Глобальные Сети в интересах науки и - Переславль

Глобальные Сети
в интересах науки
и образования
Академик Е. П. Велихов
(актовая лекция
в УГП им. А.К.Айламазяна,
01.09.2004)
План доклада
Экспоненциальное развитие
компьютерных и сетевых
технологий
Сети для S&E
Кому нужны столь чудовищные
производительности?
GRID-технологии
ITER и ITER-GRID
Часть 1.
Экспоненциальное
развитие
компьютерных и
сетевых технологий
Экспоненциальный рост
электроники
Экспоненциальный рост
технологий
Быстродействие компьютеров и
сетей
 Компьютеры – в 2 раза за 18 месяцев
 Сети — в 2 раза за 9 месяцев
 Сети/Компьютеры — в 10 раз за 5 лет
с 1986 до 2000
 Компьютеры: рост в 500 раз
 Сети: рост в 340,000 раз
с 2001 до 2010
 Компьютеры: рост в 60 раз
 Сети: рост в 4,000 раз
Рост денежных оборотов,
связанных с Интернет
1994-2002, млрд. USD
1400
1234
1200
1000
717
800
600
377
400
200
0.008 0.436 2.9
21.8 73.9
180
0
1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002
Е-коммерция в США
1998—2003, млрд. USD
1400
B-to-B
1331
B-to-C
1200
1000
843
800
499
600
400
200
251
43
109
33
16
8
100
76
52
0
1998
1999
2000
2001
2002
2003
Океанские подводные кабели
США-Европа
1999
Gbps
178.0
2002
Рост
Gbps
разы
6,822.4
38.3
Европа-Азия
31.1
91.2
2.9
США-Азия
104.1
864.0
8.3
США-Лат.
Америка
Всего
15.6
4,165.5
267.0
328.8 11,943.1
36.3
Часть 2.
Сети для S&E
Сети для науки и образования
GEANT Pan-European Backbone
 Соединяет > 31 страны; много линий по 2,5 и 10 Гбит/с
UK: SuperJANET Core at 10 Gbps
 2,5 Гбит/с Нью-Йорк-Лондон, 622 Мбит/с в ESnet и
Abilene
France (IN2P3): 2,5 Гбит/с RENATER3 бэкбон
 Лион-Церн  1 Гбит/c
SuperSINET (Japan): 10 Гбит/с
 Токио-Нью-Йорк – 2х2,5 Гбит/с
CA*net4 (Canada): 10 Гбит/с
GWIN (Germany): 2,5 Гбит – Бэкбон, в США –
2х2,5 Гбит/с
Russia: 155 Мбит/с
 Moscow-Starlight – 155 Мбит/с ( US NSF + Russia)
 Moscow-GEANT и Москва-Стокгольм – 155 Мбит/с
US High Performance Network
(Abilene)
США, NSFNet
GEANT PanEuropean
Backbone
10
> 30 стран
Gbps
2.5
Gbps
622
Mbps
155
Mbps
China CSTNet (800 НИИ)
Схема сети RBNet
Переславль-Залесский
ЗАО «Компания
ТрансТелеКом»
45 000 км ВОЛС
GLOBAL RING NETWORK FOR ADVANCED
APPLICATIONS DEVELOPMENT
Russia-China-USA Science & Education Network
Gloriad
Продолжение программы NaukaNet
(Россия-США)
Сохранение принципа паритетного
финансирования: Россия – США – Китай
Обеспечение наращивания канальной
емкости на магистрали от 155 Мбит/с до
10 Гбит/с с замыканием глобального
кольца
Этапы:
 “Little GLORIAD” (155 Mbps ring) запущен 1201-2004
 “Large GLORIAD” — конец 2004
GLORIAD
“Global Ring Network for Advanced
Development” network – a 10 Gbps
S&E network ringing northern
hemisphere – connecting US, Russia
and China (and broader Europe and
Asia)
Connects domestic S&E networks via
international backbone services
US, Russia and China constructing
GLORIAD to support general and highend S&E
Океанские подводные кабели
СШАЕвропа
ЕвропаАзия
США-Азия
США-Лат.
Америка
Всего
1999
Gbps
178.0
2002
Рост
2002
Gbps
разы MCalls
6,822.4 38.3
478
31.1
91.2
2.9
6
104.1
864.0
8.3
60
4,165.5 267.0
292
15.6
328.8 11,943.1
36.3
836
Часть 3.
Кому нужны столь
чудовищные
производительности
?
Большой адронный коллайдер (БАК):
потоки данных, этапы обработки и анализа
1-100 ГБ/сек
0.1-1 ГБ/сек
детектор
Отбор событий
и первичная
реконструкция
200 MБ/сек
1-6 ПБ/год
сырые
данные
~100
MБ/сек
Моделирование
событий
0.5-1
ПБ/год
Реко
нстр
укци
я
соб
РИВК БАК
5-10% ытия
Архивное
хранение
Суммарные
данные по
событию
200 TБ/год
Подгот
овка
данны
х для
анализ Данные для анализа
(выделенные по
а
физ. каналам)
Интерактивный
физический
анализ
тысячи ученых
БАК: потоки данных, этапы
обработки и анализа
Исходные потоки (сырые данные)
 Скорости: 0.1 – 10 – 100 Гбайт/с
 Хранение: 1,000 – 6,000 Тбайт в год
Суммарные данные по событиям
 Хранение: 500 – 1,000 Тбайт в год
 Скорости доступа: 200 Мбайт/с
 Архивное хранение: 200 Тбайт в год
Пользователей: тысячи
LHC: требования
1999 2004
Perf.
TFlops
Disks TB
LAN
GB/sec
Tapes PB
Tape I/O
GB/sec
Cabinets
0.1
2005 2006
2007
1.4
7.0
10.4
14.0
40
340
540
740
6
31
46
61
0.2
1
3
5
0.2
0.3
0.5
0.5
250
900 1 400 1 900
Часть 4.
GRID-технологии
Идея GRID
План «ГОЭЛРО»: от разрозненных
генерирующих мощностей и
разрозненных потребителей —
вперед к единой системе (к РАО ЕС)
Идея GRID: от разрозненных
потребителей и разрозненных
компьютерных ресурсов — вперед к
единой GRID-системе
Идея GRID: интеграция
ресурсов
Компьютерные и сетевые ресурсы:
 вычислительные
 ресурсы хранения
 источники данных
 средств передачи данных
 средства коммуникаций (общения)
Access Grid
Курчатовский институт,
Accesse Centre
Visualization & 3D-Collabaration
GRID: развитие сетей и
требования к пропуску
трафика
От низких к очень
низким потерям пакетов
(много меньше 0,01% для TCP)
Отсутствие узких мест и компромиссов в
качестве
 1 – 10 Gbps Ethernet в локальных сетях
«Tонкая доводка» стека TCP/IP
протоколов, тщательная конфигурация
всего сетевого оборудования
Мониторинг между любыми двумя
конечными точками
Тесное взаимодействие между
локальными и региональными сетевыми
командами
Новый TCP протокол для передачи данных
со скоростями от 1-10 Гбит/с до 100 Гбит/с
Часть 5.
ITER и ITER-GRID
ITER: управляемый термояд
Central Solenoid
Nb3Sn, 6 modules
Outer Intercoil
Structure
Toroidal Field Coil
Nb3Sn, 18, wedged
Poloidal Field Coil
Nb-Ti, 6
Machine Gravity Supports
(recently remodelled)
Blanket Module
421 modules
Vacuum Vessel
9 sectors
Cryostat
24 m high x 28 m dia.
Port Plug (IC Heating)
6 heating
3 test blankets
2 limiters/RH
rem. diagnostics
Torus Cryopump
8, rearranged
Divertor
54
cassettes
Thermal Shield
Magnets and Structures
Main Vacuum Vessel
Diagnostics
ITER: исследования и разработка
(R&D = НИОКР)
Семь крупных R&D-проектов
ITER-Grid
Begin with ..
ITER sites/laboratories around the
world
Add the GLORIAD network to link
them together
Add Grid services and collaboration
with Grid scientists
Add other fusion/energy-related
sites/laboratories
_____________________
Shared Collaboratory
ITER-GRID: цели
Соединение
глобального
ITERсообщества
высокоскоростной сетью с
сервисами для
вычислений и
хранения
данных
ITER-GRID: цели
Единая
«виртуальная
лаборатория» из
распределенных
по всему земному
шару участников
единого процесса
исследований,
разработок и
эксплуатации
установок ITER
ITER-GRID: задачи
Кибер-инфраструктура организации ITER
ITER-Grid как частьGLORIAD
 Поддержка удаленного участия в проекте:
Shared Meeting Rooms, Collaboration Facilities
 Высокоскоростная сеть передачи данных
 Совместное управление (Collaborative
Control Room Facilities)
 GRID-вычисления и визуализация
Виртуальный термояд: Fusion Power
Stimulator
Shared Meeting Rooms
ITER-GRID Collaboration
Facilities
ITER-Grid will provide an integrated and
technically supported suite of tools for online collaboration, including:
 point-to-point and multi-point audio/videoconferencing with shared applications
 archived video and web-casting services
 services for scheduling and running on-line
meetings
 the ITER “Virtual Office” - a single “local area
network” spanning ITER sites around the
world – providing such services as transparent
file sharing, printer sharing, local telephone
exchange (via IP telephony), etc.
ITER-GRID: высокоскоростная
сеть передачи данных
The ITER-Grid network will
provide both circuit-switched and
traditional routed infrastructure,
enabling:
 dedicated use of special circuits
when needed for very high-volume
traffic
 ability to experiment with new
network protocols without
disrupting traditional services
 ease of communication with
broader commodity and high
performance Internet services
ITER-GRID: совместное управление
(Collaborative Control Room Facilities)
ITER-Grid will provide on-line
tools to simulate the real ITER
control-room environment as
it develops
It will include access to
experimental and monitoring
data, ability to steer
experiments remotely, etc.
This will be supplemented
with live video
feeds/conferencing facilities
and video monitoring
equipment
ITER-GRID: вычисления
ITER-Grid will
provide integrated
standards-based
access to advanced
distributed
computing facilities
using wellestablished
software such as
the Globus ToolKit
ITER-GRID: отображение
результатов (Visualization
Facilities)
The ITER-Grid’s
combination of high
speed networks,
distributed computing
facilities, data
archives and special
software will enable
better visualization of:
 live monitoring data
 collaborative and
real-time
experimental models
Fusion Power Simulator
Hardware & software for burning
plasma simulations
Using Grid technology
Desingn & creation of supercomputer
center up to pentaflop performance
First step-development of roadmap
for that task, using ASCI analog.
Use second site for FPS location.
ITER-GRID
... to be ready for ITER, the
various elements – high speed
networks, computational
facilities, grid software tools,
collaboration facilities, data
archive facilities and software,
virtual control room facilities,
etc. – need to be planned and
provisioned today ...
Благодарю за
внимание!
?
Готов ответить на вопросы...