Superkompiuteris plečia skaičiavimų horizontą. Kaip kūrė „LitGrid“

Prieš kelerius metus pradėjęs funkcionuoti Lietuvos akademinių institucijų lygiagrečiųjų ir paskirstytų skaičiavimų tinklas (angliškai „grid“) susiejo didžiausių šalies universitetų kompiuterinių skaičiavimų galias. Malonu, kad šios galios plečiasi. Tai įrodo Matematikos ir informatikos fakultete pradėjęs veikti superkompiuteris.

Dabar tarp universitetų ir mokslo institutų jau turime 10 partnerių. Galima paminėti Vilniaus, Vilniaus Gedimino technikos, Kauno technologijos, Vytauto Didžiojo, Klaipėdos, Šiaulių universitetus, Fizikos, Teorinės fizikos ir astronomijos institutą, Kauno medicinos universiteto Psichofiziologijos ir reabilitacijos institutą Palangoje bei kitus. Kaip atsirado šis sambūris? Maždaug prieš pustrečių metų pateikėme paraišką Lietuvos mokslo ir studijų fondui, joje išdėstėme, kad pasaulyje pradeda plisti lygiagrečiųjų ir paskirstytų kompiuterinių skaičiavimų tinklai, vadinami Grid computing technologijomis. Šios technologijos yra labai pažangios, todėl Lietuvos mokslininkai neturi atsilikti. Fondas pagal pateiktą paraišką išskyrė lėšų tokiai sistemai kurti ir mūsų šalyje. Pusantrų metų dirbome pagal šį projektą, subūrėme partnerius, sukūrėme ir išbandėme LitGrid sistemą.

Vystant LitGrid, svarbūs du aspektai: toliau palaikyti ir plėtoti LitGrid infrastruktūrą, bei plėsti taikomųjų skaičiavimų tematiką ir apimtis. Pirmiausia teikia vilčių Lietuvos Respublikos švietimo ir mokslo ministerijos pozicija, kuri svarsto galimybę įkurti atitinkamą investicinę programą. Antra, manome, jog į šias skaičiavimų technologijas labai svarbu atkreipti nacionalines mokslo programas formuojančių institucijų dėmesį, kad tokių programų mokslininkai išnaudotų turimus kompiuterinius išteklius, optimizuotų jiems reikalingus skaičiavimus, mąstytų apie naujus programų algoritmus.

Kas tarp 10 partnerių yra „galva“? Juk tikriausiai be vadovo tokia sudėtinga ir brangiai kainuojanti sistema negalėtų gyvuoti?

Visi partneriai lygūs. Pagal sutartą tvarką veiksmus koordinuoja Vilniaus universitetas, o idėjinis vadovas – Vilniaus universiteto Matematikos ir informatikos fakultetas. Šis vadovavimas kainuoja, nes tam reikia daugiau žmogiškųjų ir techninių išteklių. LitGrid tikslams panaudojame ir fakulteto kompiuterių tinklą. Jis yra gana sudėtingas ir galbūt labiausiai šalyje išplėtotas universitetinis tinklas, skirtas studijoms ir tyrimams. Studentams ir darbuotojams jis atlieka gana daug funkcijų: užtikrina prieigą prie bet kurios operacinės platformos – Windows, Linux, Unix, suteikia nuo konkretaus kompiuterio nepriklausomus skaičiavimų išteklius ir paslaugas. Aišku, pirmiausia stengiamės aprūpinti studijų procesą, t. y. studentus, išplėtoti ir palaikyti tokias tinklo galimybes, kad studentas nejaustų, kokiu kompiuteriu jis dirba, o tik galėtų konceptualiai gilintis į savo uždavinį ir jį spręsti. Žodžiu, stengiamės studentą ir bet kurį LitGrid sistemos vartotoją kuo labiau atriboti nuo techninių smulkmenų, kurios labiausiai blaško.

Vis dėlto įtariu, kad sistema „LitGrid“ mažiausiai siejasi su studentų aprūpinimu informacinėmis technologijomis. Ko gero, ši sistema šiandien labiausiai pasitarnauja mokslines problemas gvildenantiems asmenims ir kolektyvams.

Šiuo metu – taip. Tačiau kai ėmėmės kurti Grid computing sistemą, pirmiausia pradėjome nuo infrastruktūros kūrimo – kompiuterius jungti į visumą, kompiuterių telkinius, t. y. klasterius, o šiuos jungti tarpusavyje. Reikėjo sutvarkyti turimus kompiuterius, įdiegti ir suderinti reikiamą programinę įrangą, kai ką kurti ir savo pačių jėgomis. Šio etapo darbai padaryti. Tačiau tuo negalime tenkintis, nes esamas technines ir programines priemones reikia nuolat tobulinti.

Kai naudotojas paleidžia savo skaičiavimų programas, LitGrid sistema pati sprendžia, kaip ta programa bus vykdoma. Ji gali būti skaidoma į sudėtines dalis taip, kad viena jų bus vykdoma Kauno technologijos universitete, kita – Klaipėdos, o trečia – Vilniaus universitete. Kai visų programos dalių skaičiavimai yra baigiami, rezultatai surenkami ir siunčiami į naudotojui reikalingą vietą.

Pačiam naudotojui visos „LitGrid“ veikimo subtilybės tikriausiai net nežinomos ir visai nerūpi, nes jam svarbu kuo greičiau gauti naudojimosi sistema galimybes ir skaičiavimų rezultatus?

Automobilio vairuotojas juk irgi nesigilina, kas vyksta jo automobilio variklyje, taip ir LitGrid naudotojas visai nesuka galvos, kaip funkcionuoja sistema. Naudotojui nereikia rūpintis, kuriame kompiuteryje atliekami jo skaičiavimai. Grid technologija gera tuo, kad turint tuos pačius kompiuterių išteklius, pavyksta daug našiau juos panaudoti. Juk kiek mes panaudojame savo turimas asmeninių kompiuterių galimybes? Geriausių atveju kokius 2 procentus.

Jeigu grid technologijos veiktų idealiai, tai man įjungus nešiojamąjį kompiuterį, koks nors grid sistemos tarpininkas, valdantis skaičiavimų srautą, tuojau manęs paklaustų, kiek valandų būsiu tinkle, ir į mano kompiuterį numatytam laikui nukreiptų dalį skaičiavimų. Tie skaičiavimai man jokios įtakos nedaro, bet kitiems sistemos dalyviams uždavinys būtų skaičiuojamas. Puiku.