manera que con
ello se puedan estipular los lineamientos acerca de qué es lo que se
va a compartir, quién estará habilitado para compartir, y bajo qué condiciones se efectuará este proceso.
La técnica del Grid computing
encuentra un amplio campo de acción en empresas que requieren de
un ambiente rico en intercambio cruzado de datos y de una base sólida
para la solución de problemas en
ambientes computacionales colabo-
rativos, donde diferentes empresas
aporten todos o parte de sus recursos sin perder su autonomía (ver figura 1).
Las actuales tecnologías de Internet abordan la comunicación e intercambio de información entre computadoras, pero no proporcionan el uso
integrado y coordinado de recursos
en sitios múltiples para efectos de
análisis computacional. El intercambio Business to Business (B2B) se
enfoca en la distribución de la información (a menudo a través de servers centralizados).4 Las empresas
emergentes en el rubro de la “computación distribuida” tratan de
posicionar las computadoras en un
ambiente que les facilite su acceso a
escala internacional, dado que en la
actualidad sólo permiten un acceso
Fig. 1. Una empresa puede participar en una o más organizaciones virtuales (OV),
compartiendo todos o parte de sus recursos en un proceso de acceso cruzado.
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LA
altamente centralizado a los recursos.
Con lo cual surge la imposibilidad de
tener un entorno flexible que les permita trabajar mediante un control
amplio en el proceso de compartir los
recursos requeridos.5 En resumen,
por un lado, las tecnologías actuales
no tienen el arreglo necesario en el
rango de tipo de recursos, y, por otro,
no proporcionan la flexibilidad y el
control necesario para una relación
en la que se necesita compartir recursos e información en forma dinámica y remota.
·
Estructura de la grid
El funcionamiento práctico de la arquitectura o estructura de las grids
puede asimilarse evaluando las instancias que esta técnica tiene en función del uso, valor en el negocio y,
sobre todo, de los resultados científicos que ésta entrega. La situación de
la GC es similar a la del Internet en
los 90, ya que los vendedores demandaban que las redes privadas, como
la SNA y la DECnet, eran parte de la
Internet y, por otra parte, otros demandaban que cada red de área local era una forma de Internet. Esta
situación confusa se aclaró sólo cuando el protocolo de Internet (PI) se
adoptó extensamente a las redes tanto de área amplia como de área local.
Tres puntos fundamentales determinan cuándo un sistema es una
grid:6
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·
·
ESTRUCTURA DE LA
GRID
COMPUTING
Si el sistema permite la coordinación de recursos que no están
sujetos a un control centralizado;
una grid integra y coordina tanto
los recursos como a los usuarios
que viven dentro de diversos dominios de control. Por ejemplo,
los usuarios de Desktops vs. los
de computación central, diferentes unidades administrativas de
la misma compañía o diferentes
compañías y direccionamientos
de aplicaciones de seguridad,
política, pagos, etc. Si el sistema no permite esto, entonces se
trata de un simple sistema de gerencia local.
Si el sistema permite utilizar protocolos e interfaces de uso general, abiertos y estándares; una
grid está conformada de interfaces y protocolos que permiten
acceso a recursos, descubrimiento de los mismos, autorización y
autentificación. Es de suma importancia que estas interfaces y
protocolos sean estándares y
abiertas, de otra manera estaremos frente a un sistema enfocado a una aplicación específica.
Si el sistema permite la obtención
de un servicio de calidad no trivial, una grid permite que sus recursos constitutivos puedan utilizarse de una manera coordinada, de tal forma que pueda entregar una buena calidad en diferentes servicios. Por ejemplo:
tiempo de respuesta, el rendimiento de procesamiento, la disponibilidad, seguridad y la coasignación de recursos múltiples
que satisfagan las complejas exigencias de usuarios. De manera
que la utilidad del sistema combinado sea significativamente mayor
que la suma de sus partes.
La estructura de un sistema grid en
relación con la arquitectura de un
protocolo de Internet
Al definir la estructura de la GC no se
debe caer únicamente en la enumeración de todos los protocolos requeridos para su buen funcionamiento.
La arquitectura de la GC está constituida por recursos y protocolos de
conectividad, los cuales facilitan el
intercambio de recursos individuales.
Los protocolos están diseñados para
que puedan posicionarse a la punta
de diversos rangos y tipos de recursos. El protocolo de la capa “fábrica”
(ver figura 2) puede ser utilizado para
construir un amplio rango de servicios globales y desempeño de actividades colectivas hasta una capa “colectiva”, la cual coordina el uso múltiple de los recursos. Para hacer más
concreta la descripción de la estructura de la GC se describe a continuación la función de cada interfase.7
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Fábrica (interfaces para control local). La capa “fábrica” proporcio-
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na los recursos mediante los cuales el acceso compartido es mediado por los protocolos de la grid,
por ejemplo: recursos computacionales, sistemas de almacenaje, catálogos, recursos en red y
censores. Un recurso puede ser
una entidad lógica, que es un sistema de archivos distribuidos,
clusters de computadoras o una
piscina de computadoras distribuidas.
Conectividad (comunicación fácil
y segura). La capa de conectividad define la comunicación central y la autentificación de protocolos requeridos para redes grid
en transacciones específicas. Los
protocolos de comunicación facilitan el intercambio de datos en-
tre los recursos de la capa “fábrica”. Los protocolos de autentificación son construidos sobre bases de servicios de comunicación
para verificar la identidad del
usuario y los recursos. Los requerimientos de comunicación incluyen: transporte, ruteamiento y
nombramiento. Respecto a la seguridad de la capa de la conectividad, se observa que la complejidad del problema de la seguridad haga que cualquier solución
se base en estándares existentes
siempre que sea posible. Como
con la comunicación, muchos
estándares de la seguridad desarrollados en el contexto y entorno
de un protocolo de Internet son
aplicables.
Fig. 2. Capas de una arquitectura grid y su relación con la arquitectura de un protocolo de
Intenet.
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Recursos (compartimiento de recursos individuales). La estructura de la capa de recursos define
protocolos (APIs -Interfase de programación de uso- y SDKs -Kits
de Desarrollo de software-) que
permitan una negociación segura, buen monitoreo, control, contabilidad y pago de operaciones
donde se requiera compartir recursos individuales. Los protocolos de la capa del recurso se refieren enteramente a los recursos
individuales y, por lo tanto, hacen caso omiso a aplicaciones de
un estado global y acciones pequeñas (atómicas), a través de
colecciones distribuidas.
Colectiva (coordinación de múltiples recursos). Mientras que la
capa de recursos se enfoca a una
interacción con un recurso individual, la siguiente capa contiene protocolos y servicios (APIs y
SDKs) que no están asociados a
ningún otro recurso específico
pero que, por naturaleza, es global. Por esto se hace referencia a
una capa de arquitectura colectiva. Porque la estructura colectiva
de los componentes en el recurso y la conectividad generan un
cuello en el protocolo (como el de
un reloj de arena). Esta coordinación permite la implementación
de un desempeño variado en el
proceso de compartir recursos.
Aplicación. La capa final abarca
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LA
los recursos del usuario que funcionan en un ambiente de organizaciones virtuales
Perspectivas en la Grid computing
La Grid computing, descrita por muchos como la computación distribuida a gran escala, facilita a las computadoras que se encuentren dispersas
geográficamente, o a los clusters computacionales (proveedores y consumidores) una distribución dinámica y virtual de acceso remoto a aplicaciones,
datos y recursos computacionales.
Más que una simple visión, GC
proporciona un valor aplicable a los
negocios, particularmente a aquéllos
con demandas intensivas de cálculos o datos. Con la GC se puede equilibrar tanto la demanda como el suministro de datos, cálculos y recursos computacionales durante todo su
ciclo. Suministrando a los usuarios
un recurso agregado y transparente
de alto poder computacional.
En última instancia, la GC proporciona la capacidad adecuada para
reducir los costos totales de acceso y
distribución de aplicaciones, datos y
recursos computacionales en un entorno global y virtual entre proveedores y consumidores.
Resumen
En este artículo se ha presentado una
breve introducción al estado actual
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ESTRUCTURA DE LA
GRID
COMPUTING
de la Grid computing, las tecnologías
derivadas de esta técnica deben ser
un recurso coordinado y controlado,
especialmente cuando se efectúe un
proceso en el cual se compartan recursos.
En un ambiente de GC, la utilidad final a los recursos compartidos
puede ser muy distinta entre los
miembros participantes en un arreglo
cruzado. Mientras que un recurso computacional puede utilizarse por una organización participarte exclusivamente para correr un pedazo de un software, para otra puede aportar acceso
a ciclos computacionales genéricos.
Finalmente, es importante mencionar que las tecnologías grid requieren del soporte de otras tecnologías
no menos importantes que, por otra
parte, son la base para el buen funcionamiento de ésta.
4.
5.
6.
Referencias
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