Prvo znanstveno cluster računalo u Hrvatskoj, razvijeno na IRB-u

Tehnologija grid mreža relativno je nov koncept u svjetskim razmjerima, no prvi projekti u Hrvatskoj pokrenuti su još 2001. i 2002. godine

Piše: Robert Gelo

Ovih je dana u Hrvatskoj aktualizirana koncepcija grid umrežavanja računala. Prvo je u svom posjetu Zagrebu SAP-ov potpredsjednik za istraživanje novih tehnologija Lutz Heuser među ostalim novim tehnologijama pobliže predstavio ideju grid computinga, a potom je Institut Ruđer Bošković predstavio vlastite grid aplikacije i time se svrstao u red najnaprednijih istraživačkih centara u svijetu. U isto vrijeme, na SRCE-u (Sveučilišni računski centar) postoji grid mreža koja je razvijena i djeluje u sklopu europskog projekta DataGrid. Kao i u svijetu tako i u Hrvatskoj je grid tehnologija u eksperimentalnoj fazi, no kada će ta mogućnost zajedničkog rada tisuća i milijuna računala biti na raspolaganju za komercijalne potrebe?

Tim povodom istražili smo kako i zbog čega djeluju grid aplikacije na IRB-u i SRCE-u. razgovarali smo s voditeljima grid projekata na tim institucijama, prof. dr. sc. Karoljem Skala i Dobrišom Dobrenićem.

Skala: "Institut Ruđer Bošković je institucija u kojoj je začeta mrežna tehnologija u Hrvatskoj. U prilog tomu  navodim da je prvi mail servis u Hrvatskoj najprije uspostavljen na Ruđeru. Znanstveni rad traži primjenu najsuvremenije ICT tehnologije pa smo tako mi uvijek bili u fronti primjene novih tehnoloških dostignuća. Nažalost u prošlom desetljeću došlo je do stagnacije pa tako i do relativnog nazadovanja. Nije se ulagalo u infrastrukturu i nove računalne tehnologije.

Prije dvije godine je pokrenut strateški plan za revitalizaciju i izgradnju nove računalno-informacijske infrastrukture Instituta. Tako smo počeli s dva velika projekta izgradnje cluster superračunala i izgradnje suvremene mrežne infrastrukture. Značajno je da su ti projekti  rađeni na način da su znanstvenici radili projekt i razvoj koristeći značajni intelektualni kapital u Institutu. Osim što smo razvili prvi cluster za potrebe znanstvenog rada, vodili smo izgradnju i implementirali naše rješenje kod uspostave clustera na SRCU koji danas nosi ime Izabella u sklopu DataGrid projekta. Godine 2001. smo izradili projekt Optičke Ethernet mreže , javno ga obranili pa iza toga proslijedili Ministarstvu znanosti i tehnologije sa zamolbom za financijsku potporu. Na naše veliko zadovoljstvo prijedlog je prihvaćen i počeli smo sada već potvrđeno uspješnu realizaciju. Ovdje moram reći da nije riječ o grid mreži nego o mreži koja može zadovoljavati zahtjevne grid aplikacije na kojima intenzivno radimo. To je inovativna mreža jer smo primijenili nekoliko novih rješenja i novih aplikacija".

Dobriša Dobrenić, Glavni istraživač projekta CRO-GRID Infrastruktura

Dobrenić: "Računalni grozd Isabella (isabella.srce.hr) uspostavili smo tijekom uspješnog rada na projektu priključivanja Hrvatske u europski DataGrid, odnosno CERN-ove Grid projekte, početkom 2002. Sustav smo dali na raspolaganje hrvatskim znanstvenicima, čije su prvotne potrebe bile tolike da je Ministarstvo znanosti i tehnologije (MZT) financiralo, a SRCe prošle jeseni izvelo izgradnju odvojenog grozda od devet dvoprocesorskih računala samo za hrvatske znanstvenike. Upravo traje proširenje tog sustava za još 24 dvoprocesorska računala koje prepoznajući važnost ovog grozda financira SRCe iz vlastitih izvora, zbog nedostatka financija u MZT-u.

CRO-GRID je naziv poliprojekta, kojim hrvatski znanstvenici, ali i gospodarstvenici, žele izgraditi prvu računalnu Grid infrastrukturu u Hrvatskoj. Njegovi su sastavni dijelovi projekti 'CRO-GRID Infrastruktura', 'CRO-GRID Posrednički sustavi' i 'CRO-GRID Aplikacije', koji će zajedničkim djelovanjem dati zaokružene rezultate. Projekti su nakon skoro dvogodišnje pripreme desetak ustanova, pred prihvaćanjem MZT-a".

Iako se radi o vrlo zanimljivoj tehnologiji koja može višestruko ubrzati aplikacije na Internetu koje moraju istodobno obrađivati velik broj zahtjeva i općenito umanjiti troškove vlasništva, u Hrvatskoj se zasad ne nazire komercijalna primjena grid mreža.

Skala: "Mi prvenstveno razvijamo infrastrukturu koja mora zadovoljiti potrebe koje proizlaze iz zahtjevnih znanstvenih aplikacija. Ulazimo u vrijeme razvoja kada nailaze grid servisi pa tako infrastruktura postaje neophodna da bi se uspješno odvijao znanstveni rad. Moram reći da se na Institutu u Centru za informatiku i računarstvo  intenzivno bavimo razvojem grid sustava. Inicijatori smo CRO GRID projekta koji je sad složeni tehnologijski projekt u kojem sudjeluju devet institucija i 63 istraživača. Osnovna namjera je uspostaviti računalni grid na način da se spoje clusteri u farmu unutar 4 sveučilišta u Hrvatskoj. Tu se rješava infrastruktura, to je ono što zovemo grid mreža, pa onda programska podrška što zovemo middleware i na kraju aplikacija koja po pravilu dijeli resurse i omogućuje distribuirane servise preko računalno mrežne infrastrukture".

Dobrenić: "Namjena Isabelle je pružiti tehničku osnovu hrvatskim znanstvenicima s potrebama za intenzivnim računanjem. Kroz tzv. Vijeće korisnika ostavili smo mogućnost da pristup Isabelli dobiju i organizacije ili pojedinci koji nemaju projekt pri MZT-u.

SRCe će voditi projekt 'Izgradnja računalne infrastrukture utemeljene na GRID tehnologiji za potrebe poliprojekta CRO-GRID'. Terminski plan cijelog poliprojekta CRO-GRID proteže se na tri godine, no infrastruktura mora biti izgrađena što brže, dakle grozdovi prvu godinu, grid drugu, dok ćemo u trećoj povezati sustav u svjetske grid sustave, uz neprekidno

ugađanje svih dijelova sustava".

Dr. Skala o grid tehnologiji Dr. Karolj Skala, IRB  Grid je slijedeća generacija Interneta. Grid nije alternativa Internetu, to je set dodatnih protokola i usluga izgrađenih uz protokole i usluge Interneta s ciljem da pruže podršku u izradi i uporabi komunikacijski, informacijski i infrastrukturno obogaćenih okružja. Svaki izvor podataka ili računalni resurs koji je na gridu, po definiciji je i na Internetu. Grid je izvor slobodnih i raspoloživih resursa. On nije sustav koji omogućava neograničen pristup izvorima. To je sustav koji se bavi kontroliranim dijeljenjem i uporabom resursa. Vlasnici resursa žele ograničiti pristup i pretpostavljaju tržišnu valorizaciju, stoga grid arhitektura mora sadržavati protokole za kontrolu razmjene informacija i resursa. grid zahtjeva distributivni operativni sustav. Temeljem toga, Grid software treba definirati usluge operativnog sustava koji je instaliran na svaki sustav koji u gridu sudjeluje i to na način da te funkcije gridu omogućuju isto što i operativan sustav pruža pojedinom računalu: transparentnost vezanu uz lokaciju, imenovanje, ovlaštenje, funkcionalnost sigurnost itd. Gledano na drugi način, Grid software je programski alat koji definira virtualni stroj, podržava multi i interoperabilnost. Predložena arhitektura je zbog toga otvorene prirode, definira kompaktni i minimalni set protokola koji su potrebni izvoru da bi se nalazio na gridu, osim toga, pruža okvir unutar kojeg je moguće specificirati više načina ponašanja. Grid treba nove modele za programiranje. Programiranje unutar grida predstavlja izazove kojih nema u radu s jednim ili paralelnim računalima, kao što je npr. višestruka administrativna domena. Kao i u drugim kontekstima, apstraktnost i sažimanje mogu reducirati kompleksnost i poboljšati pouzdanost. Poželjno je dozvoliti konstrukciju niza apstrakcija viših razina. Grid čini visoko djelotvorna računala nepotrebnima. Stotine, tisuće ili čak  milijuni procesora koji bi bili dostupni putem virtualne organizacije predstavljaju značajan izvor komunikacijske snage, ako mogu biti jednostavno korišteni. Mnogi problemi zahtijevaju čvrsto povezana računala, brzih komunikacijskih mogućnosti. Preko 400 milijuna PC računala na zemaljskoj kugli (u prosjeku pojedinačno jača od superračunala 90-ih) koristi se 5 do 10 posto vremena. Grid tehnologija pruža mogućnost da se ti postojeći  računalni resursi iskoriste i do 80 posto, zbog čega bi se javile nove enormne računalne moći na globalnoj razini. Očekuje se da će grid imati značajniju ulogu na polju obrade informacija nego što ga Web ima na dobavi informacija. Pretpostavlja se da će društveno razvojni učinak grida biti izuzetno velik, te da će predstavljati sveobuhvatnu računalno-komunikacijsku mrežnu tehnologiju sličnu onoj koju  električna mreža predstavlja u pogledu energetike (distribuirana energetika). Tako se stječu preduvjeti da se intraneti, virtualni laboratoriji, superračunala, clusteri, radne stanice, inteligentni znanstveni  instrumenti povežu u funkcionalnu grid mrežu, u početku u većim znanstvenim/sveučilišnim  institucijama, a vrlo brzo i u gospodarstvu.

Činjenica je da primjena grid tehnologije može donijeti iznimne uštede i ubrzanje računalnih procesa u komercijalnom sektoru. Prije svega se to odnosi na poslovanje preko Interneta (e-business i m-commerce), a posebno je zanimljiva i činjenica da grid umanjuje potrebu za posjedovanjem velikog broja računala (ili poslužitelja) koja su angažirana samo u peak periodima, a većinu vremena uopće nisu u funkciji.

Skala: "Grid tehnologija je osim znanstvenih aplikacija izuzetno zanimljiva i za komercijalnu uporabu IT tehnologije. Porast e-businessa i outsourcinga traži novu operabilnost na heterogenim platformama i raznim mrežnim okruženjima. Visoka kakvoća servisa u dinamičkim virtualnim gospodarskim sredinama je jednako važna kao u znanosti i inženjerstvu.

Gospodarski subjekti počinju uvoditi grid sustav lokalno, unutar korporacije u svrhu stvaranja velike uštede na račun optimalnog korištenja postojećih resursa. Tvrtka Intel Corp. je uz pomoć internog grida uštedjela 500 milijuna američkih dolara.

Stoga se javljaju veliki interesi u smjeru konvergencije i integracije grid tehnologije s prethodno pokrenutim razvojem web servisa (web services). Nedovoljno jasno iz naziva, web servis ne podrazumijeva web site, pretraživače (browsere) i protokole, nego sučelje u svrhu komuniciranja daljinskim procesima, te tako predstavlja novu generaciju Interneta. Web servis postavlja programe za daljinske servise na webu, odnosno pokušava približiti tvrtke i kupce preko Interneta, pomoću posebne programske podrške, koristeći standardne protokole; XML, SOAP, WDSL i UDDI za opis, identifikaciju i komunikaciju podataka preko weba.

Mnoge komercijalne tvrtke rade intenzivan razvoj na web servisima, spomenimo samo rješenja Microsoft .NET, IBM WebSphere i Sun Java 2 Enterprise Edition. Tržišne tvrtke su počele investirati i razvijati grid aplikacije. Od prije šest mjeseci, dvanaest značajnih kompanija je iskazalo orijentaciju prema grid programskim alatima. Glavna interesna borba se prelama na činjenici da su web servisi na Windows platformi, dok se grid izvodi na Linux open source platformi. Za očekivati je da će se ta konvergencija završiti u stapanju i dominaciji open source koncepcije kao zdrave globalne programske orijentacije OGSA".

Dobrenić: "Prednosti su višestruke, tako da mnogi grid obilježavaju kao

'paradigmu', a ne samo tehnološku novost, ili predviđaju revoluciju u

svijetu sličnu uvođenju weba, pa to nazivaju "novim Internetom" i slično.

U osnovi, svi postojeći resursi koji se mogu priključiti na mrežu bili

bi dostupni korisniku na njegov zahtjev, što bi omogućilo dosad

nedostupno, odnosno povećalo učinkovitost postojećeg uz smanjenu cijenu.

Naravno, valja još riješiti čitav niz socijalnih, etičkih, pravnih, financijskih pitanja uporabe takvog sustava".

Ipak, da li su potencijali grid tehnologije ponukali hrvatske tvrtke da ju same pokušaju primijeniti u svojim poslovnim procesima?

Skala: "Ne, zasada je to kod nas u razvojnoj i istraživačkoj domeni. Implementacija grid sustava kod nas je tema za budućnost. Nažalost kasnimo nekoliko godina i to je zabrinjavajuće. Početkom 90-ih godina, superračunala su prvenstveno koristili istraživački instituti i sveučilišta. Danas se preko 50 posto superračunala nalazi u gospodarskim primjenama, a uočljiva je tendencija intenzivnog širenja cluster superračunala. Na taj se način interesna sfera sa znanstvenog  istraživanja proširila na gospodarski razvoj. Upravo u toj činjenici leži ogroman značaj budućeg grid sustava glede strategije razvoja na znanju utemeljenom gospodarstvu. To je razlog zbog čega sve razvijene zemlje ulažu ogromna sredstva u izgradnju nacionalnog grid sustava, koji će se moći priključiti na međunarodni, odnosno globalni grid sustav.

Grid je generička infrastrukturna tehnologija. Strateški gledano to je platforma za ubrzani razvoj i najbolju integraciju u globalnim razmjerima. Nama susjedna Mađarska ima već funkcionalni računalni grid na nacionalnoj razini a ne izostaju ni dobri međunarodni rezultati. Nadamo se ubrzanom razvoju na tom području trudimo dati doprinos na tom cilju. Mi u Institutu Ruđer Bošković možemo ponuditi gospodarstvu našu vlastito razvijenu cluster tehnologiju u cijelosti od instalacije do monitoringa i daljinskog održavanja".

Dobrenić: "Opće rješenje za poslovne procese ne postoji, pa većina o gridu samo mašta ili teoretizira. Vješti, ali svakako i stručni prodavači u svijetu ipak već i zarađuju na dosadašnjim javnim postignućima primijenjenim u zatvorenim okolinama za specifične svrhe.

Kod nas interes pokazuju mahom tvrtke u stranom (su)vlasništvu koje već

sudjeluju u razvoju grida u svijetu".

Ipak, izvjesno je da će grid tehnologija u širem smislu zaživjeti i u Hrvatskoj, prije ili kasnije. Stručnjaci su umjereno optimistični kada predviđaju daljnje trendove na našem tržištu.

Skala: "Na prekretnici milenija u uvjetima nužnog demokratskog i integracijskog iskoraka potreba i izazov Hrvatske se očituje u činjenici da postoji značajan intelektualni kapital i stručna populacija ljudi, koji su u stanju u globaliziranom svijetu Hrvatsku priključiti i preustrojiti  razvijenim zemljama. Temelj razvoja nije genetsko nasljedstvo i izmjena energije, nego strujanje i oplodnja informacija temeljem intelektualnog kapitala. Stoga je nužno  ostvariti  informacijsko društvo koje se u životnoj zbilji temelji na znanju.

Novi demokratski društveni procesi, razvoj informacijske tehnologije i integracijske potrebe, stvaraju podlogu za tješnju suradnju, poglavito malih naroda. Polazeći od teze izrazitih nacionalnih  i  globalnih interesa u europskom prostoru, glede razvoja i suradnje, javlja se potreba za  provedbom novog modela za ubrzavanje napretka, primjenom najsuvremenije grid informacijske  tehnologije.

Kakvoća stvaralaštva oblikuje se znanstvenim obrazovnim procesom. Društveni i tehnološki modeli (znanstvena stvaralačka logistika) trebaju omogućiti oplodnju tog stvaralaštva u obliku nadgradnje stečenog intelektualnog kapitala. U uvjetima oskudnih materijalnih uvjeta rješenje je moguće u globaliziranim projektima koji se mogu ostvariti preko distribuiranih  virtualnih laboratorija primjenom daljinskog suradništva. Treba stvoriti preduvjete da znanstvenici nakon prve faze informatizacije (računala, operacijski sustavi, lokalna i globalna mreža)  imaju uvjete za daljinsku znanstveno-istraživačku suradnju u realnom i odgođenom vremenu. Treba omogućiti virtualnu kompresiju prostora u globaliziranom znanstvenoistraživačkom svijetu. Time bi bio obustavljen proces odlijeva mozgova i bila bi osigurana moguća provedba oplodnje intelektualnog kapitala, 'sidrenjem' znanstvenika u Hrvatskoj s aktivnim znanstvenim djelovanjem u globalnim razmjerima pomoću grida".

Dobrenić: "To će prije svega ovisiti o razvoju svih aspekata Grida u svijetu, no Hrvatska ne smije samo pratiti taj razvoj, već mu mora doprinositi, odnosno biti spremna primijeniti zadnja rješenja i iskustva".