Grid Computing: Fundamentos y comparación con Cloud Computing

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1 UNIVERSIDAD PONTIFICIA DE SALAMANCA Escuela Superior de Ingeniería y Arquitectura Sistemas de Información Trabajo académico Noviembre 2012 Grid : Fundamentos y comparación con Cloud Alumno: Daniel Delgado Alvez Profesor: Luis Joyanes Aguilar Grupo de clase: OI-15 Nº de expediente:

2 Asignatura: Sistemas de Información HOJA 2 DE 27 ÍNDICE 1. RESUMEN 3 2. INTRODUCCIÓN Servidores Tipos de servidores Clientes 7 3. DIFERENTES OPCIONES DE ACCESO A INTERNET Conexiones mediante la red analógica telefónica Conexiones mediante la red digital telefónica: Conexiones mediante cable Conexiones de banda ancha Otras conexiones DISPOSITIVOS DE ACCESO A REDES E INTERNET Laptop Netbook Ultrabook Tablets Videoconsolas con acceso a internet Smart TV PCs híbridos (All in one) CONCLUSIONES BIBLIOGRAFÍA ANEXOS 26

3 Asignatura: Sistemas de Información HOJA 3 DE RESUMEN Existen múltiples estudios con predicciones sobre lo que Internet traerá a nuestras vidas en unos años, y lo que se percibe es que los avances tecnológicos impactarán de forma positiva, pero también negativa. Tomando como referencia un estudio realizado por la organización Pew Internet & American Life Project, para el que ha consultado a lideres de Internet, activistas y analistas, se observa que aún están por llegar grandes avances, algunos ya perceptibles a día de hoy, pero que tendrán su impacto en el desarrollo de la persona, no siempre con consecuencias positivas. A nivel tecnológico, esta investigación apunta que los dispositivos móviles serán la principal herramienta de conexión a Internet para la mayoría de la gente en Aunque iniciativas como One laptop per child, para llevar las comunicaciones digitales a todo el mundo, tendrán éxito a ciertos niveles, el móvil, con una relativa potencia informática, será la principal herramienta de conexión a Internet y la única para una gran mayoría de la población mundial. El móvil proporciona información en un formato portátil y bien conectado a un precio relativamente bajo. La telefonía se ofrecerá bajo un conjunto de estándares internacionales y protocolos aceptados por la mayoría de los operadores a nivel internacional, lo que facilitará la itinerancia entre distintas partes del mundo. Las interfaces con Internet basadas en reconocimiento de voz y táctiles prevalecerán y estarán aceptadas en Para entonces, los dispositivos de comunicación más comúnmente utilizados incorporarán reconocimiento de voz. Además, las tecnologías hápticas basadas en la retroalimentación táctil, se habrán desarrollado por completo y, por ejemplo, un pequeño terminal de acceso a Internet permitirá desplegar y utilizar un teclado completo virtual sobre cualquier superficie para aquellos momentos en los que no se desea hablar al terminal. También será común ver a la gente teclear en el aire sobre un teclado proyectado y visible sólo para ellos. Algunos hablan, incluso, de una interfaz basada en el pensamiento, con ordenadores controlados por la mente humana. Dentro de poco más de 10 años, la arquitectura de Internet original seguirá estando en un continuo proceso de mejora y no habrá sido sustituida por completo por un nuevo sistema. Con mucho esfuerzo, IPv6 y la Web semántica formarán parte de este continuo desarrollo del sistema. Las búsquedas, la seguridad y la fiabilidad de Internet serán más sencillas, pero aquellos que quieran cometer delitos e infracciones aún podrán causar problemas, según manifestaron los consultados por Pew Internet & American Life Project. Una de las grandes preocupaciones de aquí a 2020 seguirá siendo el control de los contenidos. El estudio concluye que se tratarán de imponer mayores controles mediante normativas y acuerdos alcanzados entre la industria tecnológica y las empresas de medios. Los proveedores de Internet notificarán a las autoridades cualquier incidente con usuarios que traten de obtener sus contenidos de forma gratuita. No obstante, algunas empresas seguirán aplicando un modelo mixto en el que algunas veces habrá que pagar por los contenidos y otras, los ofrecerán gratis a cambio de algún tipo de intercambio o interacción con otro medio. Pero con todo, aquellos que trabajen para hacer cumplir la propiedad

4 Asignatura: Sistemas de Información HOJA 4 DE 27 intelectual y la protección de los derechos de autor deberán continuar su lucha, pues seguirán encontrándose formas para copiar y compartir contenidos sin pagar. Los mundos virtuales y la realidad aumentada serán formatos populares gracias a la rápida evolución de las interfaces tecnológicas naturales e intuitivas. Para estar totalmente conectados, las organizaciones e individuos más avanzados deberán tener presencia en el metaverso y/o la geoweb. Los usuarios de Internet mejor equipados pasarán parte de sus horas tanto en el trabajo como en el tiempo de ocio- vinculados a mundos virtuales. Esto proporcionará nuevas opciones en materia de educación, por ejemplo, o modelado en 3D, pero también hará que los límites entre el tiempo personal y laboral y entre la realidad física y virtual se difuminen, lo que, en cierto modo, impactará en las relaciones sociales básicas. Mientras algunos consideran que la hiperconexión ofrecerá más libertad, flexibilidad, una mejor salud mental y una positiva mejora de la vida, otros expresan sus temores acerca de la movilidad y la ubicuidad, pues el trabajo se infiltrará en cualquier parte de la vida personal, repercutiendo en aspectos de la vida social y familiar, e incluso, dicen, podría significar una opresiva vigilancia por parte de los jefes y gobiernos. La evolución de Internet también tendrá su repercusión en el modo de relacionarse: permitiría comprender mejor al otro y aumentará la transparencia de las personas y las organizaciones. Sin embargo, existe la opinión de que esto no se traducirá necesariamente en una mayor integridad personal, tolerancia social o comprensión. En 2020, la gente será más proclive a compartir información personal, opiniones y emociones a través de Internet y la noción pública de privacidad habrá cambiado, si bien al mismo tiempo estará protegida y amenazada por las innovaciones emergentes. El seguimiento y las bases de datos serán ubicuos, por lo que las correcciones y clarificaciones sobre la reputación serán una tarea diaria.

5 Asignatura: Sistemas de Información HOJA 5 DE INTRODUCCIÓN Desde su nacimiento Internet se ha convertido en el gran recipiente de almacenamiento de información universal de cada vez más y más personas en todo el planeta, lo que ha provocado que al igual que el universo, la red de redes viva en un permanente estado de expansión debido al constante aumento de la información Veamos someramente y en cifras concretas la expansión de este universo llamado Internet y sus proyecciones para el futuro, basándonos en la infografía publicada por flowtown: Cantidad de sitios y portales en Internet en todo el mundo: Si en el ya lejano 2003, la cantidad de sitios y portales Web existentes en toda la red se estimaba en unos discretos 30 millones, la trepidante velocidad con que la red ha crecido en estos 8 años ha disparado esta cantidad, la que alcanzó los 100 millones de páginas Web en 2006 y que en el 2010 que acabamos de cerrar, esta cifra se estime en unos 250 millones. Cantidad de usuarios de Internet en el mundo Si en 1995 la cantidad de personas en el mundo que tenían acceso a Internet era prácticamente inexistente, en los últimos 16 años la eclosión de la red y el aumento de usuarios ha crecido de forma exponencial. Así, en marzo de millones de personas ya contaban con una conexión a Internet y en septiembre del mismo año esta cantidad alcanzaba al 10% del total de la población mundial; aproximadamente unos 600 millones de personas. Ya en septiembre de 2007, esta cantidad se había duplicado; es decir se había sobrepasado el umbral de los millones de usuarios de Internet o, lo que es lo mismo, el 20% de la humanidad. Diciembre de 2010 cerró con el 30% de la población mundial; aproximadamente millones de personas conectadas a Internet en todo el mundo y, las proyecciones indican que este ascenso trepidante se disparará en muy pocos años debido a la irrupción de la Internet móvil y en un mundo que actualmente cuenta con millones de teléfonos móviles y un porcentaje cada vez más creciente de Smartphone.

6 Asignatura: Sistemas de Información HOJA 6 DE 27 Así, la cantidad de información publicada, promocionada o subida por los internautas en las aplicaciones más populares de la actualidad alcanza cifras simplemente impresionantes: YouTube: Cada minuto del día se suben unas 24 horas de vídeo a YouTube Twitter: 65 millones de Tweets son compartidos por los internautas en esta red de microblogging; es decir unos Tweets por minuto. Facebook: La red social más popular de todas y en todo el mundo ya ha sobrepasado los 500 millones de usuarios registrados, que de media producen mensualmente unas 90 unidades de contenido cada uno, lo que da un total de ; es decir 45 mil millones de publicaciones mensuales. Wikipedia: La popular enciclopedia online y que sentó las bases de la Web 2.0 al presentar un esquema colaborativo y de publicación abierta no ha sido inmune a este crecimiento exponencial, ya que si en 2001 tenía páginas publicadas, en la actualidad esta cifra se estima en más de 3.5 millones.

7 Asignatura: Sistemas de Información HOJA 7 DE 27 La cantidad de información almacenada en Internet supera lo imaginable Entre 2009 y 2020, la cantidad de información creada y replicada en Internet habrá aumentado hasta alcanzar la inconmensurable cifra de 35 trillones de Gigabytes, o lo que es lo mismo, 35 Zettabytes de información y en distintos soportes: Video, audio, texto, etc. Algo así como muchísimos DVD s apilados unos sobre otros, cubriendo la distancia entre la tierra y la luna ida y vuelta. Si en 2009, el universo digital se expandió un 62% y en 2010 un 50% con respecto al año anterior, en 2020 se calcula que la cantidad de información almacenada en Internet habrá crecido unas 44 veces en relación a El 70% de esta información habrá sido generada por usuarios normales de Internet; es decir personas en sus casa, sus trabajos o en sus trayectos. La información se va a la nube Hacia 2020, aproximadamente el 15% de toda la información de la red será almacenada de forma remota, bajo el esquema de Cloud o almacenamiento en la nube

8 Asignatura: Sistemas de Información HOJA 8 DE 27 Almacenamiento de la información Sin embargo, estas enormes cifras de creación de contenidos tienen un lado oscuro, ya que hay una brecha entre la información generada y la capacidad de almacenamiento disponible para ella. Se calcula que si todos los Gigabytes de información generada en Internet en 2009 hubieran tenido que ser almacenados, un 35% de ella no habría tenido cabida en los sistemas de almacenaje de información disponibles a la fecha. Esta cifra se dispara al 60% si se proyecta la cantidad de información generada y los Petabytes para almacenamiento en Claro que no todo lo que brilla es oro, ya que se estima que el 75% de toda la información de Internet es una copia o replicación, por lo que solo el 25% de toda la información que generamos es original y el 75% restante se reparte entre copias de seguridad, datos redundantes e información repetida hasta la saciedad.

9 Asignatura: Sistemas de Información HOJA 9 DE CLOUD COMPUTING La computación en la nube, concepto conocido también bajo los términos servicios en la nube, informática en la nube, nube de cómputo o nube de conceptos, del inglés cloud computing, es un paradigma que permite ofrecer servicios de computación a través de Internet. En este tipo de computación todo lo que puede ofrecer un sistema informático se ofrece como servicio, de modo que los usuarios puedan acceder a los servicios disponibles "en la nube de Internet" sin conocimientos (o, al menos sin ser expertos) en la gestión de los recursos que usan. Según el IEEE Computer Society, es un paradigma en el que la información se almacena de manera permanente en servidores de Internet y se envía a cachés temporales de cliente, lo que incluye equipos de escritorio, centros de ocio, portátiles, etc. La computación en la nube son servidores desde internet encargados de atender las peticiones en cualquier momento. Se puede tener acceso a su información o servicio, mediante una conexión a internet desde cualquier dispositivo móvil o fijo ubicado en cualquier lugar. Sirven a sus usuarios desde varios proveedores de alojamiento repartidos frecuentemente también por todo el mundo. Esta medida reduce los costes, garantiza un mejor tiempo de actividad y que los sitios web sean invulnerables a los hackers, a los gobiernos locales y a sus redadas policiales.

10 Asignatura: Sistemas de Información HOJA 10 DE 27 "Cloud computing" es un nuevo modelo de prestación de servicios de negocio y tecnología, que permite incluso al usuario acceder a un catálogo de servicios estandarizados y responder con ellos a las necesidades de su negocio, de forma flexible y adaptativa, en caso de demandas no previsibles o de picos de trabajo, pagando únicamente por el consumo efectuado, o incluso gratuitamente en caso de proveedores que se financian por publicidad o de organizaciones sin animo de lucro. El cambio que ofrece la computación desde la nube es que permite aumentar el número de servicios basados en la red. Esto genera beneficios tanto para los proveedores, que pueden ofrecer, de forma más rápida y eficiente, un mayor número de servicios, como para los usuarios que tienen la posibilidad de acceder a ellos, disfrutando de la transparencia e inmediatez del sistema y de un modelo de pago por consumo. Así mismo el consumidor ahorra los costes salariales o los costes en inversión económica (locales, material especializado, etc.). Computación en nube consigue aportar estas ventajas, apoyándose sobre una infraestructura tecnológica dinámica que se caracteriza, entre otros factores, por un alto grado de automatización, una rápida movilización de los recursos, una elevada capacidad de adaptación para atender a una demanda variable, así como virtualización avanzada y un precio flexible en función del consumo realizado evitando además el uso fraudulento del software y la piratería. La computación en nube es un concepto que incorpora el software como servicio, como en la Web 2.0 y otros conceptos recientes, también conocidos como tendencias tecnológicas, que tienen en común el que confían en Internet para satisfacer las necesidades de cómputo de los usuarios. El concepto de la computación en la nube empezó en proveedores de servicio de Internet a gran escala, como Google, Amazon AWS, Microsoft y otros que construyeron su propia infraestructura. De entre todos ellos emergió una arquitectura: un sistema de recursos distribuidos horizontalmente, introducidos como servicios virtuales de TI escalados masivamente y manejados como recursos configurados y mancomunados de manera continua. Este modelo de arquitectura fue inmortalizado por George Gilder en su artículo de octubre 2006 en la revista Wired titulado «Las fábricas de información». Las granjas de servidores, sobre las que escribió Gilder, eran similares en su arquitectura al procesamiento grid (red, parrilla), pero mientras que las redes se utilizan para aplicaciones de procesamiento técnico débilmente acoplados (loosely coupled), un sistema compuesto de subsistemas con cierta autonomía de acción, que mantienen una interrelación continua entre ellos, este nuevo modelo de nube se estaba aplicando a los servicios de Internet.

11 Asignatura: Sistemas de Información HOJA 11 DE 27 Beneficios Integración probada de servicios Red. Por su naturaleza, la tecnología de cloud computing se puede integrar con mucha mayor facilidad y rapidez con el resto de las aplicaciones empresariales (tanto software tradicional como Cloud basado en infraestructuras), ya sean desarrolladas de manera interna o externa. Prestación de servicios a nivel mundial. Las infraestructuras de cloud computing proporcionan mayor capacidad de adaptación, recuperación completa de pérdida de datos (con copias de seguridad) y reducción al mínimo de los tiempos de inactividad. Una infraestructura 100% de cloud computing permite al proveedor de contenidos o servicios en la nube prescindir de instalar cualquier tipo de hardware, ya que éste es provisto por el proveedor de la infraestructura o la plataforma en la nube. Un gran beneficio del cloud computing es la simplicidad y el hecho de que requiera mucha menor inversión para empezar a trabajar. Implementación más rápida y con menos riesgos, ya que se comienza a trabajar más rápido y no es necesaria una gran inversión. Las aplicaciones del cloud computing suelen estar disponibles en cuestión de días u horas en lugar de semanas o meses, incluso con un nivel considerable de personalización o integración. Actualizaciones automáticas que no afectan negativamente a los recursos de TI. Al actualizar a la última versión de las aplicaciones, el usuario se ve obligado a dedicar tiempo y recursos para volver a personalizar e integrar la aplicación. Con el cloud computing no hay que decidir entre actualizar y conservar el trabajo, dado que esas personalizaciones e integraciones se conservan automáticamente durante la actualización. Contribuye al uso eficiente de la energía. En este caso, a la energía requerida para el funcionamiento de la infraestructura. En los datacenters tradicionales, los servidores consumen mucha más energía de la requerida realmente. En cambio, en las nubes, la energía consumida es sólo la necesaria, reduciendo notablemente el desperdicio. Desventajas La centralización de las aplicaciones y el almacenamiento de los datos origina una interdependencia de los proveedores de servicios. La disponibilidad de las aplicaciones está ligada a la disponibilidad de acceso a Internet. Los datos "sensibles" del negocio no residen en las instalaciones de las empresas, lo que podría generar un contexto de alta vulnerabilidad para la sustracción o robo de información. La confiabilidad de los servicios depende de la "salud" tecnológica y financiera de los proveedores de servicios en nube. Empresas emergentes o alianzas entre empresas podrían crear un ambiente propicio para el monopolio y el crecimiento exagerado en los servicios.

12 Asignatura: Sistemas de Información HOJA 12 DE 27 La disponibilidad de servicios altamente especializados podría tardar meses o incluso años para que sean factibles de ser desplegados en la red. La madurez funcional de las aplicaciones hace que continuamente estén modificando sus interfaces, por lo cual la curva de aprendizaje en empresas de orientación no tecnológica tenga unas pendientes significativas, así como su consumo automático por aplicaciones. Seguridad. La información de la empresa debe recorrer diferentes nodos para llegar a su destino, cada uno de ellos (y sus canales) son un foco de inseguridad. Si se utilizan protocolos seguros, HTTPS por ejemplo, la velocidad total disminuye debido a la sobrecarga que estos requieren. Escalabilidad a largo plazo. A medida que más usuarios empiecen a compartir la infraestructura de la nube, la sobrecarga en los servidores de los proveedores aumentará, si la empresa no posee un esquema de crecimiento óptimo puede llevar a degradaciones en el servicio o jitter altos. El software como servicio (en inglés software as a service, SaaS) se encuentra en la capa más alta y caracteriza una aplicación completa ofrecida como un servicio, endemanda, vía multitenencia que significa una sola instancia del software que corre en la infraestructura del proveedor y sirve a múltiples organizaciones de clientes. El ejemplo de SaaS conocido más ampliamente es Salesforce.com, pero ahora ya hay muchos más, incluyendo las Google Apps que ofrecen servicios básicos de negocio como el . Por supuesto, la aplicación multitenencia de Salesforce.com ha constituido el mejor ejemplo de cómputo en nube durante unos cuantos años. Por otro lado, como muchos otros jugadores en el negocio del cómputo en nube, Salesforce.com ahora opera en más de una capa de la nube con su Force.com, que ya está en servicio, y que consiste en un ambiente de desarrollo de una aplicación compañera ( companion application ), o plataforma como un servicio. Otro ejemplo es la plataforma MS Office como servicio SaaS con su denominación de Microsoft Office 365, que incluye versiones online de la mayoría de las aplicaciones de esta suite ofimática de Microsoft.

13 Asignatura: Sistemas de Información HOJA 13 DE 27 La capa del medio, que es la plataforma como servicio (en inglés platform as a service, PaaS), es la encapsulación de una abstracción de un ambiente de desarrollo y el empaquetamiento de una serie de módulos o complementos que proporcionan, normalmente, una funcionalidad horizontal (persistencia de datos, autenticación, mensajería, etc...). De esta forma, un arquetipo de plataforma como servicio podría consistir en un entorno conteniendo una pila básica de sistemas, componentes o APIs preconfiguradas y listas para integrarse sobre una tecnología concreta de desarrollo (por ejemplo, un sistema Linux, un servidor web, y un ambiente de programación como Perl o Ruby). Las ofertas de PaaS pueden dar servicio a todas las fases del ciclo de desarrollo y pruebas del software, o pueden estar especializadas en cualquier área en particular, tal como la administración del contenido. Los ejemplos comerciales incluyen Google App Engine, que sirve aplicaciones de la infraestructura Google, y también Windows Azure, de Microsoft, una plataforma en la nube que permite el desarrollo y ejecución de aplicaciones codificadas en varios lenguajes y tecnologías como.net, Java y PHP. Servicios PaaS tales como éstos permiten gran flexibilidad, pero puede ser restringida por las capacidades que están disponibles a través del proveedor. La infraestructura como servicio (infrastructure as a service, IaaS) -también llamado en algunos casos hardware as a service, HaaS) se encuentra en la capa inferior y es un medio de entregar almacenamiento básico y capacidades de cómputo como servicios estandarizados en la red. Servidores, sistemas de almacenamiento, conexiones, enrutadores, y otros sistemas se concentran (por ejemplo a través de la tecnología de virtualización) para manejar tipos específicos de cargas de trabajo desde procesamiento en lotes ( batch ) hasta aumento de servidor/almacenamiento durante las cargas pico. El ejemplo comercial mejor conocido es Amazon Web Services, cuyos servicios EC2 y S3 ofrecen cómputo y servicios de almacenamiento esenciales (respectivamente). Otro ejemplo es Joyent cuyo producto principal es una línea de servidores virtualizados, que proveen una infraestructura en-demanda altamente escalable para manejar sitios Web, incluyendo aplicaciones Web complejas escritas en Ruby on Rails, PHP, Python, y Java. Las nubes públicas se manejan por terceras partes, y los trabajos de muchos clientes diferentes pueden estar mezclados en los servidores, los sistemas de almacenamiento y otras infraestructuras de la nube. Los usuarios finales no conocen qué trabajos de otros clientes pueden estar corriendo en el mismo servidor, red, discos como los suyos propios. Las nubes privadas son una buena opción para las compañías que necesitan alta protección de datos y ediciones a nivel de servicio. Las nubes privadas están en una infraestructura en-demanda manejada por un solo cliente que controla qué aplicaciones debe correr y dónde. Son propietarios del servidor, red, y disco y pueden decidir qué usuarios están autorizados a utilizar la infraestructura. Las nubes híbridas combinan los modelos de nubes públicas y privadas. Usted es propietario de unas partes y comparte otras, aunque de una manera controlada. Las nubes híbridas ofrecen la promesa del escalado aprovisionada externamente, endemanda, pero añaden la complejidad de determinar cómo distribuir las aplicaciones a través de estos ambientes diferentes. Las empresas pueden sentir cierta atracción por la promesa de una nube híbrida, pero esta opción, al menos inicialmente, estará probablemente reservada a aplicaciones simples sin condicionantes, que no requieran de ninguna sincronización o necesiten bases de datos complejas.

14 Asignatura: Sistemas de Información HOJA 14 DE 27 La computación en nube usualmente es confundida con la computación en grid (red) (una forma de computación distribuida por la que "un súper computador virtual" está compuesto de un conjunto o cluster enlazado de ordenadores débilmente acoplados, actuando en concierto para realizar tareas muy grandes). Dado que la computación en nube no permite a los usuarios poseer físicamente los dispositivos de almacenamiento de sus datos (con la excepción de la posibilidad de copiar los datos a un dispositivo de almacenamiento externo, como una unidad flash USB o un disco duro), deja la responsabilidad del almacenamiento de datos y su control en manos del proveedor. La computación en nube ha sido criticada por limitar la libertad de los usuarios y hacerlos dependientes del proveedor de servicios. Algunos críticos afirman que sólo es posible usar las aplicaciones y servicios que el proveedor esté dispuesto a ofrecer. Así, The Times compara la computación en nube con los sistemas centralizados de los años 50 y 60, en los que los usuarios se conectaban a través de terminales "gregarios" con ordenadores centrales. Generalmente, los usuarios no tenían libertad para instalar nuevas aplicaciones, y necesitaban la aprobación de administradores para desempeñar determinadas tareas. En suma, se limitaba tanto la libertad como la creatividad. El Times argumenta que la computación en nube es un retorno a esa época y numerosos expertos respaldan la teoría. De forma similar, Richard Stallman, fundador de la Free Software Foundation, cree que la computación en nube pone en peligro las libertades de los usuarios, porque éstos dejan su privacidad y datos personales en manos de terceros. Ha afirmado que la computación en nube es "simplemente una trampa destinada a obligar a más gente a adquirir sistemas propietarios, bloqueados, que les costarán más y más conforme pase el tiempo." Aplicaciones Dropbox - desarrollado por Dropbox Google Drive - desarrollado por Google Wuala - desarrollado por LaCie icloud - desarrollado por Apple SkyDrive - desarrollado por Microsoft Campaign Cloud - desarrollado por ElectionMall Technologies powered by Microsoft Ubuntu One - desarrollado por Linux Ubuntu

15 Asignatura: Sistemas de Información HOJA 15 DE GRID COMPUTING En sus comienzos grid computing era una forma de aprovechar recursos computacionales diversos. La computación grid es una tecnología innovadora que permite utilizar de forma coordinada todo tipo de recursos (entre ellos cómputo, almacenamiento y aplicaciones específicas) que no están sujetos a un control centralizado. En este sentido es una nueva forma de computación distribuida, en la cual los recursos pueden ser heterogéneos (diferentes arquitecturas, supercomputadores, clusters...) y se encuentran conectados mediante redes de área extensa (por ejemplo Internet). Desarrollado en ámbitos científicos a principios de los años 1990, su entrada al mercado comercial siguiendo la idea de la llamada Utility computing supone una importante revolución. El término grid se refiere a una infraestructura que permite la integración y el uso colectivo de ordenadores de alto rendimiento, redes y bases de datos que son propiedad y están administrados por diferentes instituciones. Puesto que la colaboración entre instituciones envuelve un intercambio de datos, o de tiempo de computación, el propósito del grid es facilitar la integración de recursos computacionales. Universidades, laboratorios de investigación o empresas se asocian para formar grid para lo cual utilizan algún tipo de software que implemente este concepto. Con el paso del tiempo, el desarrollo del hardware llevó a la mejora y abaratamiento de este, dando paso a tecnologías que antes era impensable emplear, debido a costes o el bajo rendimiento que ofrecían, como lo eran los clusters. Los clusters surgieron como una nueva alternativa muy recomendable en el campo de la computación, tanto paralela como distribuida. Consiste en unir un conjunto de computadores personales o estaciones mediante una red (LAN, SAN, etc.). Su principal ventaja es la mejor relación de coste a rendimiento, sin embargo la gran demanda tanto de computación como de espacio y gestión de almacenamiento requeridos por un gran número de aplicaciones que gestionan grandes cantidades de datos y han de hacerlo de forma eficiente y sencilla, exige el uso de nuevas tecnologías, como es el caso de la computación grid o grid computing.

16 Asignatura: Sistemas de Información HOJA 16 DE 27 Llamamos grid al sistema de computación distribuido que permite compartir recursos no centrados geográficamente para resolver problemas de gran escala. Los recursos compartidos pueden ser ordenadores (PC, estaciones de trabajo, supercomputadoras, PDA, portátiles, móviles, etc.), software, datos e información, instrumentos especiales (radio, telescopios, etc.) o personas/colaboradores. La computación grid ofrece muchas ventajas frente a otras tecnologías alternativas. La potencia que ofrecen multitud de computadores conectados en red usando grid es prácticamente ilimitada, además de que ofrece una perfecta integración de sistemas y dispositivos heterogéneos, por lo que las conexiones entre diferentes máquinas no generarán ningún problema. Se trata de una solución altamente escalable, potente y flexible, ya que evitarán problemas de falta de recursos (cuellos de botella) y nunca queda obsoleta, debido a la posibilidad de modificar el número y características de sus componentes. Estos recursos se distribuyen en la red de forma transparente pero guardando unas pautas de seguridad y políticas de gestión de carácter tanto técnico como económico. Así pues, su objetivo será el de compartir una serie de recursos en la red de manera uniforme, segura, transparente, eficiente y fiable, ofreciendo un único punto de acceso a un conjunto de recursos distribuidos geográficamente en diferentes dominios de administración. Esto nos puede llevar a pensar que la computación Grid permite la creación de empresas virtuales. Es importante saber que una grid es un conjunto de maquinas distribuidas que ayudan a mejorar el trabajo sobre software pesados Existen muchos proyectos que han sido desarrollados en esta línea, tales como Edonkey, Emule o Limewire. Se trata de programas para compartir datos a nivel mundial entre diferentes máquinas. Las grid y Peer-to-peer (P2P) tienen mucho en común y especialmente la idea básica de compartición de recursos. Entre las características diferentes podemos ver la P2P como más anónima y generalizada en ordenadores de usuarios de Internet, mientras que las grids nacen de una estructura de nodos más controlada y jerarquizada en centros científicos. Una primera experiencia fue GriPhyN, para unir nodos en el proceso de físicas de altas energías en Estados Unidos. Otro proyecto también muy importante es Éste cuenta con miles de PC repartidos por Internet que ceden tiempo de sus procesadores, ciclos de proceso desocupados, para analizar señales buscando patrones inteligentes extraterrestres. Sin embargo, su uso destaca también en los centros de investigación desde finales del 1990 en proyectos que van desde Física de Partículas a Astrofísica o incluso Biología. En Europa con el apoyo de proyectos de CERN (Centro Europeo Investigación Nuclear) y el programa marco europeo se creó el software y red EDG (grid de datos europea). El uso de la computación grid en estos campos ha supuesto una mejora exponencial en los últimos años. Las empresas e instituciones que han participado en el desarrollo de estas tecnologías quieren entrar cuanto antes en una etapa de explotación comercial. Empresas como Microsoft y Sun Microsystems se han dado cuenta de la importancia que tendrá a medio plazo ofrecer grid a sus clientes. Destacamos el papel de IBM invirtiendo en grid como plataforma para ofrecer a sus clientes las ventajas como ahorro de tiempo y recursos económicos. Existen varias soluciones comerciales en forma de empresas, por ejemplo:

17 Asignatura: Sistemas de Información HOJA 17 DE 27 La Enterprise Grid Alliance (EGA): se crea en California, en abril de 2004, por un grupo de empresas líderes en tecnología para desarrollar soluciones comercialesempresariales de informática distribuida y para acelerar el despliegue de esta tecnología en las empresas. Es un consorcio abierto enfocado en el desarrollo y promoción de soluciones de mallas empresariales. Sun Microsystems: el software Grid Engine de Sun hace más fácil agregar máquinas al grid y automáticamente toma ventaja de la energía incrementada, por lo que ahorra tiempo y recursos a través de un grid rápido, eficiente y confiable para el manejo y despliegue. Andago: con el objetivo de acercar la tecnología grid a los entornos industriales y de negocio, Andago añadió a su oferta de soluciones su experiencia en proyectos Grid. JPPF: el software JPPF habilita las aplicaciones con altos requerimientos de procesamiento para ser ejecutadas en varias computadoras con diferentes características (heterogéneas) gracias a su arquitectura basada en Java, de manera escalable(agregando o disminuyendo computadoras participantes) de manera dinámica, distribuyendo la aplicación en tareas(jobs). Existen diversos middleware con capacidades y funcionalidades muy variadas que, en función de la complejidad, servicios ofrecidos y dimensión de la red grid a implantar, se seleccionará la opción idónea. Las soluciones middleware, todas ellas de código abierto, utilizadas (por ejemplo por Andago) son: EGEE para grandes proyectos, Globus Solutions para proyectos medios, Grid Engine para pequeñas implantaciones. Capacidad de balanceo de sistemas: no habría necesidad de calcular la capacidad de los sistemas en función de los picos de trabajo, ya que la capacidad se puede reasignar desde la granja de recursos a donde se necesite; Alta disponibilidad. con la nueva funcionalidad, si un servidor falla, se reasignan los servicios en los servidores restantes; Reducción de costes: con esta arquitectura los servicios son gestionados por "granjas de recursos". Ya no es necesario disponer de "grandes servidores" y podremos hacer uso de componentes de bajo coste. Cada sistema puede ser configurado siguiendo el mismo patrón; Se relaciona el concepto de grid con la nueva generación del protocolo IP. El nuevo protocolo de Internet IPv6 permitirá trabajar con una Internet más rápida y accesible. Una de las ideas clave en la superación de las limitaciones actuales de Internet IPv4 es la aparición de nuevos niveles de servicio que harán uso de la nueva capacidad de la red para intercomunicar los ordenadores. Este avance en la comunicación permitirá el avance de las ideas de grid computing al utilizar como soporte la altísima conectividad de Internet. Es por ello que uno de los campos de mayor innovación en el uso del grid computing, fuera de los conceptos de supercomputación, es el desarrollo de un estándar para definir los Grid Services frente a los actuales Web Services. No obstante, la computación grid presenta algunos inconvenientes que deben solucionarse. Estos problemas son:

18 Asignatura: Sistemas de Información HOJA 18 DE 27 Recursos heterogéneos: la computación grid debe ser capaz de poder manejar cualquier tipo de recurso que maneje el sistema, si no resultará totalmente inútil. Descubrimiento, selección, reserva, asignación, gestión y monitorización de recursos son procesos que deben controlarse externamente y que influyen en el funcionamiento del grid. Necesidad de desarrollo de aplicaciones para manejar el grid, así como desarrollo de modelos eficientes de uso. Comunicación lenta y no uniforme. Organizativos: dominios de administración, modelo de explotación y costes, política de seguridad... Económicos: precio de los recursos, oferta/demanda En definitiva, grid supone un avance respecto a la World Wide Web: El World Wide Web proporciona un acceso transparente a información que está almacenada en millones de ordenadores repartidos por todo el mundo. Frente a ello, el grid es una infraestructura nueva que proporciona acceso transparente a potencia de cálculo y capacidad de almacenamiento distribuida por una organización o por todo el mundo. Los requisitos que debe cumplir cualquier grid son: Los datos deben compartirse entre miles de usuarios con intereses distintos. Se deben enlazar los centros principales de supercomputación, no sólo los PC. Se debe asegurar que los datos sean accesibles en cualquier lugar y en cualquier momento. Debe armonizar las distintas políticas de gestión de muchos centros diferentes. Debe proporcionar seguridad. Y los beneficios que se obtienen: Proporciona un mecanismo de colaboración transparente entre grupos dispersos, tanto científicos como comerciales. Posibilita el funcionamiento de aplicaciones a gran escala. Facilita el acceso a recursos distribuidos desde nuestros PC. Todos estos objetivos y beneficios se engloban en la idea de "e-ciencia". Estos beneficios tendrán repercusión en muchos campos: Medicina (imágenes, diagnosis y tratamiento). Bioinformática (estudios en genómica y proteómica). Nanotecnología (diseño de nuevos materiales a escala molecular). Ingeniería (diseño, simulación, análisis de fallos y acceso remoto a instrumentos de control). Recursos naturales y medio ambiente (previsión meteorológica, observación del planeta, modelos y predicción de sistemas complejos). La tecnología derivada del grid abre un enorme abanico de posibilidades para el desarrollo de aplicaciones en muchos sectores. Por ejemplo: desarrollo científico y tecnológico, educación, sanidad, y administración pública. En definitiva, nos encontramos ante un paradigma de computación distribuida altamente versátil, escalable y que permite combinar la potencia de muchos equipos para lograr una capacidad global prácticamente ilimitada. Sus principales inconvenientes provienen de la dificultad para sincronizar los procesos de todos estos equipos, monitorizando recursos, asignando cargas de trabajo y estableciendo políticas de Seguridad informática fiables.

19 Asignatura: Sistemas de Información HOJA 19 DE 27 Se trata de un paradigma computacional en fase de desarrollo actualmente que ya ofrece servicios a muchos campos de investigación y que en el futuro tendrá una mayor influencia si cabe en dichos campos, al gozar de una estructura evolucionada respecto a la actual, con mayor robustez, mucho más rápida en cuanto a la comunicación entre sus equipos y, obviamente, con una mayor capacidad computacional de cada máquina debido a la evolución en términos de procesamiento y de rendimiento del hardware.

20 Asignatura: Sistemas de Información HOJA 20 DE DIFERENCIAS ENTRE GRID COMPUTING Y CLOUD COMPUTING Una fuente habitual de confusión alrededor del concepto de Cloud es su relación con el Grid. Esta diferencia no está del todo clara quizá porque los clouds y los grids tienen aspectos comunes. Seguidamente, se muestra una tabla donde se encuentran las principales diferencias entre estos dos tipos de computación. La mayor parte de esta tabla está extraída del CloudScape celebrado en Bruselas entre el 14 y el 15 de enero de 2009 ( Aworkshop to explore the Cloud landscape and its impact onenterprise it ) organizado por el OpenGridForum: CARACTERISTICAS GRID CLOUD Compartición de recursos Colaboración Los recursos asignados no son compartidos Heterogeneidad de recursos Agregación de recursos Agregación de recursos heterogéneos heterogéneos Virtualización Virtualización de datos y Virtualización de plataformas recursos de computación hardware y software Seguridad Seguridad a través de Seguridad a través de credenciales aislamiento Servicios de alto nivel Bastantes servicios de alto No hay servicios de alto nivel nivel definidos todavía Arquitectura Orientada al servicio Elegida por el usuario Dependencias software Software dependiente del Software independiente del dominio de la aplicación dominio de la aplicación Conciencia de plataforma El software debe estar El software trabaja sobre un preparado para su ejecución entorno personalizado en un Grid Flujo de trabajo del software Escalabilidad Las aplicaciones requieren un flujo de trabajo predefinido Nodos escalables Un flujo de trabajo no es esencial para la mayoría de las aplicaciones Nodos y hardware escalables Capacidad Varía, pero suele ser alta Bajo demanda Autogestión Reconfigurable Reconfigurable Centralización Control descentralizado Control centralizado Gran soporte de replicación Gestión de fallos de contenidos. Las Limitada (a veces las tareas maquinas virtuales pueden son reiniciadas) ser migradas fácilmente entre nodos Facilidad de uso Difícil de gestionar Cercano al usuario Falta de estándares para Estandarización e Estandarización interoperabilidad entre interoperabilidad Clouds Acceso para el usuario Acceso transparente Acceso transparente Modelo de pago QoS Rígido Soporte limitado Flexible (normalmente pago por uso, tipo utility) Soporte limitado, centrado en disponibilidad

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