Grid: Uma Nova Arquitetura para o
Processamento em Física de Altas Energias

E.M. Gregores;  S.F. Novaes
Instituto de Física Teórica, UNESP, São Paulo, SP
 

A World Wide Web, originalmente desenvolvida pelos Físicos de Altas Energias do CERN, que buscavam uma forma eficiente de compartilhar dados e informações entre parceiros situados em diferentes países, abriu novos caminhos em diversos setores da sociedade, permitindo o acesso fácil, eficiente e barato a uma enorme variedade de informações distribuídas globalmente. Agora a arquitetura Grid [1] pretende fazer o mesmo com o processamento computacional. O Grid é um sistema de processamento que utiliza recursos computacionais geograficamente distribuídos. O acesso ao processamento computacional confiável, consistente, globalmente distribuído e economicamente atraente desencadeará uma nova revolução, talvez ainda maior do que aquela advinda da popularização da Internet.

Os pesquisadores de Física de Altas Energias vêm reconhecendo a impossibilidade de dar prosseguimento ao trabalho de pesquisa sem o emprego de uma nova abordagem de processamento e armazenamento de dados. A quantidade de dados que serão obtidos com o acelerador de partículas Large Hadron Collider do CERN, que entrará em operação em 2007, atingirá níveis até recentemente inimagináveis. Na primeira década de operação, deverão ser produzidos dados da ordem de 1 Exabyte, ou um bilhão de Gigabytes. Isto é equivalente a 20% de toda a informação gerada no mundo em 2002, sob qualquer forma.

Assim como a Física Experimental de Altas Energias, outras áreas de pesquisa estão tendo que enfrentar o mesmo desafio: lidar com colaborações globais onde pessoas e recursos computacionais se encontram geograficamente distribuídos e, ao mesmo tempo, tratar uma fantástica avalanche de dados produzidos pelos experimentos. Assim, áreas como Astronomia, Bioinformática, Química Combinatória, Ciências Ambientais e Medicina irão igualmente se beneficiar dessa nova arquitetura computacional, a qual vem tendo um enorme avanço nos últimos anos.

Uma Infra-Estrutura Global

O termo “Grid”, cunhado em meados da década de 90 por Foster e Kesselman, foi inspirado em outros tipos de redes, como as redes de distribuição elétrica (Power Grids), redes ferroviárias (Railroad Grids) e redes telefônicas (Telephone Grids), onde uma determinada infra-estrutura ou serviço chega ao usuário final após ser distribuída através de uma malha de grande capilaridade.

Os recursos computacionais para tornar o Grid uma realidade já estão disponíveis, quer seja sob a forma de grandes computadores contendo muitos processadores, sob a forma de clusters computacionais ou mesmo através da enorme quantidade de computadores pessoais espalhados pelo mundo. Para isto, basta que eles venham a ser convenientemente integrados em uma rede de processamento de alcance mundial.

A velocidade de um processador está diretamente relacionada ao seu número de transistores. Em 1965 Moore, co-fundador da Intel, observou que o número de transistores contidos nos processadores vinha dobrando a cada 18 meses. Apesar de a capacidade de processamento vir aumentando sistematicamente, tem-se tornado cada vez mais difícil manter esse mesmo ritmo de evolução. No entanto, um crescimento ainda mais acentuado tem ocorrido em outras áreas da tecnologia da informação. A chamada lei de Gilder sugere que o crescimento da bandwidth, ou velocidade de transmissão, é pelo menos 3 vezes mais rápido que o do poder computacional. Hoje em dia, a quantidade de informação que se pode transmitir em 1 segundo, através de um único cabo, é maior do que aquela transmitida durante um mês inteiro, por toda a internet, em 1997.

Apesar de a idéia de Grid não ser nova, apenas agora os desenvolvimentos tecnológicos estão permitindo a implementação bem sucedida dessa infra-estrutura global. O fato de o aumento da capacidade de transmissão de dados crescer muito mais rápido que o poder computacional leva naturalmente em direção à arquitetura de Grid. Isto faz com que seja conveniente utilizar recursos computacionais e de armazenamento de dados geograficamente distantes, fazendo uso de uma transmissão de dados que no futuro será cada vez mais rápida. Dessa forma passa a ser mais eficiente utilizar programas ou bancos de dados que estejam instalados ou disponíveis remotamente do que executá-los localmente.

Atualmente, o Grid tem tomado um caráter global com colaborações sendo estabelecidas entre os Estados Unidos, Europa, Ásia e América Latina. O interesse tem-se expandido para além da Ciência da Computação e do meio acadêmico e vem chamado a atenção de um número cada vez maior de segmentos da sociedade.

Mais informa��es

[1]  I. Foster, C. Kesselman, eds., The Grid: Blueprint for a New Computing Infrastructure, Morgan Kaufmann (1999);  F. Berman, G. Fox, T. Hey, eds., Grid Computing: Making The Global Infrastructure a Reality, John Wiley (2003);  S.F. Novaes, E.M. Gregores, Da Internet ao Grid: A Globalização do Processamento, Editora da UNESP (no prelo).