מחשוב סריגי

מחשוב סריגי (באנגלית: Grid Computing) הוא מודל מחשוב שנועד לבצע פעולות חישוביות מסובכות על ידי ניצול כוח עיבוד ממספר רב של מחשבים שונים המחוברים יחדיו ברשת מחשבים. מודל זה יוצר ארכיטקטורת מחשבים המחלקת ביצוע תהליכים על פני תשתית של מחשוב מקבילי.

מודלים של מחשוב סריגי משתמשים במשאבי המחשוב של מספר רב של מחשבים מרושתים (בדרך כלל על ידי רשת האינטרנט) על מנת לפתור בעיות חישוביות קשות. מודלים אלו מספקים את היכולת לבצע חישובים על מערכות מידע גדולות על ידי פירוקן למספר מערכות קטנות יותר, או מספקים את היכולת לבצע מספר גדול הרבה יותר של חישובים לשנייה מאשר מחשב בודד מסוגל להפיק.

התפתחות המחשוב הסריגי

בדומה לאינטרנט, המחשוב הסריגי התפתח כצורך חישובי של המדע. האינטרנט פותח כדי לענות על צורכי התקשורת בין מרכזי מחשוב גדולים. חיבורי האינטרנט הללו הובילו לשיתוף משאבים ומידע בין מרכזים אלו ובהמשך אף סיפקו גישה למרכזים ממשתמשים נוספים. תהליכי שיתוף משאבים אלו העלו מצידם צורך בסטנדרטיזציה של הפרוטוקולים ששימשו לתקשורת זו. טכנולוגיית המחשוב הסריגי היא בעצם הרחבה ומימוש של צרכים אלו בצורה מאוד כללית.

מערכות מחשוב סריגי הוקמו כבר בתחילת שנות ה-70 – הראשונה מביניהן היא פרויקט מערכת המחשוב המבוזר (Distributed Computing System, DCS) של אוניברסיטת קליפורניה, בהובלת הארכיטקט הראשי, דייוויד פארבר. על מערכת זו נכתב במגזין Business Week של יולי 1973: "הטבעת מתפקדת במכונה יחידה, גמישה בה יחידות שונות יכולות לבקש עבודות חישוב". במונחים מודרניים, טבעת משמעה רשת, ויחידות - מחשבים. דו"ח סיכום אחרון של הפרויקט נערך ב-1977. הטכנולוגיה ברובה נזנחה בשנות ה-80 כשנתברר כי בעיות הניהול והאבטחה הקשורות לכך שמחשבים זרים יערכו חישובים עבור מנהלי הרשת קשות לפתרון.

מאפייני מערכות מחשוב סריגי

המחשוב הסריגי מציע מודל ייחודי לניצול משאבים פנויים (כוח עיבוד פנוי או שטח אחסון) של מספר רב של מחשבים שונים. יכולתו של המחשוב הסריגי לתמוך בחישובים על פני שמות תחום (דומיינים) שונים, מבדיל בינו לבין ארכיטקטורות מחשוב שונות כמו צבירי מחשוב והמחשוב המבוזר.

רשתות מחשוב סריגי מציעות דרך לפתור בעיות שעד כה נחשבו למסובכות עד כדי אי-פתירות כמו קיפול חלבונים, תחזיות כלכליות, סימולציות רעשי אדמה, וחיזוי מזג אוויר. רשתות אלו מנצלות את משאבי המחשוב בארגונים בצורה אופטימלית. הן גם תומכות בשיתוף משאבים למשתמשים ולקוחות בין אם בצורה חופשית או מסחרית, כך שהתשלום, אם קיים, נעשה עבור השימוש שנעשה בתמורה, כמו עם חשמל או מים.

רשתות המחשוב הסריגי נועדו בעיקר כדי לפתור בעיות מסובכות, הקשות מדי עבור מחשב-על יחיד, תוך כדי שמירה על גמישות ופירוק בעיה גדולה למספר בעיות קטנות יותר. על ידי כך רשתות אלו מספקות סביבה רבת-משתמשים. מטרה נוספת היא ניצול טוב יותר של משאבים קיימים.

גישה זו דורשת שימוש בטכניקות אשרור וגישה מאובטחת כדי לאפשר למשתמש קצה לשלוט במשאבי הרשת.

המחשוב הסריגי משלב משאבים רבגוניים (המסופקים על ידי מערכות הפעלה שונות, חומרה ותוכנה שונות, ארכיטקטורה שונה, ובשפות שונות), הממוקמים במקומות שונים השייכים לשמות תחום שונים על פני רשת מחשוב יחידה תוך שימוש בפרוטוקולים קוד פתוח. כלומר, המחשוב הסריגי מספק שירות משאבי חישוב וירטואליים.

לעיתים קרובות קיים בלבול בין מחשוב סריגי למחשוב צבירי. ההבדל העיקרי בין השניים טמון בכך שהצביר הוא מספר מסוים של מחשבי קצה, ממוקמים באותו האזור, בעוד מחשוב סריגי הוא אוסף של צבירים ומשאבים נוספים (כגון שרתי אחסון, רשתות וכו').

סיווגים

ניתן לסווג מערכות מחשוב סריגי לכמה סוגים שונים:

• סריגי חישוב (הכוללים CPU scavenging או "צייד עיבוד") – אשר ממוקדים בפעולות עתירות חישוביות.
• סריגי מידע – שיתוף וניהול כמויות גדולות של מידע מבוזר.
• סריגי ציוד – אשר מכילים פריט ציוד מרכזי (בדרך כלל יחיד) כגון טלסקופ חלל ואילו שאר המערכת נועדה לשלוט בפריט וניתוח המידע המתקבל ממנו.
• סריגי אחסון ביזור האחסון על פני מערכי אחסון רבים, כאשר כל מידע נרשם לפחות בשני דיסקים שונים לצורכי גיבוי, אך הכל נעשה אוטומטית והמשתמש אפילו לא יודע באיזה דיסק (ים) פיזי (ים) נמצא המידע, לגביו קיים רק כונן לוגי אחד.

סיווג אחר הוא על פי מהות היישום:

• שיתוף משאבי מחשב מרכזיים בפרויקטים מדעיים, בעיקר פרויקטי מחקר עתירי צורכי חישוב כגון חיפוש מולקולות מתאימות לתרופות חדשות, ניתוח אותות רדיו מהחלל כדי לנסות לאתר אותות שאולי הגיעו מיצורים תבוניים (seti@home)
• שיתוף משאבים בעיקר בין מחשבי קצה בסביבת אינטרנט Peer to peer
• שיתוף משאבים בסביבת מחשוב ארגונית או בינארגונית - סריג (Grid) בהקשר זה הוא אוסף שרתים המבצעים עבודה בשיתוף ביניהם. העבודה המשותפת ביניהם היא שקופה לאנשי האפליקציות, שאינם נדרשים לשנות את התוכנה היישומית לצורך התאמה למחשוב הסריגי. תפיסה זו מתאימה במיוחד לארכיטקטורה מוכוונת שירותים ששירותיה עשויים להיות ממוקמים בשרתים הטרוגניים חוצי גבולות ארגוניים.

מערכות קיימות

מערכות מחשוב סריגי מופעלות בהצלחה במספר מוקדים בעולם, בין היתר:

• National Science Foundation's National Technology Grid
• רשת המידע של נאס"א
• חברת פראט וויטני
• חברת כרטיסי האשראי אמריקן אקספרס
• מערכת הקבצים Google File System של חברת גוגל
• פרויקט Enabling Grids for E-sciencE של האיחוד האירופי.

הגדרות המחשוב הסריגי

המונח "מחשוב סריגי" (Grid Computing) הוטמע כמטפורה על הפיכת כוח מחשוב נגיש וקל כמו רשת החשמל (Power Grid).

כיום קיימות מספר הגדרות למונח זה:

• פלאסקזק/וולנר מגדירים מחשוב סריגי: "הטכנולוגיה אשר מספקת משאבים וירטואליים, אספקת שירותים, ושיתוף משאבים בין ארגונים".
• חברת יבמ מגדירה: "מחשוב סריגי הוא היכולת לגשת, על ידי ערכת פרוטוקולים פתוחים, לתוכנות ומידע, כוח עיבוד, שטחי אחסון ומשאבי מחשוב נוספים על פני רשת האינטרנט. מחשוב סריגי הוא סוג של מערכת טורית ומבוזרת אשר מספקת את שירותי השיתוף, בחירה, וליקוט של משאבים מבוזרים על פני שמות תחום שונים על פי נגישות, גודל אחסון, ביצוע, עלות ואיכות המשתמשים. (חברת Buyya מספקת כמעט את אותה ההגדרה)
• חברת CERN מגדירה: "שירות עבור שיתוף כוח מחשוב ואחסון מידע על פני רשת האינטרנט."
• מטבע הדברים, מודל המחשוב הסריגי קורץ, בין השאר, ליוזמות ללא רווח, כלל עולמיות, המיועדות למחקר מסוים, כגון פרויקט SETI@home המבקש לאתר חיים תבוניים בחלל ופרויקט קיפול חלבונים אשר הוזכר לעיל, פרויקטים אלו פונים לקהל הגולשים העולמי להוריד תוכנה אשר מנצלת את כוח העיבוד של המחשב הביתי כאשר זה אינו בשימוש על מנת לבצע את החישובים המסובכים הדרושים להם. שימוש זה נקרא מחשוב סריגי חיצוני.
• המחשוב הסריגי קורץ אף לחברות מסחריות גדולות אשר עוסקות בפתרון בעיות חישוביות מסובכות ושואפות לנצל את כוח החישוב בחברה בצורה האופטימלית, שימוש זה נקרא חישוב מחשוב סריגי פנימי.

מחשוב זה הוא תת-סוג של מחשוב מבוזר.
הגדרה רחבה מדברת על Gird הטרוגני מבחינת סוגי השרתים ומערכות ההפעלה. זו ההגדרה בה משתמש גם Globus – ארגון הסטנדרטים ל-Grid Computing, וגם איאן פוסטר – חוקר ותיק וידוע של הנושא.

ראו גם

• חישוב מבוזר קהילתי
• תקשורת מחשבים
  • תקשורת מחשבים - מונחים
• ארכיטקטורה מוכוונת שירותים
• GPGPU
• ענן מחשוב

קישורים חיצוניים

מדיה וקבצים בנושא מחשוב סריגי בוויקישיתוף

• מחשוב סריגי : האינטרנט של הדור הבא?, מאמר אינטרנטי של ירחון 'ראש גדול'
• מאמר מאת O'Reilliy אודות תוכנות מחשוב סריגי (באנגלית)
• אתר האיגוד הישראלי לטכנולוגיות גריד
• מיחשוב סריגי, באתר "הידען"
• בריאן קארפנטר, מחשוב רשתי (Grid Computing), באתר של איגוד האינטרנט הישראלי