Systém prepojených počítačov s operačným systémom Linux – Linux cluster a neskôr aj prvú celoslovenskú počítačovú farmu sa ako prvému na Slovensku podarilo vybudovať kolektívu z Ústavu experimentálnej fyziky SAV v spolupráci s Fakultou matematiky, fyziky a informatiky Univerzity Komenského (FMFI UK) v Bratislave.
Rovnako tento tím patril aj k prvým priekopníkom budovania fariem založených na systéme GRID na Slovensku – GRID farmy. Vytvoril dve dvojčatá; jednu umiestnenú v priestoroch Ústavu experimentálnej fyziky v Košiciach, druhú v priestoroch FMFaI UK v Bratislave. Tieto GRID farmy dnes patria k najväčším na Slovensku, a to jednak svojim technickým vybavením a jednak dnes reálnym objemom spočítaných úloh.
Ako uvádza doc. RNDr. Dušan Bruncko, CSc. z Ústavu experimentálnej fyziky SAV, nezanedbateľným prínosom do rozvoja výpočtovej techniky je vývoj a realizácia GRID fariem – vid’ obr. 1. „Kolektívu Ústavu experimentálnej fyziky (ÚEF SAV) v Košiciach spolu s kolektívom FMFaI UK v Bratislave v tomto smere nemožno uprieť zásluhy o ich rozvoj a budovanie.“
Pohľad na GRID farmu a jej pracovníkov, ktorá je na pôde Ústavu experimentálnej fyziky SAV. Dnes slúži ako hlavné výpočtové centrum pre ALICE a ATLAS experimenty.
Čo sú to vlastne GRID farmy? Odborník vysvetľuje, že zjednodušene povedané sú to systémy počítačových fariem, ktoré pracujú so zložitým middleware, t. j. softvérom, ktorý sa nachádza medzi operačným systémom (OS) a aplikáciami na každom site (uzle), teda v mieste tej-ktorej počítačovej farmy, ktorá je súčasťou daného distribuovaného počítačového systému na internete. Na úvodnom obrázku je znázornená schéma takého distribuovaného systému pre prípad fariem, pracujúcich vo fyzike vysokých energií (HEP). „Cesta k vytvoreniu podobne postavených fariem nebola vôbec jednoduchá. Kolektív ÚEF SAV ako jeden z prvých na Slovensku najskôr vybudoval Linux cluster – zariadenie predstavujúce hardvérom (predovšetkým káblami) spojených počítačov, pracujúcich nezávisle na sebe, s OS Linux, neskôr aj prvú celoslovenskú počítačovú farmu opäť fungujúcu pod OS Linux. Rovnako patril aj k prvým priekopníkom budovania fariem založených na systéme GRID na Slovensku.“
Napr. za roky 2017 a 2018 (doposiaľ) spočítali cca 11,5 milióna úloh, zhruba v rovnakom pomere medzi dvoma farmami. Počet spočítaných úloh za jednotlivý mesiac sa za toto obdobie pohyboval medzi 80 až 90 %, čo predstavuje cca 7 % kapacity z pomedzi všetkých úloh bežiacich na GRID farmách experimentov ATLAS (zabezpečenie on-line kalibrácie ATLAS kalorimetrie, t. j. systému subdetektorov označovaných ako kalorimetre) a ALICE – ide o experiment realizovaný na LHC a dedikovaný štúdiu zrážok iónov olova s iónmi olova alebo protónmi.
„Bez existencie GRID fariem by reálne nebolo možné spracovanie množstva dát, ktoré priniesli experimenty hlavne na Large Hadron Collider (LHC) (veľký hadrónový urýchľovač), a to ATLAS, ALICE, CMS, LHCb, ale nielen tu, dnes k nim patria napr. BELLE, BaBar, NOVA a pod. (ide o experimenty realizované v USA, či v Japonsku). Natíska sa otázka, prečo je to tak. Opäť zjednodušene: Predstavme si, že máme vybudovaný vyššie zmienený distribuovaný počítačový systém, ktorého súčasťou sú počítače v Európe a v USA. Ak je v Európe deň, potom v USA je noc a naopak. Tam, kde je noc, je spotreba elektrickej energie podstatne menšia, takže náš počítačový systém môžeme naladiť tak, aby vždy viac počítal úlohy tam, kde je noc. Už vznik počítačových fariem lokalizovaných na jednom mieste znamenal značnú úsporu strojového času – čím viac počítačov bolo zapojených do riešenia danej úlohy, tým skôr sa daná úloha vyriešila.“
Schematické znázornenie počítačovej siete GRID využívanej veľkými experimentmi v HEP fyzike.
Doc. RNDr. Dušan Bruncko, CSc. podotýka, že GRID farma ide ďalej – je vlastne previazaním počítačových fariem, ktoré mali doposiaľ (a ktoré pracujú lokálne, teda v mieste svojho rozmiestnenia), navyše využíva výhodu teritoriálneho rozmiestnenia týchto fariem, a to s adekvátnym softvérom, middleware, ktorý dovoľuje spomenuté výpočty všade tam, kde sú zriadené jej uzly, spájať do jedného systému. „Nemusíme snáď pripomínať, že možnosti middleware sú podstatne širšie, ako sme doposiaľ naznačili – vie napr. zistiť, ktorý uzol je voľný, a preto tam môže posielať viac úloh a pod. Tento rok ÚEF SAV podáva návrh na ocenenie pracovníkov GRID farmy v Košiciach na udelenie Ceny SAV za budovanie infraštruktúry. Aj to je jeden z krokov smerujúci k oceneniu úsilia, ktoré bolo potrebné vynaložiť k ich vzniku na Slovensku,“ dodal.
Odborný garant textu, foto poskytol: doc. RNDr. Dušan Bruncko, CSc. z Ústavu experimentálnej fyziky SAV, vedúci košickej ATLAS skupiny
Spracovala: Slávka Cigáňová (Habrmanová), NCP VaT pri CVTI SR
Uverejnila: VČ