Projektairojektai

projektai „Lietuvos Grid“ („LitGrid“) –lygiagreèiø ir paskirstytø skaièiavimø tinklas

Algimantas JUOZAPAVIÈIUS (VU), Dalius MAÞEIKA (VGTU)

Projektas „LitGrid“ (ið dalies ir Baltijos ðaliø projektas „BalticGrid“) apima visus stambesnius aktyviai dalyvaujanèius mokslo tyrimuose Lietuvos universitetus bei mokslo tyrimo institutus. Vilniaus universiteto Matematikos ir informatikos fakultetas yra Lietuvos lygiagreèiø ir paskirstytø skaièiavimø tinklo „LitGrid“ koordinatorius bei projekto „BalticGrid“ taikymø lyderis. „LitGrid“ yra skirtas Lietuvos akademinës visuomenës poreikiams tenkinti. Ðá projektà inicijavo Valstybinis mokslo ir studijø fondas.

Grid technologijos turës revoliuciná poveiká mokslui ir pramonei

Lygiagreèiø ir paskirstytø skaièiavimø tinklai (angliðkai grid arba grid computing, grid technologijos) yra sparèiai populiarëjanti ir besivystanti infrastruktûra, kuri keièia kompiuteriø, kompiuteriniø sistemø ir kompiuteriniø technologijø naudojimo sampratà.

Grid arba grid technologijos suvokiamos kaip virtuali infrastruktûra, sudaryta ið heterogeniniø kompiuteriø sisLietuvoje ðiuo metu aktyviai vykdomi du perspektyvûs projektai – „LitGrid“ ir „BalticGrid“ (lygiagreèiø ir paskirstytø skaièiavimø tinklai), kuriø tikslas – jungti geografiðkai nutolusius kompiuteriø resursus á vientisà tinklà. Tai leis skaièiuojamaisiais ir duomenø saugyklø resursais naudotis taip paprastai, kaip dabar visiems áprasta naudotis elektros tinklais. Ðis tinklas yra atviras ir gali suteikti netrivialias ir kokybiðkas elektronines paslaugas, o jame naudojamos technologijos grindþiamos atvirais standartais ir protokolais.

temø ir skirta paskirstytiems kompiuteprojektai, bendrai naudojama techninë riniams resursams efektyviai naudoti bei áranga, kuriamos, diegiamos ir plëtojaintegruoti, skaièiavimo procesus bei mos paslaugos. Atsiveria prieiga prie teduomenø analizës metodus lygiagretinti ra masto kompiuteriniø resursø, jungiair valdyti. mø plaèiajuosèiais tinklais, prie progra

Ðiuolaikiniai mokslo ir aukðtøjø techminiø produktø ir duomenø, kurie yra nologijø plëtros procesai remiasi trimis Lietuvos ir/arba kitø valstybiø bei tarppagrindinëmis komponentëmis: teoritautiniø institucijø kompiuteriø telkiniais tyrimais, eksperimentu, moksliniuose; taip pat prieiga prie labai dideniais tiriamaisiais skaièiavimais. Todël liø duomenø baziø (fiziniø, biologiniø, artimiausius kelerius metus grid turës recheminiø ir biocheminiø tyrimø duomevoliuciná poveiká mokslui, pramonei, vinø, meteorologiniø, klimato modeliavisuomenei, nes tiriamo, aplinkos apsaumøjø skaièiavimø poreikis yra didelis. Grid technologi„Artimiausius kelerius metus grid turës revoliugos ir monitoringo duomenø baziø, kt.). Ðias duomenø bazes jos Lietuvos moksciná poveiká mokslui, pragalima analizuoti, lininkams, specialistams ir verslo monei, visuomenei.“ sprendþiant Lietuvai svarbius uþdavinius, þmonëms suteikia analizës rezultatus gaplaèias galimybes. Jie gali dalyvauti benlima interaktyviai vizualizuoti (ypaè medruose projektuose ir stambiose ES prodicinoje ir aplinkos apsaugos uþdavigramose (ypaè technologinëje platforniuose), naudotis kitomis elektroninëmoje „Programinë áranga ir paslaugos mis paslaugomis. – NESSI“, kuri numatyta bendrojoje Projekto „LitGrid“ tikslas – sukurti programoje 7FP), vienyti mokslo tyrigrid technologijø (lygiagreèiø ir paskirsmø ir taikymø pastangas. Grid technotytø skaièiavimø) infrastruktûrà ðalyje, logijø pagrindu gali interaktyviai komuintegruoti jà á intensyviai besivystanèià nikuoti specialistø grupës ir atskiri þmoEuropos Sàjungos ðaliø grid infrastruknës, gali bûti vykdomi bendri tyrimai ir tûrà, suteikti Lietuvos mokslininkams ir

specialistams grid technologijø þinias ir naudojimo galimybes, kad jie galëtø sëkmingai pasiekti labiau iðvystytø ES ðaliø lygá, bei skatinti Lietuvos mokslininkus ir specialistus dalyvauti kaip visaverèius partnerius tolesnëje grid technologijø plëtroje.

„BalticGrid“ ir EGEE –nuo Baltijos jûros ekosistemos tyrimø iki virtualaus verslo

Ðiuo metu keli Lietuvos universitetai ir mokslo institutai dalyvauja ir projekte ES 6BP „BalticGrid“, kuriuo Baltijos ðalims padedama spræsti infrastruktûrinius uþdavinius – sudaromos sàlygos fiziðkai dalintis kompiuteriø atmintimi, skaièiavimø galia, duomenø perdavimo srautais, interaktyviai valdyti moksliniø tyrimø prietaisus, kurti ir diegti taikomuosius uþdavinius. Projekte „BalticGrid“ kuriamø ir vystomø uþdaviniø tematika tokia: matematinis ir kompiuterinis aukðtos energijos fizikos uþdaviniø modeliavimas, medþiagotyros uþdaviniai ir naujø medþiagø konstravimas, informatikos ir bioinformatikos uþdaviniai.

Vykdant projektà „BalticGrid“ kuriamos ir diegiamos specialiøjø interesø grupës (SIG), kurios vertinamos kaip labai perspektyvios elektroninës paslaugos, suteikianèios mokslininkams ir specialistams komunikavimo ir bendro árangos panaudojimo infrastruktûrà. Tarp SIG dalykiniø srièiø yra Baltijos jûros ekosistemos modeliavimas, kalbos ir tekstø tyrimai, atomo ir astrofizikos tyrimai ir skaièiavimai, gamtos procesø modeliavimas ir kt. Taip pat manoma, kad SIG bus svarbios ir socialiniø bei humanitariniø mokslø atstovams. SIG numatoma diegti ir „LitGrid“ veikloje, – ið tikrøjø „BalticGrid“ ir „LitGrid“ projektai papildo vienas kità tiek dalykinëmis bei taikomosiomis sritimis, tiek infrastruktûros sprendimais.

Europos Sàjunga, vykdant programas 5BP ir 6BP, finansuoja arba jau finansavo apie 22 ávairios paskirties ir tematikos grid projektus, kuriuose, deja, Lietuvos mokslininkai dalyvauja labai maþai. Jø tematika apima aukðtos energijos fizikinius tyrimus, duomenø analizæ Pav. 1. EGEE átaka ir santykis su kitais grid

(data mining), biologinius ir medicinos tyrimus, chemijà ir biochemijà, aplinkos reiðkiniø modeliavimà (potvynius, meteorologijà, hidrologijà), mobiliàsias technologijas, finansus ir verslo modelius (virtualø verslo organizavimà). Daugelis ðiø srièiø yra aktualios ir Lietuvos mokslininkams. Tarp ES finansuojamø grid programø dominuoja didþiausias pasaulyje daugiateminis projektas EGEE (Enabling Grids for E-sciencE), gavæs ir didþiausià finansavimà. Ðis projektas pirmiausia aprûpina Europos branduoliniø tyrimø centro (CERN) tyrimus, taèiau lygiai taip pat aktyviai veikia ir kitose mokslo srityse: medþiagotyroje, biotechnologijose ir kt. EGEE átaka kitiems grid ir santykis su jais parodyti 1 pav.

Kartu EGEE veikia kaip atviras grid, –ne tik teikia kitiems grid technologiðkus ir iðvystytus sprendimus programinës árangos, taikomøjø uþdaviniø, infrastruktûros srityse, bet ir naudodamasis tokiø grid sukuriamu potencialu. Ðis bendradarbiavimo potencialas parodytas 2 pav.

Pav. 2. Grid projektø bendradarbiavimas su EGEE

2006 m. balandþio 25–28 d.d. Lietuvoje vykusioje konferencijoje „BalticGrid Open Days“ EGEE programos direktorius Bobas Jonesas pristatë Europos grid iniciatyvà (EGI), kuri skatins nacionaliniø ir dalykiniø grid programø kûrimà, vystymà, jø tarpusavio veiksmø ir sàsajø derinimà. EGEE projektui, kaip stambiausiam ir universaliausiam, èia atitektø kertinio akmens vaidmuo. Prelegento pristatymuose ir diskusijose taipogi dalyvavo Lietuvos mokslø akademijos, Lietuvos mokslo tarybos, LR Ðvietimo ir mokslo ministerijos atstovai. Iniciatyvos veiklos rezultatas bûtø Europos grid organizacijos (EGO) sukûrimas. Natûralu, kad programa „Litgrid“ galës atstovauti Lietuvai ðiose iniciatyvoje ir organizacijoje. Toks dalyvavimas Lietuvai yra gyvybiðkai svarbus, nes gerokai padëtø ðalies mokslininkams ir specialistams pasiekti labiau paþengusiø ES ðaliø lygá, skatintø Lietuvos mokslininkus ir specialistus dalyvauti kaip visaverèius partnerius tolesnëje grid technologijø plëtroje.

Projektuose „BalticGrid“ ir „LitGrid“ naudojami pagrindiniai EGEE sprendimai: testuojama ir diegiama operacinë valdanèioji programinë áranga (middleware) gLite, pagal EGEE metodikà jungiami ir testuojami kompiuteriø klasteriai, organizuojamos bendros EGEE, „LitGrid“ bei „BalticGrid“ projektø virtualios organizacijos (jungianèios bendrus tyrimus atliekanèius mokslininkus). VU darbuotojas ir pagrindinis „LitGrid“ administratorius Rolandas Naujikas pagal specialø sutarimà su CERN dirba Þenevoje ir dalyvauja vystant gLite ir taikomøjø uþdaviniø programinæ árangà. Ðitokios bendravimo formos suteikia esminës patirties Lietuvos specialistams, leidþia greitai ir efektyviai kurti „LitGrid“ komponentes.

Be to, sukurta ir ádiegta grid vartotojø sertifikavimo komponentë (CA), besiremianti „BalticGrid“ CA (http://ca.balticgrid.org arba http://grid.mif.vu.lt), kuri yra uþregistruota ir europinëje EUgridPMA asociacijoje (http://www.eugridpma.org) kaip regioninë sertifikavimo agentûra. Tai leidþia „LitGrid“ vartotojams registruotis beveik visuose Europos grid. Papildomai „LitGrid“ vartotojams yra suprojektuotas ir ádiegtas internetinis portalas (http://www.litgrid.lt) – turinio valdymo sistemos pagrindu kaip vartotojø palaikymo sistemos variantas.

Projekto „LitGrid“ reikðmë Lietuvai

Vykdant programà „LitGrid“ kuriami ðie produktai ir paslaugos: lygiagreèiø ir paskirstytø skaièiavimø infrastruktûra ir jø naudojimo ar palaikymo funkcijos; „LitGrid“ dalyviø moksliniuose tyrimuose naudojamø skaièiavimø, matematiniø modeliø ir algoritmø, duomenø kaupimo, apdorojimo ir analizës procedûrø lygiagretûs ir paskirstyti variantai bei nauji algoritmai; vartotojø apmokymo, techninës ir metodinës paramos paslaugos; taikomøjø uþdaviniø projektavimo ir diegimo „LitGrid“ aplinkoje metodika; „LitGrid“ funkcionavimo, valdymo ir administravimo metodika. „LitGrid“ veikloje ðiuo metu dalyvauja 11 akademiniø partneriø (ir 1 verslo partneris): •VU Matematikos ir informatikos fakultetas (koordinatorius), •Biotechnologijos institutas, •Fizikos institutas, •Vilniaus Gedimino technikos universitetas, •Kauno technologijos universitetas, •Klaipëdos universitetas, •KMU Psichologijos ir reabilitacijos institutas, •Matematikos ir informatikos institutas, •Ðiauliø universitetas, •Vytauto Didþiojo universitetas, •VU Teorinës fizikos ir astronomijos institutas.

Ðie partneriai atiduoda á „LitGrid“ bendram naudojimui savo turimus kompiuteriø klasterius, kurie sudaro ið viso per 200 procesoriø ir apie 10 TB diskinës atminties. Be to, VU Matematikos ir informatikos fakultetas ðiais metais perka didelës galios daugiaprocesoriná kompiuterá, kuris irgi bus skirtas „LitGrid“ vartototojø poreikiams. „LitGrid“ projektuojamas ir kuriamas kaip atviras Lietuvos mokslininkams ir specialistams grid tinklas, realizuojantis ávairius ir aktualius jø taikymus.

„LitGrid“ ir akademinis kompiuterinis tinklas „Litnet“

„LitGrid“ funkcionavimui labai svarbi duomenø perdavimo tinklo tarp kompiuteriø klasteriø greitaveika. „LitGrid“ daugiausia remiasi akademiniu kompiuteriø tinklu „Litnet“, kurio intensyviausias ryðys Vilnius–Kaunas ðiuo metu naudojasi 1 Gbps (WAN) pralaidumu. Netolimoje ateityje numatoma pertvarkyti á 1 Gbps pralaidumà ir telekomunikaciná þiedà, jungiantá penkis didþiausius Lietuvos miestus ir leisiantá turimiems ir iðplëstiems „LitGrid“ klasteriams komunikuoti tokiu pat pralaidumu. Ðiais metais ryðá su Europos akademiniu tinklu GEANT-2 irgi numatoma padidinti iki 2,5 Gbps pralaidumo. Numatoma, kad „LitGrid“ padidins „Litnet“ tinklo naudojimo efektyvumà, taip pagerindamas jo plëtros galimybes Europos tyrimø erdvëje. „Litnet“ yra tinkamiausia terpë realizuoti grid komunikacinæ struktûrà, nes jis turi ðiuos privalumus: •visi pagrindiniai „LitGrid“ ir „BalticGrid“ mazgai yra GEANT-2 tinkle; •grid struktûra leis Lietuvos akademinëms institucijoms naudotis ir kitø Europos grid tinklø resursais; •Vilniaus universitetas, kaip ir kiti „LitGrid“ partneriai, taps skaièiavimo resursø tiekëju kitiems grid tinklø vartotojams; •turint tokius pralaidumus, galima tikëtis rimtos partnerystës su kitø ðaliø grid projektø dalyviais.

Remiantis ðiais ir kitais aukðèiau iðdëstytais argumentais, „LitGrid“ sëkmingam funkcionavimui reikia sukurti operaciná darbo reþimà ir ásteigti ðá tinklà kaip nuolat veikiantá nacionaliná projektà, panaðiu statusu, kaip dabar yra apiforminti projektai „Litnet“ ir ITMIS.