Распределенная вычислительная система (РВС) – это набор соединенных каналами связи независимых компьютеров, которые с точки зрения пользователя некоторого программного обеспечения выглядят единым целым. В этом определении фиксируются два существенных момента: автономность узлов распределенной ВС и представление системы пользователю, как единой структуры. Сам термин – распределенные вычислительные системы – явно указывает на основную особенность данных технических объектов, которая позволила выделить их в отдельный класс вычислительных систем – их распределенность, т.е. удаленность (в каком-либо смысле) системообразующих компонентов. Удаленность компонентов, в свою очередь, определяет специфику архитектурных решений, аппаратного и программного обеспечения, организации обработки информации в вычислительных системах этого вида. Предпосылками возникновения РВС:

· снижение стоимости вычислительных устройств и их доступность широкому кругу пользователей, как корпоративных, так и частных лиц;

· широкое распространение стандартов аппаратного, так и для программного обеспечения;

· инструментальные программные средства, обеспечивающие кроссплатформенность;

· развитие средств телекоммуникации в достаточной степени, чтобы связь между практически любыми сколь угодно удаленными точками стала, как минимум, возможной, как максимум – достаточно скоростной и экономически выгодной.

Можно проследить три источника возникновения распределенных вычислительных систем, и, соответственно, условно выделить три их типа.

Корпоративные распределенные вычислительные системы

Системы этого типа возникли как результат развития локальных корпоративных вычислительных систем. По мере распространения локальной сети внутри фирмы, охвата большего числа ее подразделений, объединения и слияния с сетями филиалов и поглощенных фирм, развития кооперации с другими организациями локальная вычислительная сеть теряет свойство локальности и превращается в распределенную вычислительную сеть. Кроме того, по мере разрастания круга задач, решаемых в корпоративной вычислительной сети, развития системы баз данных с коллективным доступом и др. происходит перерастание вычислительной сети, как набора независимо функционирующих рабочих станций, в вычислительную систему. Четкую границу между этими двумя объектами провести сложно; в дальнейшем мы рассмотрим более подробно отличительные признаки распределенной вычислительной системы.

GRID-системы

Грид-вычисления (англ. grid – решѐтка, сеть) – это форма распределѐнных вычислений, в которой «виртуальный суперкомпьютер» представлен в виде кластера соединѐнных с помощью сети, слабосвязанных компьютеров, работающих вместе для выполнения огромного количества заданий (операций, работ). Эта технология применяется для решения научных, математических задач, требующих значительных вычислительных ресурсов. Грид-вычисления используются также в коммерческой инфраструктуре для решения таких трудоѐмких задач, как экономическое прогнозирование, сейсмоанализ, разработка и изучение свойств новых лекарств. Термин «грид-вычисления» появился в начале 1990-х гг., как метафора о такой же лѐгкости доступа к вычислительным ресурсам, как и к электрической сети (англ. power grid) в сборнике под редакцией Яна Фостера и Карла Кессельмана «The Grid: Blueprint for a new computing infrastructure». Идея создания распределенных вычислительных систем подобного типа возникла, прежде всего, в научном сообществе и опиралась на следующие наблюдения. К настоящему моменту человечеством накоплены колоссальные вычислительные мощности, причем речь идет об отдельных рабочих станциях, персональных компьютерах и т.д., каждый из которых далеко не суперкомпьютер, но суммарная вычислительная мощность этих устройств впечатляет. Большинство из них имеет доступ к той или иной сети обмена информацией, значит, теоретически возможна организация их совместной деятельности, направленной на решение какой-либо задачи. И – немаловажный фактор – большинство этих мощностей простаивают! Кому-то это утверждение покажется спорным, но как показали исследования, при работе со стандартными офисными приложениями средняя загрузка процессора составляет 5-7%. Идеи грид-системы (включая идеи из областей распределённых вычислений, объектно-ориентированного программирования, использования компьютерных кластеров, веб-сервисов и др.) были собраны и объединены Иэном Фостером, Карлом Кессельманом и Стивом Тики. Они начали создание набора инструментов для грид-компьютинга Globus Toolkit, который включает не только инструменты менеджмента вычислений, но и инструменты управления ресурсами хранения данных, обеспечения безопасности доступа к данным и к самому гриду, мониторинга использования и передвижения данных, а также инструментарий для разработки дополнительных грид-сервисов.

Использование свободного времени процессоров и добровольного компьютинга стало популярным в конце 1990-х годов после возникновения проектов волонтёрских вычислений GIMPS в 1996 году, distributed.net в 1997 году и SETI@home в 1999 году. Эти первые проекты добровольного компьютинга использовали мощности подсоединённых к сети компьютеров обычных пользователей для решения исследовательских задач, требующих больших вычислительных мощностей. Грид-технология применяется для моделирования и обработки данных в экспериментах на Большом адронном коллайдере (грид используется и в других задачах с интенсивными вычислениями). На платформе BOINC в настоящее время ведутся активные вычисления более 60 проектов. Например, проект Fusion (юг Франции, разработка метода получения электричества с помощью термоядерного синтеза на экспериментальном реакторе ITER) также использует грид (EDGeS@Home). Под названием CLOUD начат проект коммерциализации грид-технологий, в рамках которого небольшие компании, институты, нуждающиеся в вычислительных ресурсах, но не могут себе позволить по тем или иным причинам иметь свой суперкомпьютерный центр, могут покупать вычислительное время грида.