Эти обстоятельства являются важнейшими обоснованиями необходимости формирования новой программы Союзного государства:

«Разработка и использование программно-аппаратных средств ГРИД-технологий и перспективных высокопроизводительных систем семейства «СКИФ» (шифр «СКИФ-ГРИД»).

3. ОБОСНОВАНИЕ АКТУАЛЬНОСТИ РАЗРАБОТКИ СОЮЗНОЙ ПРОГРАММЫ, ЕЕ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ

Одной из основных целей Союзного государства, определенной Договором о его создании, является обеспечение социально-экономического развития на основе объединения материального и интеллектуального потенциалов государств-участников.

Предложение о формировании Программы Союзного государства «Разработка и использование программно-аппаратных средств ГРИД-технологий и перспективных высокопроизводительных систем семейства «СКИФ» (шифр «СКИФ-ГРИД») на период 2006–2009 годы основано на необходимости решения задач, изложенных в Договоре о создании Союзного государства, подписанного Президентами Республики Беларусь и Российской Федерации 8 декабря 1999 года, и Программы действий Республики Беларусь и Российской Федерации по реализации указанного Договора.

Интересы развития высокотехнологичных отраслей Республики Беларусь (в частности, машиностроения) обуславливают потребность в развитии суперкомпьютерных технологий как абсолютно необходимой базы повышения конкурентоспособности промышленности и повышения уровня научных разработок. Задачи по ликвидации последствий аварии на Чернобыльской АЭС также требуют использования суперкомпьютерной техники для моделирования процессов окружающей среды, прогнозирования природных явлений.

Руководством Российской Федерации поставлена задача удвоения валового внутреннего продукта (ВВП) в течение 10 лет. Опыт европейских стран показывает, что только рост высокотехнологичных, наукоёмких отраслей промышленности и услуг, только повсеместное использование современных информационных технологий и, в первую очередь, суперкомпьютерной техники, способны обеспечить то существенное увеличение ВВП, которое запланировано российским руководством. В то же время мировой опыт показывает, что добывающие отрасли, составляющие на сегодня основу доходной части бюджета, дают неприемлемо низкий прирост ВВП: лишь на 1–2% в год в средне - и долгосрочной перспективе.

«Основы политики Российской Федерации в области развития науки и технологий на период до 2010 года и дальнейшую перспективу», утвержденные Президентом Российской Федерации 30 марта 2002 года, ставят «Информационно-телекоммуникационные технологии и электронику» на первое место в списке приоритетных направлений развития науки, технологий и техники. В списке информационных технологий на первом месте стоят «Многопроцессорные ЭВМ с параллельной архитектурой», то есть технологии создания современных суперкомпьютеров. В списке критических технологий, определенных в вышеуказанном документе, «высокопроизводительные вычислительные системы» также определены как одна из важнейших критических технологий.

Актуальность разработки программы «СКИФ-ГРИД» » определяется необходимостью своевременного освоения новых технологий высокопроизводительных вычислений, их адаптации к технологическому и организационному укладу государств-участников, решения вопросов информационной безопасности средств, создаваемых для специальных приложений. Актуальность программы определяется также потребностью в достижении мирового уровня разработок в области высокопроизводительных вычислений, необходимостью развития разработок и производства союзной высокопроизводительной вычислительной техники с целью недопущения отставания в этой критической области.

Анализ современных тенденций в области высокопроизводительных вычислений показывает, что во всём мире развитие новых средств и технологий будет продолжаться ускоряющимися темпами. Последние несколько лет наиболее перспективным направлением организации высокопроизводительных вычислений стали ГРИД-технологии.

Основные идеи ГРИД-технологий заимствованы из практики работы национальных электрических сетей (power grid), которые включают в себя распределенные по огромным территориям потребителей электроэнергии, линии передачи и генерирующие мощности различных электростанций. Потребитель электроэнергии обслуживается этой гигантской системой и ему не важно знать, какая электростанция в настоящее время питает его оборудование, какого типа эта электростанция (тепловая, атомная, гидростанция или другая), какие линии передачи электроэнергии задействованы для этого. Электрическая сеть поддерживает разные аспекты такого обслуживания: эффективное использование в национальном масштабе имеющихся генерирующих мощностей, переброса избытка мощности из одного региона в другой, использование резервных линий для нейтрализации последствий аварий на линиях передачи электроэнергии или на электростанциях и т. п.

Сегодня цели и планы разработки ГРИД-технологий и ГРИД-систем не менее важны и грандиозны, чем цели и планы национальных электрических систем, создаваемых в первой половине двадцатого века. Необходимо объединить в единую систему различные по технической реализации и различные по типам компьютерные ресурсы (вычислительные ресурсы, ресурсы хранения и передачи информации) и донести совокупный ресурс до потребителя. Потребитель должен получать услуги от системы в целом, ему не важно знать, где и какая установка хранит или обрабатывает его информацию, какого типа данная установка, какие линии передачи информации при этом задействованы и т. п. Так же как и в электрических сетях, высокопроизводительная вычислительная ГРИД-система должна обеспечивать эффективное использование всей совокупности ресурсов (вычислительных и ресурсов хранения информации), нейтрализацию последствий аварий на линиях передачи, в устройствах хранения или обработки информации. Тем самым, создание подобных систем должно кардинально улучшить эффективность использования совокупных компьютерных ресурсов страны.

Таким образом, ГРИД — это технология создания эффективных территориально-распределенных гетерогенных (объединяющих компьютеры с самыми различными аппаратными и программными системами) сетей. Основная задача ГРИД — реализация гибкого, защищенного, скоординированного вычислительного пространства для совместного использования ресурсов между динамически меняющимися сообществами пользователей. Данная технология призвана осуществлять хранение информации и высокопроизводительные параллельные вычисления на сети глобально распределенных вычислительных средств и других ресурсов: суперкомпьютеров, отдельных серверов, мэйнфреймов, систем хранения и поддержки сетевых ресур­сов, баз данных (с разной реализацией этих баз).

На основе ГРИД-технологий можно создавать супермощные информационно-вычислительные среды, обладающие также уникально низким соотношением «эксплуатационные расходы/производительность», за счет повышения коэффициента использования всей совокупности ресурсов, включенных в ГРИД-сеть. Например, средняя загрузка 6000 процессоров собственной ГРИД-сети компании Sun Microsystems, находящейся в эксплуатации, составляет 98%, в то время как ПК-серверы используются в среднем на 5–20%.

ГРИД — интенсивно развивающаяся перспективная технология. Поскольку ГРИД-технологии сегодня находятся в начале своего жизненного цикла, фактически на стадии научно-исследовательских разработок, страны (Россия и Беларусь), обладающие необходимым научно-техническим потенциалом и практическим заделом, при целенаправленной государственной поддержке имеют все необходимые предпосылки включиться в разработку ГРИД-технологий и их своевременного освоения, и, тем самым, не допустить отставания в этом новом направлении.

Предпосылкой и базисом для развития ГРИД-технологий в программе «СКИФ-ГРИД» являются созданные в рамках программы «СКИФ» кластерные и мета-кластерные конфигурации широкого диапазона производительности, а также новые технологии динамического распараллеливания вычислений, мониторинга и управления кластерными и мета-кластерными конфигурациями.

Первые эксперименты по мета-кластерным вычислениям, проведенные в рамках программы «СКИФ», показывают, что эти технологии с успехом могут быть расширены до полноценных ГРИД-решений, при условии обеспечения проведения соответствующих исследований и разработок за счет бюджетного финансирования.

В настоящее время практически в каждой развитой стране развернуты национальные ГРИД-проекты, имеющие целью создание соответствующей инфраструктуры и развитие технологий, обеспечивающих удаленный доступ к разнообразным вычислительным ресурсам независимо от места расположения потребителя (например, подобную программу недавно приняла даже Болгария).

В Европе все работы по этой технологии координируются в рамках проекта Data GRID (в него уже вложено 9,8 млрд. евро), а в Великобритании для разработок по ГРИД-системам создан отдельный государственный орган.

Объем инвестиций в ГРИД-проекты с 2003 по 2008 гг. вырастет по прогнозам западных экспертов в 20 раз (с 250 млн. до 4,9 млрд. долларов США).

Объясняется это тем, что институты современного общества, такие как правительственные организации, занимающиеся вопросами национальной безопасности и долгосрочного планирования, организации здравоохранения, мониторинга окружающей среды, научно-исследовательские институты, предприятия электронного бизнеса имеют распределенную природу и нуждаются в открытой и стандартизованной программно-телекоммуникационной инфраструктуре, обеспечивающей гибкое, безопасное и скоординированное динамически разделяемое использование распределенных вычислительных ресурсов.

Использование ГРИД-технологий позволяет решать научные, научно-практические, инженерные, медицинские и социально-значимые задачи высокой информационной сложности, о решении которых до появления ГРИД-систем не могло быть и речи.

В США созданы четыре мощные национальные сети, обслуживающие основные учреждения, занятые научными исследованиями и информационным обслуживанием — «Компьютерная сеть национального фонда исследований» (NSF Computational Grid), «Информационная сеть поддержки НАСА» (NASA Information Power Grid), «Глобальная информационная сеть Министерства обороны» (DOD Global Information Grid), «Сеть суперкомпьютерной Инициативы Министерства энергетики» (DOE ASCI Grid).

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах: 1 2 3 4 5 6 7 8