Volume 29, Issue 3

Weltweit wird das Internet weiter ausgebaut: nach dem World Wide Web als universeller Informations-Plattform kommt nun das globale Grid als Internet-Plattform für verteiltes Computing, Kommunikation und Kooperation über das Internet, als Werkzeuge für eine globale Wissenschaft, Wirtschaft und Gesellschaft. In Deutschland haben insbesondere Forschungsprojekte wie Unicore und seit 2005 auch D-Grid zu dieser Entwicklung beigetragen. Nach einer ersten Welle der Grid-Forschung gilt es nun die Grid-Plattform einer breiten Masse in Wissenschaft, Wirtschaft und Gesellschaft zur Verfügung zu stellen. Im folgenden Beitrag werden wir zunächst in das Grid Computing einführen und die historische Entwicklung des Grid Computings insbesondere in Deutschland beschreiben. Dann stellen wir das aktuelle D-Grid Verbundprojekt vor, mit 50 Millionen Euro gefördert vom Bundesministerium für Bildung und Forschung. Schließlich analysieren wir Trends von technologischer Infrastruktur und von Anwendungen und geben einige Empfehlungen für zukünftige Entwicklungen des Grid Computing.

ZUSAMMENFASSUNG Die Schöne Neue Welt des Grid Computing wird gelegentlich als die baldige Lösung aller Ressourcenprobleme bei Computeranwendungen missverstanden. Wahr ist, dass Grid Computing die Bearbeitung ganz neuer Problemklassen und weltweite Kollaborationen ermöglicht, unwahr ist dagegen, dass schon in Kürze beliebige Computer-Ressourcen ganz einfach aus der Steckdose geholt werden können. Die Auswertung der gewaltigen Datenmengen, die ab 2007 am Large Hadron Collider im CERN entstehen werden, ist eine solche neue Problemklasse, die nur noch mit den Mitteln des Grid Computing effizient gelöst werden kann. Dazu wird derzeit ein globales Daten- und Computing-Grid eingerichtet, an dem das Grid Computing Centre Karlsruhe als mitteleuropäischer Partner maßgeblich beteiligt ist. Der nachfolgende Beitrag beleuchtet einige Aspekte, die beim Betrieb eines solchen großen Grid-Rechenzentrums zu beachten sind.

ABSTRACT Major European supercomputing centres have combined their competences and resources to jointly deploy and operate the European supercomputer grid DEISA – the Distributed European Infrastructure for Supercomputing Applications .

Grid Computing ist eine Schlüsseltechnologie, die es Wissenschaftlern in Forschung und Wirtschaft ermöglicht, komplexe Probleme zu lösen und in neuartiger Weise zusammenzuarbeiten. Grids integrieren vielfältige Typen von verteilen Ressourcen: Rechenressourcen unterschiedlicher Leistungsklassen (von einzelnen Linux-PCs über Clustersysteme bis hinzu den schnellsten Supercomputern der Welt), schnelle Weitverkehrsnetze, Datenarchive unterschiedlichster Ausprägung (Datenbanken, Band-basierte Datenarchive, verteilte Datenspeicherungssysteme), verschiedenartigste wissenschaftliche Instrumente (Tomographen, Teilchenbeschleuniger, Satelliten, Teleskope), Visualisierungsgeräte und auch Software bzw. Softwarelizenzen. Die durch eine Virtualisierung von Ressourcen geschaffene Wissensumgebung bildet das Fundament für e-Science und ermöglicht virtuellen Organisationen, ihre Forschungs- und Entwicklungsarbeiten mit hoher Effizienz durchzuführen.

ZUSAMMENFASSUNG In Deutschland wird durch die vom BMBF geförderte D-Grid Initiative eine Grid-Infrastruktur aufgebaut, in der zur Zeit sechs Community Projekte die verschiedensten Anwenderdisziplinen vertreten. Um die Nachhaltigkeit und Nutzbarkeit von Grids zu gewährleisten, muss ein hohes Sicherheitsniveau erreichbar sein. In diesem Beitrag werden grundlegende Sicherheitsfragestellungen wie Authentifizierung, Autorisierung, Zugriffskontrolle, Vertraulichkeit und Datenschutz vorgestellt. Außerdem werden der Einsatz von Firewalls und die für Grids gängigen und heute verfügbaren Sicherheitsmechanismen betrachtet. Es werden aber auch offene Fragen und ungelöste Problemstellungen thematisiert, die für einzelne Communities von so grundlegender Bedeutung sind, dass fehlende Lösungen die praktische Einsetzbarkeit von Grid-Technologien in der entsprechenden Anwenderdisziplin gefährden.

ÜBERBLICK In diesem Beitrag werden Virtuelle Organisationen (VO) in Grids charakterisiert und zwei unterschiedliche Sichtweisen des VO-Managements adressiert: Das Management von Mitgliedschaften im Rahmen von Authentifizierungen und Autorisierungen (VO-interne Prozesse) und das Management von VO-Lebenszyklen. Für die erste Fragestellung haben sich mit VOMS und Shibboleth Technologien etabliert, die in diesem Beitrag betrachtet werden. Für die zweite Fragestellung, die durch die zunehmende Dynamisierung von Grids an Bedeutung gewinnt, wird der Entwurf eines Rahmenwerkes vorgestellt.

ZUSAMMENFASSUNG Eines der Ziele von eScience- und D-Grid-Initiativen ist es, innovative Infrastrukturen für verteiltes, kooperatives wissenschaftliches Arbeiten auf der Basis von Grid-Technologien zu entwickeln und deren weit verbreiteten Einsatz zu fördern. Will man dieses Ziel kurzfristig erreichen, muss ein Werkzeug zur Verfügung stehen, das auf möglichst einfache Weise den Nutzen von Grid-Technologien demonstriert und die Verwendung einer gemeinsamen unterliegenden Grid-Plattform über alle Wissenschaftsdisziplinen und alle virtuellen Organisationen hinweg erlaubt. Das Projekt Instant-Grid hat ein derartiges Werkzeug entwickelt: mit Hilfe der Instant-Grid Live-CD können Rechner in einem lokalen Netz neu gestartet und automatisch als Teile eines lokalen Grids konfiguriert werden. Einmal gestartet, ist die Instant-Grid-Funktionalität sofort über das Web-Portal verfügbar. Die Beispiel-Applikationen sind so ausgewählt, dass sie auch für Nicht-Experten verständlich sind und die Vorteile von Grids überzeugend demonstrieren.

Grid Computing ist ein Thema dem sich Unternehmen nicht verschließen dürfen, wenn es um die IT-Infrastruktur der Zukunft geht. Grid Computing ist nicht mehr nur auf den Einsatz in der wissenschaftlichen Welt beschränkt; es gibt viele Beispiele erfolgreicher Grid Projekten in der Industrie und immer mehr große IT-Firmen beteiligen sich an der Entwicklung von Grid Standards und Technologien. Grid Computing und Virtualisierung von IT-Infrastrukturen sind eng verwandt und bieten Möglichkeiten der Kostenreduktion durch eine verbesserte Ausnutzung vorhandener Ressourcen. Dieser Artikel gibt einen kurzen Einblick aus Sicht der Industrie, welche Möglichkeiten Grid Computing für Unternehmen bietet und wie diese Technologie eingesetzt werden kann.

ZUSAMMENFASSUNG Dieser Artikel ist auf die Vielzahl kleinerer und mittlerer Hochschulrechenzentren ausgerichtet, die bisher Grid-Technologien nur in geringem Maße eingeführt haben. Bei dem Anspruch des Grids wie das Stromnetz in einheitlicher Weise alle Ressourcenanbieter und Verbraucher zu verbinden, besteht hier noch ein wesentlicher Nachholbedarf. Der knappe Umfang des Artikels lässt eine systematische umfassende Vorgehensweise nicht zu, so dass lediglich ausgewählte Betrachtungen zu bestimmten Aspekten heraus gegriffen wurden, die verdeutlichen sollen, wie es zum derzeitigen Übergangszustand kam. Das am Ende des Artikels aufgearbeitete Protokoll einer Sitzung der neu eingerichteten DFN-Nutzergruppe e-Science, die sich dem Thema angenommen hat, macht mit den getroffenen Folgerungen Hoffnung, dass durch fundierte, längerfristige Maßnahmen eine wesentliche Durchdringung der deutschen Hochschulrechenzentrumslandschaft durch das Grid möglich sein wird.