گرید شبکه ای از رایانه‌ها و ابررایانه‌ها است که با استفاده از پردازشگرهای متصل به هم توانایی پردازش اطلاعات با سرعتهای بالاتری را ممکن ساخته است و امکان انجام دادن عملیات حجیم محاسباتی را میسر می‌سازد. به عبارت دیگر مدت زمان اجرای کارهایی که ساعتها طول می‌کشید را به چند ثانیه کاهش داده است.

گریدها در واقع از منابع کامپیوترهای متصل به شبکه استفاده می‌کنند و می‌توانند با استفاده از برآیند نیروی این منابع، محاسبات بسیار پیچیده را به راحتی انجام دهند. آنها این کار را با قطعه قطعه کرن این عملیات و سپردن هر قطعه به کامپیوتری در شبکه انجام می‌دهند. مثلا وقتی شما از کامپیوترتان برای مدتی استفاده نمی‌کنید و کامپیوتر شما به اصطلاح به وضعیت محافظ نمایشگر می‌رود، از پردازشگر کامپیوتر شما هیچ استفاده‌ای نمی‌شود. اما با استفاده از شبکه‌های گرید می‌توان از حداکثر توانایی پردازشگرها استفاده نمود و برنامه‌ای را در کامپیوتر قرار داد که وقتی از سیستم استفاده‌ای نمی‌شود، این برنامه بتواند از نیروی بلااستفاده سیستم بهره بگیرد و قسمتی از محاسبات بزرگ عملیاتی را انجام دهد.

2.2هدف گرید

هدف گرید  در حالت کلی به اشتراک گذاری منابع در یک محیط پویا و احتمالا نا همگن است .این منابع با سیاستهای مختلف در دسترس قرار می گیرند . این به اشتراک گذاری عمدتا برای اهداف محاسباتی برای مقاصد علمی و بسیاری از موارد کاربرد دارد که این منابع می توانند منابع گوناگونی اعم از CPU  ،هارد دیسک ، نرم افزارها و حسگرها باشد.

3.2 انواع گرید از نظر اندازه و شکل

گریدها شبیه به هم نیستند و اندازه و شکل های متفاوتی دارند. در زیر 3 تقسیم بندی یا کلاس گرید های فعلی را که رایانه های فردی را تبدیل به یک مزرعه ابر رایانه با هزاران پردازنده کرده است فهرست شده است:

1.3.2خوشه ای

ساده ترین توع این سیستم هستند. از مجموعه ای از رایانه ها که با هم کار می کنند تشکیل شده اند و یک نقطه دسترسی یه سیستم برای کاربران یک پروژه یا بخش سازمانی خاص ایجاد می کند.

2.3.2 پردیزه

به پروژه ها و بخش های سازمانی متعدد اجازه می دهد که منابع رایانه ای خود را با هم به اشتراک گذارند. سازمانها می توانند از این توع سیستم برای مدیریت کارهای زیاد، ازفرآیند های تجاری سازمان تا داده کاوی استفاده کنند.

3.3.2 گرید جهانی

مجموعه ای از چندین گرید پردیزه می باشند که پا بر فرآی مرزهای سازمانی گذاشته اند ویک سیستم مجازی بسیار بزرگ را ایجاد کرده اند . کاربران می توانند به منابع رانه ای بیش از آنچه که در سازمان دارند دسترسی داشته باشند .

4.2 ارتباط رایانه های کاربران با مدیریت گرید

1 . ارتباط نامطمئن که هیچ تضمینی در رابطه با حضور رایانه در گرید و یا میزان توان محاسباتی اضافی در میان نمی باشد و صرفاً در صورتی که رایانه بیکار بماند، مدیریت گرید می تواند از آن در انجام کارهای خود بهره مند شود. در اینجا منظور از مدیریت گرید، سیستم کلی مدیریت گرید می باشد و هیچ معماری خاصی منظور نمی باشد. در این حالت، مدیریت گرید صرفاً بر اساس میزان مصرف از امکانات ارائه شده، هزینه می نماید.

2 . نوع دیگر ارتباط، ارتباط تضمین شده است که طبیعتاً هزینه بیشتری برای گرید به بار خواهد داشت. در این نحوه ارتباط، رایانه برای مدت معینی که طبق پروتکل تعریف شده، اختصاص می یابد و در مقابل درآمدی برای صاحب آن در نظر گرفته می شود، بدون توجه به اینکه آیا در آن زمان استفاده ای از آن بشود یا خیر. در عین حال به علت توزیعی بودن منابع در اینترنت و خارج از کنترل بودن آنها موجب می شود که ضمانت اجرایی صرفاً در حد تعهد اخلاقی وی می باشد. البته در صورت تخلف از تعهدات پرداختی صورت نمی گیرد و شاید حتی جریمه ای نیز از قبل توافق شده باشد، اما به هر حال در برنامه ریزی انجام شده اخلال صورت می گیرد. البته در این روش هزینه به علت ماهیت تضمینی بالاتر می باشد و ضریب اطمینان آن نیز بالاتر می باشد.

آنچه مسلم است ماهیت تغیر پذیری منابع محاسباتی در گرید می باشد. زیرا منابع تحت کنترل یک مدیریت مرکزی نمی باشند و صرفاً از طریق پروتکلهای تعریف شده با یکدیگر در ارتباط می باشند. بنابرین نمی توان نسبت به امنیت و اطمینان منابع متکی بود و باید تدابیر لازم دیده شود.

5.2 انواع گرید 

سيستم‌هاي گرید با توجه به‌ نيازهاي كاربران مي‌توانند در انواع مختلف مورداستفاده قرار گيرند. اغلب اين سيستم‌ها بر اساس نوع كاري كه انجام مي‌دهند، طبقه بندي مي‌شوند. از سه نوع اصلي اين سيستم مي‌توان از گریدهاي اطلاعاتي، گریدهاي جوينده منابع و گرید‌هاي محاسباتي نام برد.

1.5.2. گرید اطلاعاتی

گریدهاي اطلاعاتي موظفند اطلا‌عات را ذخيره كنند و آن‌ها را در اختيار كاربران قرار دهند. كاربران اين سيستم‌ها بدون آن‌كه از موقعيت جغرافيايي و مكاني اين اطلاعات آگاه باشند، به ‌اطلاعات دسترسي دارند. مثلاً تصور كنيد كه دو دانشگاه در دو سوي دنيا يكي در ايران و ديگري در انگلستان روي يك مطلب علمي‌مشترك تحقيق مي‌كنند و هر يك از آن‌ها اطلاعات خاص خود را ذخيره مي‌كند و مي‌خواهد دانشگاه ديگر نيز به ‌برخي از ‌اين اطلاعات (نه تمامي‌آن) دسترسي داشته باشد. اين دانشگاه‌ها مي‌توانند از يك گرید اطلاعاتی استفاده كنند و اطلاعات خود را با ضريب امنيتي بالايي با هم به‌اشتراك بگذارند.

در اين نوع گرید دستگاه‌هاي متصل به‌سيستم نياز به‌قدرت زياد ندارند و فقط مسئول به ‌اشتراك گذاشتن اطلاعات هستند. از طرف ديگر گرید ‌هاي محاسباتي از آن جا كه نياز زيادي به ‌قدرت پردازنده‌ها دارند، بايد از ماشين‌هايي با قدرت بسيار بالا استفاده نمايند.

2.5.2  گرید جوینده منابع

يكي ديگر از انواع گریدها، سيستم‌هاي جوينده منابع است. اين سيستم‌ها از تعداد زيادي كامپيوتر شخصي استفاده مي‌كنند و به‌صورت مداوم به‌دنبال ظرفيت‌ها، منابع آزاد  و چرخه پردازنده  كامپيوتر‌هاي  متصل به ‌گرید هستند و از اين منابع استفاده مي‌نمايند. البته صاحبان اين كامپيوترهاي شخصي بايد قبلا‌ً اجازه استفاده از منابع بدون استفاده خود را بدهند.

3.5.2 محاسبات گرید

محاسبات گرید يا شبكه‌هاي متصل كامپيوتري مدل شبكه‌اي جديدي است كه با استفاده از پردازشگرهاي متصل به هم امكان انجام‌دادن عمليات‌ حجيم محاسباتي را ميسر مي‌سازد. گریدها در واقع از منابع كامپيوترهاي متصل به‌شبكه استفاده مي‌كنند و مي‌توانند با استفاده از برآيند نيروي اين منابع، محاسبات بسيار پيچيده را به‌راحتي انجام دهند. آن‌ها اين كار را با قطعه قطعه كردن اين عمليات و سپردن هر قطعه به‌كامپيوتري در شبكه انجام مي‌دهند. به عنوان مثال وقتي شما از كامپيوترتان براي مدتي استفاده نمي‌كنيد و كامپيوتر شما به‌ اصطلاح به‌وضعيت محافظ نمايشگر مي‌رود، از پردازشگر كامپيوتر شما هيچ استفاده‌اي نمي‌شود. اما با استفاده از شبكه‌هاي گرید مي‌توان از حداكثر توانايي‌هاي پردازشگر‌ها استفاده نمود و برنامه‌اي را در كامپيوتر قرار داد كه وقتي از سيستم استفاده‌اي نمي‌شود، اين برنامه بتواند از نيروي بلااستفاده دستگاه بهره بگيرد و قسمتي از محاسبات بزرگ عملياتي را انجام دهد

با دانلودكردن يك محافظ نمايشگر مخصوص مي‌توانيم به‌كامپيوترهاي شخصي خود اجازه دهيم كه وقتي از آن استفاده نمي‌كنيم، به ‌شبكه جهاني متصل شوند و به ‌سيستم‌هاي بزرگ تحقيقاتي اجازه دهند از منابع آزاد و بلااستفاده سيستم ما استفاده نمايد. كامپيوترهاي امروزي مانند مغز انسان معمولا از بخش كوچكي از توانايي‌هاي خود استفاده مي‌كنند و اغلب به‌ صورت غيرفعالند و منتظر اطلاعات ورودي مي‌مانند. تصور كنيد كه اگر از منابع سخت‌افزاري اين همه كامپيوتر غيرفعال استفاده شود و همه در يك كامپيوتر جمع شود، چه دستگاه پرقدرتي خواهيم داشت. محاسبات گرید با ‌كمك به اينترنت زمينه‌اي را فراهم آورده است كه بتوان با استفاده از آن، از منابع سخت‌افزاري سيستم‌هاي ديگر نيز استفاده نماييم.

ممكن است گرید براي افراد مختلف معاني متفاوتي داشته باشد، اما اگر بخواهيم تعريف ساده‌اي از آن داشته باشيم، مي‌توانيم بگوييم محاسبات گریددر واقع به‌شما اجازه مي‌دهد با استفاده از منابع سيستم‌هاي متصل به‌ شبكه و  ايجاد يك منبع بزرگ از سرويس‌ها و امكانات اين سيستم‌ها، مركزي بزرگ و قدرتمند به‌ وجود آوريم كه توانايي انجام‌دادن عمليات بسيار پيچيده‌اي را داشته باشد كه يك سيستم به‌تنهايي نمي‌تواند انجام دهد. به‌نحوي كه از ديد استفاده‌كنندگان اين سيستم‌هاي بزرگ، اين عمليات تنها از طريق يك سيستم انجام مي‌شود.

6.2 محاسبات گرید چیست ؟

حدود 33 سال از بوجود آمدن اینترنت می گذرد و از سال 1989 که وب پدید آمد، بیشتر مردم از آن استفاده می کنند و به صورت بخشی از زندگی آنها در آمده است،شاید علت این استفاده زیاد از اینترنت، استاندارد باز آن بوده است که امکان ارتباط کامپیوتر های مختلف را با یکدیگر مهیا می سازد.

امروزه فناوری جدیدی به نام گرید به عرصه ارتباطات قدم نهاده است که براساس آن  با دانلود کردن یک صفحه محافظ نمایشگر مخصوص می توانیم به کامپیوترهای شخصی خود اجازه دهیم که وقتی از آن استفاده نمی کنیم، به شبکه جهانی متصل شوند و به سیتم های بزرگ تحقیقاتی اجزه دهند از منابع آزاد و بلااستفاده سیستم استفاده نماید.محسبات گرید با کمک به اینترنت زمینه ای را فراهم آورده است که بتوان با استفاده از آن، از منابع سخت افزاری سیتم های دیگر نیز استفاده کنیم.

ممکن است گرید برای افراد مختلف معناهای مختلفی داشه باشد،اما اگر بخواهیم تعریف ساده ای از گرید داشته باشیم،ممی توانیم بگوییم محاسبات گرید به شما اجازه می دهد با استفاده از منابع سیستم های متصل به شبکه و ایجاد یک منبع بزرگ از سرویس ها و امکانات این سیستم ها، مرکزی بزرگ و قدرتمند بوجود آوریم که توانایی انجام دادن عملیات بسیار پیچیده ای را داشته باشد که یک سیستم به تنهایی نمی تواند انجام دهد. به نحوی که از دید استفاده کنندگان این سیستم های بزرگ،این عملیات از طریق یک سیستم انجام می شود.

محاسبات گرید در حقیقت نسل جدیدی از شبکه های توزیع یافته است،و همانند اینترنت به کاربران خود اجازه می دهد فایل ها را به اشتراک بگذارند.به علاوه ،منابع مشترکی از اطلاعات را برای استفاده کنندگان فراهم می کند،با استفاده از این سیستم ها می توان منابع کامپیوتری ناهمگون را به اشتراک گذاشت  هدف اصلی گرید استفاده از این منابع مشترک مانند قدرت پردازنده،پهنای باند،پایگاه اطلاعاتی و در اختیار گذاشتن آن برای کامپیوتر مرکزی است.

1.6.2مزیتهای محاسبات گرید

2-6-1-1 استفاده ی موثر از منابع

یکی از کاربردهای ابتدایی محاسبات گرید این است که برنامه ای که معمولا روی ماشین خاصی اجرا می شود ، در شرایطی خاص به خاطر این که آن ماشین مشغول است ، در ماشین دیگری که کمتر مشغول است اجرا گردد.

برای این چنین سناریویی دو پیش نیاز وجود دارد  :

  1. اول این که برنامه باید قابلیت اجرا در ماشین راه دور را داشته باشد . به عنوان مثال نباید به داده های روی ماشین اصلی وابسته باشد .
  2. دوم اینکه ماشین دوم باید ویژگی های سخت افزاری ونرم افزاری که مورد نیاز آن برنامه است را داشته باشد.

برای مثال در بیشتر سازمانها تعداد بسیار زیادی منابع محاسباتی وجود دارد که از توان آنها به درستی استفاده نمی شود . معمولا بیشتر ماشین های رومیزی در یک روز کاری ، کمتر از 5 درصد مشغول هستند . در برخی از سازمانها ماشین های سرور نیز در بیشتر اوقات بی کار هستند که محاسبات گرید بستری برای استفاده  ی موثر از این منابع به وجود می آورد .

 

2-6-1-2 قابلیت محاسبه موازی

محاسبات بزرگ که قابلیت موازی سازی دارند یکی از مواردی است که گرید  کاربرد گستردهای دارد . علاوه بر کارهای تحقیقاتی و علمی این دید از محاسبات گرید در بیولوژی ، در مدل سازی اقتصادی ، یافتن نفت ، انیمیشن سازی و غیره نیز کاربرد دارد.

ویژگی مشترک این کاردبر ها این است که برنامه را می توان به صورت موازی بر روی CPU[1]  های مختلف اجرا کرد.یک برنامه ای که می تواند تحت گرید اجرا شود و مقدار زیادی  CPU  یناز دارد را می توان به عنوان چندین ریز کار کوچک دید.

و باید به نکته توجه کرد که هر برنامه ای را نمی توان موازی سازی کرد و آنرا بر روی گرید  اجرا کرد.

2-6-1-3 متعادل سازی استفاده از منابع

یک گرید  منابع توزیع شده زیادی را که بر روی ماشینهای جدا گانه قرار گرفته اند ، متحد میکند تا یک سیستم یکپارچه بوجود آورد.مکانیزمی برای متعادل سازی استفاده از این منابع در گرید  وجود دارد . این مکانیزم زمانبندی است که ریز کارها را بر روی منابع به صورت متعادل توزیع می کند . این مکانیزم برای توزیع بار در یک سازمان بزرگ بسیار لازم است . این کار به دو روش انجام میگیرد .

  1. قسمت پرکار میتواند به ماشینهای تقریبا بی کار تبدیل شود .
  2. اگر تمام امکانات گرید مشغول باشد ، کارهای با اولویت پایینتر می توانند متوقف شوند تا فضا و امکانات کافی برای کارهای با اولویت بالاتر بوجود آید.

2-6-1-4 دسترسی به منابع اضافه

همانطور که اشاره شد به غیر از CPU  و حافظه ، گرید  می تواند امکان استفاده از منابع دیگر را نیز فراهم کند . به ممکن است بعضی از ماشینها دارای نرم افزار های گران قیمتی باشند ، اگر کاربران به آنها نیاز داشته باشند ، گرید  میتواند به آنها کمک کند تا کار خود را بر روی آن ماشین اجرا کند.

[1] Center Processor Unit