Grid Computing: Optimalkan Infrastruktur untuk Kemajuan Teknologi
Konsep komputasi grid, yang merujuk pada penggunaan strategi sistem yang terdistribusi secara luas untuk mencapai tujuan bersama, adalah sebuah terobosan dalam dunia teknologi informasi. Grid komputasi dapat dianalogikan dengan jaringan komputer yang terdesentralisasi, dimana file dan aktivitas non-interaktif saling terhubung.
Komputasi grid berbeda dengan platform komputasi berperforma tinggi tradisional seperti komputasi kluster. Dalam komputasi kluster, setiap unit didedikasikan untuk fungsi atau aktivitas tertentu. Komputer grid juga lebih beragam dan tersebar secara geografis dibandingkan komputer kluster, dan tidak terhubung secara fisik. Namun, grid tertentu dapat dialokasikan ke platform terpadu, dan grid sering dimanfaatkan untuk berbagai keperluan. Paket aplikasi jaringan grid serba guna kerap kali digunakan untuk membangun grid. Ukuran grid bisa sangat masif.
Grid membentuk jaringan komputasi terdesentralisasi dimana “komputer virtual super” tersusun atas beberapa perangkat yang saling terhubung secara longgar untuk menjalankan operasi besar secara bersama-sama. Komputasi terdistribusi atau grid adalah jenis pemrosesan paralel yang menggunakan seluruh perangkat (dengan CPU, penyimpanan, catu daya, konektivitas jaringan, dan lain-lain) yang terhubung ke jaringan (pribadi atau publik) melalui koneksi jaringan tradisional, seperti Ethernet, untuk aplikasi tertentu. Ini berbeda dengan konsep komputer kuantum pada umumnya, yang terdiri dari beberapa inti yang terhubung oleh universal serial bus yang ditingkatkan pada tingkat lokal.
Teknik ini telah dipakai dalam berbagai entitas perusahaan untuk aplikasi seperti pengembangan obat, analisis pasar, aktivitas seismik, dan manajemen data back-end untuk mendukung e-commerce dan layanan online. Komputasi grid telah diimplementasikan untuk menangani permasalahan penelitian, numerik, dan pendidikan yang membutuhkan komputasi intensif melalui teknologi komputer sukarela. Komputasi grid menyatukan mesin dari berbagai sektor organisasi untuk mencapai tujuan yang serupa, seperti menyelesaikan pekerjaan tunggal dan kemudian menghilang dengan cepat.
Grid dapat dipersempit menjadi sekelompok terminal komputer di dalam perusahaan, seperti aliansi yang diakses melibatkan banyak organisasi dan sistem. “Grid terbatas juga dapat disebut sebagai kolaborasi intra-node, sedangkan grid yang lebih besar dan lebih luas dapat disebut sebagai kerjasama inter-node.” Pengelolaan aplikasi Grid bisa jadi sulit, terutama ketika menangani aliran data di antara sumber daya komputasi yang berjauhan. Sistem pengurutan grid adalah kombinasi perangkat lunak otomatisasi alur kerja yang dibuat khusus untuk menyusun dan menjalankan urutan proses modifikasi data atau matematika atau urutan tertentu dalam pengaturan grid.
Sejarah Komputasi Grid
Pada awal tahun 1990-an, istilah “komputasi grid” digunakan sebagai analogi untuk membuat daya komputasi dapat diakses semudah jaringan listrik. Analogi jaringan listrik untuk komputasi terukur langsung menjadi klasik ketika Ian Foster dan Carl Kesselman meluncurkan artikel penting mereka, “The Grid: Blueprint for a New Computing Infrastructure” (1999). Konsep komputasi grid (1961) sudah ada sebelum ini selama berabad-abad: komputer sebagai layanan utilitas, mirip dengan jaringan telekomunikasi.
Ian Foster dan Steve Tuecke dari Universitas Chicago serta Carl Kesselman dari Institut Ilmu Komputer Universitas California Selatan bersama-sama mengumpulkan konsep grid (yang mencakup konsep pengembangan paralel, pengembangan berorientasi objek, dan layanan online). Ketiganya secara populer dianggap sebagai ” bapak grid” karena mereka yang memulai inisiatif untuk membangun Globus Toolkit. Toolkit ini mencakup pemeliharaan memori, penyediaan keamanan, transportasi informasi, pengawasan, dan seperangkat alat untuk membangun layanan tambahan tergantung pada platform yang sama, seperti penyelesaian kontrak, sistem pemberitahuan, fungsi pemicu, dan ekspresi analitis.
Meskipun Globus Toolkit mempertahankan standar de facto untuk pengembangan sistem grid, beberapa teknologi potensial telah dikembangkan untuk menangani sebagian kapabilitas yang dibutuhkan untuk membangun grid global atau bisnis. Istilah “komputasi awan” menjadi terkenal pada tahun 2007. Ini didasarkan pada deskripsi Foster tentang komputasi grid (di mana sumber daya komputasi dikonsumsi seperti halnya listrik dikonsumsi dari jaringan listrik) dan komputasi utilitas sebelumnya. Komputasi grid sering kali (tetapi tidak selalu) terkait dengan penyediaan lingkungan komputasi awan, seperti yang ditunjukkan oleh AppLogic dari 3tera.
Secara ringkas, komputasi “terdistribusi” atau “grid” bergantung pada sistem komputer lengkap (dengan inti CPU navigasi, penyimpanan, unit catu daya, konektivitas jaringan, dan lain-lain) yang terpasang ke jaringan (pribadi, komunitas, atau World Wide Web) melalui koneksi jaringan tradisional, yang berujung pada perangkat keras yang ada, berbeda dengan kapasitas rendah dalam mendesain dan membangun sejumlah kecil superkomputer khusus. Kelemahan kinerja mendasar adalah tidak adanya konektivitas.
Perbandingan Antara Grid dan Superkomputer
Secara ringkas, pemrosesan komputer “terdistribusi” atau “grid” bergantung pada desktop lengkap (dengan prosesor internal, penyimpanan, unit catu daya, perangkat jaringan, dan lain-lain) yang terhubung ke jaringan (pribadi, publik, atau internet) melalui titik akses tradisional, yang menghasilkan sistem tertanam, berbeda dengan energi rendah dalam mendesain dan membangun sejumlah kecil superkomputer khusus. Kelemahan kinerja yang relevan adalah tidak adanya tautan berkecepatan tinggi antara beberapa CPU dan fasilitas penyimpanan regional.
Konfigurasi ini sangat cocok untuk situasi di mana berbagai perhitungan simultan dapat dilakukan secara terpisah tanpa memerlukan nilai kesalahan untuk dikomunikasikan antar prosesor. Karena rendahnya permintaan koneksi antar unit dibandingkan dengan kekuatan jaringan terbuka, skalabilitas tinggi grid geografis yang beragam sering kali bermanfaat. Ada berbagai variasi kode dan MC juga.
Menulis program yang dapat berfungsi dalam konteks superkomputer, yang mungkin memiliki versi khusus Windows atau memerlukan aplikasi untuk menyelesaikan masalah paralelisme, bisa jadi mahal dan menantang. Jika tugas dapat didistribusikan dengan tepat, “cangkang tipis” arsitektur “grid” dapat memungkinkan kode tradisional dan independen untuk dieksekusi pada banyak mesin, masing-masing menyelesaikan komponen berbeda dari masalah yang sama. Hal ini mengurangi masalah yang disebabkan oleh beberapa versi kode yang sama yang beroperasi di area pemrosesan dan disk bersama yang sama secara bersamaan, memungkinkan penulisan dan debugging pada satu sistem tradisional tunggal.
Perbedaan dan Kendala Arsitektur
Grid terintegrasi dapat menggabungkan sumber daya komputasi dari satu atau lebih orang atau organisasi (dikenal sebagai beberapa domain administratif). Hal ini dapat mempermudah perdagangan, seperti layanan komputasi atau ilmu komputer amal. Salah satu kelemahan fungsi ini adalah bahwa mesin yang menjalankan persamaan mungkin tidak sepenuhnya dapat diandalkan.
Akibatnya, insinyur desain harus menyertakan tindakan pencegahan untuk mencegah kesalahan atau responden jahat menghasilkan hasil yang salah, menyesatkan, atau tidak akurat, serta menggunakan kerangka kerja sebagai variabel untuk invasi. Ini sering kali memerlukan penugasan tugas ke beberapa node (diasumsikan dengan beberapa pemilik) secara berkala dan memastikan bahwa setidaknya dua titik akhir mengungkapkan solusi yang sama untuk kelompok kerja yang disediakan. Inkonsistensi akan mengungkapkan jaringan yang tidak berfungsi atau jahat.
Tidak ada metode untuk memastikan bahwa titik akhir tidak akan keluar dari koneksi pada periode sewenang-wenang karena kurangnya kekuatan terpusat di seluruh peralatan. Untuk durasi yang tidak terduga panjang, beberapa node (seperti workstation atau pelanggan Online dial-up) mungkin dapat diakses untuk pemrosesan tetapi tidak teknologi infrastruktur. Variasi ini dapat dikompensasi dengan mengalokasikan kelompok kerja besar (sehingga menurunkan kebutuhan untuk konektivitas internet konstan) dan mengalokasikan kembali kelompok kerja ketika stasiun menolak untuk mengungkapkan outputnya dalam jangka waktu yang ditentukan.
Sejumlah kendala penerimaan sosial dalam periode awal komputasi grid termasuk keinginan peneliti grid untuk memperluas teknologi mereka jauh melampaui subjek awal komputasi tinggi atau melintasi garis departemen ke domain lain seperti fisika energi tinggi.
Dampak kredibilitas dan aksesibilitas pada kompleksitas peningkatan kualitas berkelanjutan dapat menentukan apakah kompleks khusus, workstation idle di dalam organisasi pembuat atau extranet yang tidak dibatasi dari amatir atau subkontraktor dipilih. Dalam banyak situasi, perangkat jaringan harus percaya sistem terpusat untuk tidak mengeksploitasi akses yang diberikan dengan mengutak-atik fungsi aplikasi lain, merusak informasi yang disimpan, mengirim informasi pribadi, atau memperkenalkan kerentanan keamanan baru. Sistem lain menggunakan teknik seperti mesin virtual untuk membatasi jumlah kepercayaan yang harus diberikan hub “klien” pada komputer terpusat.
Sistem publik yang melintasi sektor organisasi (seperti yang digunakan oleh berbagai departemen dalam perusahaan yang sama) sering kali memerlukan penggunaan perangkat tertanam dengan beragam sistem operasi dan konfigurasi peralatan. Ada pertukaran dengan banyak program antara pengembangan aplikasi dan jumlah sistem yang dapat dipertahankan (dan dengan demikian ukuran jaringan yang dihasilkan).
Bahasa lintas platform dapat meringankan kebutuhan akan kompromi ini tetapi dengan risiko mengorbankan kinerja yang baik pada setiap node tertentu (karena interpretasi run-time atau kurangnya optimasi untuk platform tertentu). Beberapa inisiatif jaringan telah mengembangkan arsitektur universal untuk mengamati penelitian frekuensi dan perusahaan komersial untuk memanfaatkan grid atau membangun grid baru yang terkait secara khusus. BOINC adalah platform populer untuk proyek penelitian yang mencari peserta publik; pilihan lain disediakan setelah posting.
Segmentasi Pasar Komputasi Grid
Dua pandangan harus diperiksa saat mengelompokkan sektor komputasi grid: sektor pemasok dan sisi konsumen:
1. Perspektif Pemasok (Lanjutan)
Middleware grid adalah paket perangkat lunak yang memungkinkan berbagai sumber daya dan Organisasi Virtual untuk dibagikan. Hal ini diterapkan dan dimasukkan ke dalam infrastruktur industri atau perusahaan yang bersangkutan, menyediakan lapisan khusus antara infrastruktur heterogen dan program aplikasi yang ditentukan. Globus Toolkit, gLite, dan UNICORE adalah tiga middleware grid utama.
Komputasi utilitas menghadirkan komputasi dan aplikasi grid, baik sebagai utilitas grid terbuka atau sebagai solusi hosting untuk satu perusahaan atau organisasi virtual. IBM, Sun Microsystems, dan HP adalah peserta utama dalam sektor komputasi grid. Aplikasi yang diaktifkan grid adalah program perangkat lunak yang dapat memanfaatkan infrastruktur energi. Seperti yang dinyatakan sebelumnya, ini dimungkinkan dengan menggunakan teknologi grid.
“Perangkat lunak yang dipelihara, disediakan, dan dikendalikan dari jarak jauh oleh satu atau lebih pemasok” adalah apa yang dimaksud dengan perangkat lunak sebagai layanan (SaaS). (Sumber: Gartner, 2007) Selain itu, proyek SaaS dikembangkan dengan menggunakan sedikit persyaratan program dan data. Mereka diakses dalam paradigma one-to-many, dan SaaS menggunakan sistem berlangganan PAYG (pay-as-you-go) atau berbasis penggunaan. Vendor Saas seringkali bukan pihak yang mengontrol kemampuan komputasi yang dibutuhkan untuk mengoperasikan layanan mereka. Akibatnya, vendor Saas dapat memanfaatkan pasar komputasi utilitas. Untuk perusahaan Saas, sektor komputasi utilitas menyediakan daya komputasi.
2. Sisi Konsumen
Kategori yang beragam memiliki konsekuensi penting untuk strategi penerapan teknologi informasi bagi perusahaan di sisi konsumsi atau konsumen pasar komputasi grid. Konsumen grid prospektif harus mempertimbangkan metode penerapan IT dan jenis dana IT yang diinvestasikan, karena keduanya merupakan faktor penting dalam penerimaan grid.
Aplikasi dan Proyek Saat Ini
Grid adalah sarana untuk memanfaatkan sistem teknologi informasi grup secara maksimal. Komputasi grid memungkinkan Large Hadron Collider di CERN dan menyelesaikan tantangan seperti fungsi protein, perencanaan keuangan, prediksi gempa bumi, dan pemodelan lingkungan. Mereka juga memungkinkan penyediaan teknologi informasi sebagai komoditas bagi pelanggan perusahaan dan non-pemerintah, dengan yang terakhir hanya berkontribusi untuk apa yang mereka konsumsi, mirip dengan bagaimana energi atau air disediakan.
National Community Grid sekarang memiliki lebih dari 4 juta workstation yang menggunakan teknologi Berkeley Public Initiative for Network Computing (BOINC) yang dapat diakses pada Oktober 2016. SETI@home adalah salah satu program yang menggunakan BOINC, dan pada Oktober 2016, program ini menggunakan lebih dari 400.000 mesin untuk mencapai 0,828 TFLOPS. Folding@home, yang tidak berafiliasi dengan BOINC, telah mencapai lebih dari 101 petabyte setara x86 pada lebih dari 110.000 komputer pada Oktober 2016.
Kegiatan disponsori oleh Euro Zone melalui inisiatif dasar Komisi Eropa. Eu Commission mendanai BEinGRID (Business Experiments in Grid) sebagai Program Integratif di bawah program pendanaan Kerangka Keenam (FP6). Proyek, yang dimulai pada 1 Juni 2006, berakhir pada November 2009, berlangsung selama 42 bulan. Atos Origin bertanggung jawab atas koordinasi proyek. “Untuk membangun jalur yang efektif untuk mendukung komputasi grid di seluruh UE dan mendorong inovasi ke dalam strategi pemasaran kreatif yang menggunakan teknologi Grid,” menurut halaman fakta proyek. Dua ahli meninjau beberapa prototipe, satu secara teknis dan satu komersial, untuk mengidentifikasi praktik terbaik dan kesamaan dari solusi percobaan. Proyek ini penting bukan hanya karena jangka panjangnya tetapi juga karena pengeluarannya, yang merupakan yang tertinggi dari semua pendekatan integral FP6 sebesar 24,8 juta Euro.
Eu Commission menyumbang 15,7 juta, dengan dana yang tersisa berasal dari 98 mitra aliansi yang berpartisipasi. Pencapaian BEinGRID telah diambil dan dibawa lebih lanjut oleh IT-Tude.com sejak program ini diakhiri. Inisiatif Enabling Grids for E-sciencE adalah gabungan dari European DataGrid (EDG) dan berkembang menjadi European Power Grid. Itu berlokasi di Uni Eropa dan termasuk Asia dan Amerika Serikat. Ini, termasuk LHC Computing Grid (LCG), dibuat untuk membantu penelitian di Large Hadron Collider CERN.
Di sini, Anda dapat menemukan daftar lokasi LCG saat ini dan pengawasan real-time infrastruktur EGEE. Alat dan informasi penting juga tersedia untuk masyarakat umum. Jalur serat optik khusus, seperti yang didirikan oleh CERN untuk memenuhi tuntutan statistik LCG, suatu hari nanti dapat diakses oleh pengguna rumahan, memungkinkan mereka untuk mengakses internet dengan kecepatan hingga 10.000 30% lebih cepat daripada koneksi serat biasa.
Kesimpulan
Komputasi grid adalah paradigma komputasi terdistribusi yang memanfaatkan sumber daya komputasi yang tersebar secara geografis untuk menyelesaikan masalah yang kompleks dan besar. Grid dapat terdiri dari berbagai perangkat, mulai dari komputer desktop hingga superkomputer, dan terhubung melalui jaringan lokal, area luas, atau bahkan internet.
