CARACTERÍSTICAS DE LA COMPUTACIÓN GRID Y SU RELACIÓN CON INGENIERÍA DE SISTEMAS Y COMPUTACIÓN DE LA UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE PEREIRA.

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1 CARACTERÍSTICAS DE LA COMPUTACIÓN GRID Y SU RELACIÓN CON INGENIERÍA DE SISTEMAS Y COMPUTACIÓN DE LA UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE PEREIRA. Characteristics of grid computing and its relationship with Computer Systems Engineering program in Universidad Tecnológica de Pereira 1 RESUMEN La computación grid brinda la posibilidad de aprovechar recursos computacionales de personas particulares o empresas, con el fin de incrementar la capacidad de almacenamiento y procesamiento. El aprovechamiento tanto en rendimiento como en infraestructura que le proporciona el concepto de computación Grid a las empresas y la manera como podrían pensar en mejorar sus recursos computacionales es elevado, por esto, una de las dificultades que se quieren abordar desde este tema corresponde al acceso del conocimiento de la teoría acerca de la computación Grid por parte de los estudiantes de ingeniería de sistemas y computación de la Universidad Tecnológica de Pereira. Estos planteamientos invitan a recapacitar hasta donde la industria tecnológica de la informática debe invertir recursos tanto financieros como técnicos y humanos para obtener computadores de alto rendimiento cuando la computación grid ofrece una alternativa para atender las necesidades que en el campo de la computación se presenten. PALABRAS CLAVES: almacenamiento, capacidad, computación grid, infraestructura, invertir, mejorar, necesidades, procesamiento, recursos, rendimiento. ABSTRACT Grid computing offers the possibility of using computing resources of individuals or companies, in order to increase storage capacity and processing. The use both in performance and infrastructure that provides the concept of Grid computing to businesses and how they could think of improving their computing resources is high, therefore, one of the difficulties that are to be addressed from this thread is for the access knowledge of the theory of Grid computing by students and computer systems engineering from the Technological University of Pereira. These approaches invite to reconsider where computing technology industry must invest both financial and technical resources and human resources to achieve high performance computers as grid computing offers an alternative to meet the needs in the computer field are presented. CESAR FERNANDO CHILITO AMAYA Ingeniería de Sistemas y Computación Estudiante Universidad Tecnológica de Pereira LUISA MARIA GARCIA MONTOYA Ingeniería de Sistemas y Computación Estudiante Universidad Tecnológica de Pereira M. Sc. OMAR IVAN TREJOS BURITICÁ, PhD Ingeniería de Sistemas y Computación Docente Universidad Tecnológica de Pereira KEYWORDS: storage, capacity, grid computing infrastructure, invest, improve, needs, processes, resources, performance. 1. INTRODUCCIÓN El aprovechamiento tanto en rendimiento como en infraestructura que le proporciona el concepto de computación grid a las empresas y la manera como podrían pensar en mejorar sus recursos computacionales es elevado. La necesidad de pensar en que temas como estos se puedan incorporar con buena profundidad en el currículo de ingeniería de sistemas y computación de la universidad Tecnológica de Pereira como parte de la formación actual de los estudiantes, ya que estos planteamientos invitan a recapacitar hasta donde la industria tecnológica de la informática debe invertir recursos tanto financieros como técnicos y humanos para obtener computadores de alto rendimiento cuando la computación grid ofrece una alternativa suficientemente habilitada para atender las necesidades que en el campo de la computación se presenten. La computación grid representa oportunidades para que las empresas utilicen los recursos al máximo y exploten las capacidades y ventajas de las interconexiones. Ésta ha surgido como una tecnología innovadora, que permite utilizar de manera sistematizada recursos de cómputo sin necesidad de un control centralizado. La eficacia que ofrece un conjunto de computadores compartiendo recursos computacionales usando grid es prácticamente

2 2 ilimitada, además ocurre una perfecta integración de sistemas y diversos dispositivos, por lo que las conexiones entre varias máquinas generan problemas que se pueden resolver con cierta facilidad. Se trata de una solución altamente escalable, potente y flexible. Económicamente hablando, la implementación e implantación de una Grid en las empresas ahorra dinero en la compra de supercomputadoras para el procesamiento de los datos ya que con esta tecnología utilizaría todos los computadores de la empresa para llevar a cabo la tarea que se desee realizar, aprovechando al máximo todos los recursos ya existentes. En el ámbito tecnológico, las empresas se beneficiaran ya que brindaría eficacia e integridad a los procesos, dando como resultado un desarrollo tecnológico, económico, y social tales como poder estudiar la estructura de enfermedades y otros temas que benefician a la humanidad. Teniendo en cuenta lo mencionado anteriormente, se desarrollo un documento que presente y evalúe las principales características de la computación grid y su aprovechamiento desde la óptica empresarial. 2. COMPUTACION GRID La computación Grid es el desarrollo de los sistemas distribuidos para ofrecer soluciones a los problemas de grandes magnitudes. Como toda tecnología naciente, la computación Grid está sujeta de nuevas y cambiantes definiciones. Por lo general los autores la definen como la posibilidad de compartir recursos, otros el obtener provecho de recursos computacionales inactivos, otros en virtualización de recursos. Dicho concepto cabe dentro de las anteriores definiciones, pero en lo que sí parece existir un acuerdo, es en las características principales que debe tener un sistema para que se pueda considerar como una solución real de computación Grid. La aprobación de este concepto se genera ya que las personas que proponen estas definiciones son también los precursores de este término. De esta manera para poder agrupar las anteriores definiciones, se precisan estas tres características: Coordinar recursos de tal manera, que tengan un control descentralizado para así eliminar las barreras organizacionales. [9] Usar interfaces y protocolos estándares, abiertos y de propósito general. [9] Ofrecer características originales de servicio. [9] La computación Grid impulsa a la definición y el uso de estándares lo cual permite organizar recursos computacionales de toda clase, bajo el control de software variado, también proporciona recursos computacionales que permiten a personas tratar colecciones de datos grandes, de igual manera permite que estos datos se encuentren de forma distribuida por todo el mundo, dando como resultado la comodidad para las personas de procesar toda la información desde sus respectivas organizaciones. Como toda tecnología, ésta posee una arquitectura distribuida en cinco capas: de tejido, de conectividad, de recursos, colectiva y de aplicación las cuales permiten el control y funcionamiento correcto y eficiente de la computación grid. Existe el conjunto de herramientas de software necesarias para la construcción de una grid, envolviendo mediciones de seguridad, localización de recursos, manejo de recursos, comunicaciones y más, como lo es el Globus (Proyecto de investigación y desarrollo enfocado a la aplicación de los conceptos del Grid, este desarrolla software capaz de resolver dificultades técnicas que aparecen al tratar de implementar la computación grid [34] ) Toolkit. Varias de las reglas y funciones definidas por éste son parecidas a aquellas que hoy operan para las redes y los almacenajes, con la diferencia que han sido optimizadas para adelantos concretos de la computación grid. [35] La computación grid es supervisada y controla por diferentes organismo de normalización, entre ellos están, GGF (Global Grid Forum).- comunidad de usuarios, desarrolladores y proveedores líderes en el esfuerzo de estandarización global para la computación grid, OASIS (Organization for the Advancement of Structured Information Standars).- consorcio sin fines de lucro que impulsa el desarrollo, tendencia y aceptación de estándares abiertos para la sociedad de la información global, W3C (World Wide Web Consortium).- promueve la estandarización de las tecnologías Web, DMTF (Distributed Management Task Force).- establece normas interoperables que admiten la gestión de nuevas tecnologías de la información, WS-I (Web Services Interoperability Organization).- establece las mejores prácticas para la interoperabilidad de servicios Web, para determinados grupos de estándares de servicios Web, a través de plataformas, sistemas operativos y lenguajes de programación; estos organismos son de vital importancia para una tecnología emergente y de gran alcance como lo es la computación grid, ya que están encaminados para dar un orden y establecer una normatividad para el uso de la tecnología grid. De igual manera, la computación grid está basada en diferentes estándares que son los que permiten que se dé el funcionamiento correcto, entre estos están: OGSA (Open Grid Services Architecture).- define el soporte de lo que corresponde a una arquitectura grid, así como el modelo de programación de los servicios. Proporciona instrucciones de cómo se debería construir un servicio en grid, con que componentes y la forma adecuada de articularlos, OGSI (Open Grid Services Interfaces).-

3 3 suministra especificaciones técnicas para la implementación de cada módulo de OGSA, OGSA-DAI (-Data Access and Integration).- es la nueva solución para el acceso a datos descentralizados y de gestión. Permite a los recursos tales como bases de datos y archivos estar asociados y se accede a través de servicios web en la web o dentro de las redes o las nubes y WSRF (Web Services Resource Framework).- encargado de convertir los servicios web normales en servicios web con estado. Es importante mencionar que la computación grid es útil a la hora de utilizar los recursos computacionales que están inactivos, brindando capacidad de procesamiento y de almacenamiento a las diferentes organizaciones virtuales, también puede darse un balanceo de recursos a la hora de realizar tareas complejas brindando confiabilidad y mejor administración a las subtareas. No solo los beneficios mencionados anteriormente caben al utilizar la computación grid también vale mencionar que esta tecnología implementada en las empresas ayudaría no solo a reducir costos sino también a cuidar el medio ambiente. 3. APLICACIONES La computación grid tiene varios campos de aplicación, donde se pueden llevar a cabo distintos proyectos en beneficio de la ciencia, la tecnología y la humanidad. Entre los campos de aplicación están: -súper computación distribuida: permite crear maquinas potentes capaces de resolver problemas que solo una supercomputadora podría hacerlo, -sistemas distribuidos en tiempo real: facilita diversos procesos mediante la flexibilidad y la colaboración de los usuarios proporcionando recursos tecnológicos, datos, procesamiento y almacenamiento, -entornos virtuales de colaboración: la computación grid se convierte en una herramienta potente a la hora de integrar distintas maquinas y recursos para sacar el máximo provecho y poder cumplir con las tareas, -servicios puntuales: cuando no se cuenta con los recursos físicos necesarios en una empresa, se puede recurrir a otras alternativas que no impliquen la compra directa del recurso necesario y proceso intensivo de datos: el beneficio que proporciona la computación grid al permitir incrementar la capacidad de almacenamiento sin necesidad de aumentar los costos y ofreciendo la posibilidad de acceder a ellos desde cualquier lugar geográfico ya que éstos están distribuidos a través de la red. Como se menciono anteriormente, se han desarrollo varios proyectos alrededor de la computación grid, algunos de éstos son: -LHC: (Large Hadron Collider) Gran Colisionador de Hadrones es el más potente de los aceleradores de partículas del mundo, -EGEE: (Enabling Grids for E-sciencE) es líder europeo en proyectos de Grid y provee infraestructura de soporte para más de 10,000 investigadores en el mundo en diversos campos, -Teragrid: proyecto conjunto entre las empresas Intel e IBM para desarrollar y construir el ordenador más rápido y potente que se haya creado nunca y -World Community Grid: congrega personas de todo el mundo para que donen el tiempo durante el cual sus computadoras están sin uso o inactivas, para crear la mayor red de computación voluntaria en beneficio de la humanidad. 4. APORTES Como se describió en el apartado 2 la computación grid puede tener muchas definiciones, para esta monografía la computación grid es una tecnología que permite el aprovechamiento de recursos computacionales inactivos dentro de una organización. La computación grid permite usar diferentes recursos computacionales empresariales o personales, los cuales van a generar redes grid con alta capacidad de procesamiento, almacenamiento y compartición de recursos hardware y software. Por medio de esto, se puede alcanzar velocidades imposibles en una sola máquina, así sea de última tecnología, además que se pueden crear comunidades de diferentes áreas para la investigación en beneficio de la ciencia, la tecnología y la humanidad. Esta tecnología, actualmente está teniendo una gran acogida entre centros científicos, universidades, el mundo de la música y en el procesamiento de imágenes para la realización de películas ya que proporciona una capacidad de cómputo superior a la de cualquier máquina al ser implementada. Para conocer un poco más sobre la computación grid, es importante saber, cuales son los fundamentos en estándares y arquitectura y es aquí donde el Globus (estándar de facto), hace su aparición, describiendo un conjunto de elementos de software dando la infraestructura base para poder crear y ejecutar aplicaciones de manera distribuida que es uno de los aspectos principales de la computación grid. Globus trabaja sobre middleware (Software que asiste a aplicaciones para interactuar y comunicarse con otras aplicaciones software, hardware y Sistemas Operativos) usando protocolos de seguridad para que comunicación y autenticación entre recursos se haga de la mejor manera posible facilitando el acceso transparente a los recursos ubicados de manera distante geográficamente. Globus se compone de tres partes fundamentalmente; gestión de recursos, gestión de datos y sistemas de información. Al día hoy, se han desarrollado diversos proyectos que permiten comprobar la eficiencia y eficacia de la

4 4 computación grid. Entre algunos que han tenido una gran acogida en magnitud y profundidad se encuentran: 1) LHC (gran colisionador de hadrones), pretende construir el acelerador de partículas más potente del mundo, que permita recrear situaciones justo después del big-bang, y así poder encontrar el porqué de muchas cosas existentes al día de hoy; 2) EGGE desarrolló una infraestructura a la que se vinculan centros alrededor del mundo. La idea principal es crear una gran capacidad de cómputo y de almacenamiento a la que puedan acceder los estudiosos interesados en la investigación abierta; 3) TERAGRID instaura una súper computadora que posea una capacidad de 13,6teraflops de almacenamiento. Se pretende construir un ordenador que será la maquina del futuro, con un amplio potencial de cálculo, almacenamiento y veloz; 4) WORLD COMMUNITY GRID organiza una comunidad que contribuya a establecer una gran infraestructura de cómputo para realizar investigaciones en diversos campos que beneficien a la humanidad. Entre las principales características de esta tecnología se encuentran la reducción de costos para adquisición de equipos en las organizaciones ya que se aprovechan los recursos existentes y hay disponibilidad total porque no se limita a solo a un computador sino a un pul de computadores que están al servicio las 24 horas del día los 7 días de la semana; entre los beneficios más importantes a nivel científico están el descubrimiento, simulación y producción de curas para enfermedades en menor tiempo, predicción de desastres naturales, comprensión del universo, estudio del ADN, a nivel tecnológico se encuentran los métodos de búsquedas más rápidos y avanzados y a nivel del medio ambiente están la reducción del uso de energía y por consiguiente del agua del planeta y estudios de nuevas energías renovables. Existe una significativa relación entre la computación grid y la ingeniería de sistemas y computación (ISC) de la universidad tecnológica de Pereira (UTP), ya que ésta es una carrera que actualmente está a la vanguardia de la tecnología o de esta manera se percibe, y es de fundamental para los estudiantes conocer de tecnologías como la computación grid, que ayuden a formar profesionales capaces de solucionar problemas tecnológicos en las organizaciones aprovechando los recursos computacionales existentes, dando como resultado un profesional capaz de enfrentarse al mundo real saliendo de los esquemas de la academia. 5. CONCLUSIONES La computación grid es de suma importancia, pues nos trae muchos aspectos positivos como es el ahorro en equipos tecnológicos y la colaboración entre los grupos a nivel global es incalculable, lo que nos genera un impacto social, económico y cultural que no tiene precio. Satisfactoriamente se cumplieron con los objetivos iniciales, ya que se pudo determinar básicamente que es, para que sirve, cuando es apropiada y es necesaria la computación grid, así mismo, se pudieron conocer las distintas aplicaciones que existieron y que existen alrededor de este tema. Por lo anterior, se puede decir que este trabajo investigativo ha sido muy importante en la culminación de nuestra carrera, pues se conoció una tecnología existente de hace mucho tiempo, pero que por distintas razones no se había profundizado en ella. Se concluye que la implementación de la computación grid como una asignatura en el pensum de ISC UTP ayudaría a los estudiantes a resolver un gran conjunto de problemas que se presentan a diario en las organizaciones a través de esta tecnología, dando como resultado una mejor acogida por parte de las empresas al contratar estudiantes de ISC de la universidad Tecnológica de Pereira. 6. RECOMENDACIONES A partir de las conclusiones a las cuales se ha llegado, se hacen las siguientes recomendaciones: Realizar un estudio en el programa de ingeniería de sistemas y computación de la universidad tecnológica de Pereira, sobre la posibilidad de dar a conocer la computación grid en materias relacionadas con este tipo de temas e igualmente crear una línea de profundización, donde se le brinde al estudiante la posibilidad de conocer más sobre su contenido y así pueda salir con bases sólidas que le ayuden a enfrentar y solucionar diferentes problemas reales en la vida laboral. Sería de gran utilidad que se crearan líneas o temáticas que motiven al estudiante de la universidad tecnológica en temas como estos, pues las empresas del momento y seguramente del futuro, pretenden alcanzar siempre el máximo beneficio económico, social y cultural. Todos estos requisitos empresariales se pueden suplir con la tecnología en mención brindando gran ahorro en costos e infraestructura y permitiendo obtener niveles de procesamiento que no existan al momento y se logren conseguir en conjunto por diversas comunidades. Se recomienda al comité curricular del programa Ingeniería de Sistemas y Computación encargado estudiar la viabilidad de introducir una asignatura al pensum de ISC que relacione los temas más relevantes de la computación grid. 7. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS [1] La computación Grid para el LHC está preparada. [En línea]. (<http://www.noticiasdelcosmos.com/2009/07/la-

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