Ilustrasi Grid Computing
Latar Belakang Grid Computing
Trend dunia komputer saat ini berkembang ke arah makin menjamurnya komputer pribadi yang terhubung ke jaringan (khususnya Internet) dengan bandwith yang lumayan besar. Komputer pribadi modern ini sesungguhnya lebih dari cukup untuk berbagai tugas komputasi. Bayangkan seandainya internet computing tidak hanya bermanfaat untuk sekedar melakukan perhitungan-perhitungan, melainkan untuk sesuatu yang lebih kompleks dari itu.
Perkembangan kecepatan prosesor berkembang sesuai dengan Hukum Moore, meskipun demikian bandwith jaringan komputer berkembang jauh lebih pesat. Semakin cepatnya jalur komunikasi ini membuka peluang untuk menggabungkan kekuatan komputasi dari sumber-sumber komputasi yang terpisah. Perkembangan ini memungkinkan skala komputasi terdistribusi ditingkatkan lebih jauh lagi secara geografis, melintasi batas-batas domain administrasi yang sudah ada.
Pesatnya perkembangan teknologi komputer di negara-negara maju, membuat para penelitinya semakin haus akan tenaga komputasi yang dapat menjawab tantangan dan permasalahan yang mereka hadapi. Walaupun sudah memiliki supercomputer dengan kapasitas yang sangat tinggi , apa yang sudah ada ini pun dirasa tetap kurang, karena mereka berusaha memecahkan permasalahan yang lebih besar lagi. Setelah semua komputer yg dimiliki seorang "peneliti haus tenaga komputasi" dipergunakan habis-habisan untuk memecahkan masalahnya, setelah berbagai cara untuk memecahkan masalah dicoba, dan dipilih yang paling efisien, tapi tetap masalahnya belum bisa dipecahkan juga, apa yang harus dia lakukan? Komputasi grid adalah salah satu jawaban dari pertanyaan ini.
Suatu kemungkinan untuk berbagi sumber daya (resource) untuk kepentingan bersama. Dengan demikian, muncul ide untuk membagi beban komputasi ke komputer-komputer tersebut jika mereka sedang menganggur (idle). Hal ini membutuhkan layanan komputasi tersebar dengan ciri khas:
· Komputer-komputer penyedia sumber daya bersifat heterogenous karena terdiri dari berbagai jenis perangkat keras, system operasi maupun aplikasi yang terpasang.
· Komputer-komputer terhubung ke jaringan yang luas dengan kapasitas bandwith yang beragam.
· Komputer maupun jaringan tidak terdedikasi, bisa hidup / mati tidak sewaktu-waktu tanpa jadwal yang jelas.
Berhubung pengembangan sains masa kini dilakukan secara kolaboratif dan multi disiplin, maka kegiatan ini tidak lagi dibatasi oleh suatu institusi maupun negara tertentu. Internet melalui web dan email telah menawarkan mekanisme dasar yang memungkinkan sebuah kelompok ilmuwan untuk bekerja secara bersamaan tanpa menghiraukan batasan geografis. Tapi bagaimana jadinya apabila mereka dapat membangun hubungan (link) antar data, komputer, perangkat sensor, dan sumber daya lain yang mereka miliki untuk membentuk sebuah laboratorium virtual? Grid computing merupakan jawabannya. Grid computing memungkinkan semua itu terwujud dengan menyediakan protokol, servis dan kit pengembangan perangkat lunak untuk keperluan berbagi sumber daya secara fleksibel dan terkendali dalam skala besar.
Sejarah Grid Computing
Komputasi grid istilah berasal dari awal 1990-an sebagai metafora untuk membuat daya komputer sebagai mudah untuk mengakses sebagai listrik jaringan listrik di Ian Foster 's dan Carl Kesselman 'kerja mani, "The Grid: Blueprint untuk infrastruktur komputasi baru"( 2004).
CPU memulung dan komputasi relawan yang dipopulerkan dimulai pada tahun 1997 oleh distributed.net dan kemudian pada tahun 1999 oleh SETI @ home untuk memanfaatkan kekuatan jaringan PC di seluruh dunia, dalam rangka memecahkan masalah-penelitian intensif CPU. Ide-ide dari grid (termasuk yang dari komputasi terdistribusi, pemrograman berorientasi obyek, dan layanan Web) dibawa bersama oleh Ian Foster, Carl Kesselman, dan Steve Tuecke , secara luas dianggap sebagai "ayah dari grid".
Mereka memimpin upaya untuk menciptakan Globus Toolkit menggabungkan tidak hanya manajemen perhitungan tetapi juga manajemen penyimpanan, keamanan provisioning, data pergerakan, pemantauan, dan sebuah toolkit untuk mengembangkan layanan tambahan didasarkan pada infrastruktur yang sama, termasuk negosiasi perjanjian, mekanisme pemberitahuan, layanan memicu, dan informasi agregasi. Sementara Globus Toolkit tetap standar de facto untuk membangun solusi grid, sejumlah alat-alat lainnya yang telah dibangun yang menjawab beberapa subset dari layanan yang diperlukan untuk membuat suatu perusahaan atau grid global.
Pada tahun 2007 istilah komputasi awan datang ke popularitas, yang secara konseptual mirip dengan definisi Foster kanonik komputasi grid (dalam hal sumber daya komputasi yang dikonsumsi sebagai listrik dari jaringan listrik). Memang, komputasi grid seringkali (tetapi tidak selalu) yang berhubungan dengan pengiriman sistem komputasi awan sebagaimana dicontohkan oleh sistem AppLogic dari 3tera.
Definisi Grid Computing
Grid computing sebenarnya merupakan sebuah aplikasi pengembangan dari jaringan komputer (network). Hanya saja, tidak seperti jaringan komputer konvensional yang berfokus pada komunikasi antar pirati (device), aplikasi pada Grid computing dirancang untuk memanfaatkan sumber daya pada terminal dalam jaringannya. Grid computing biasanya diterapkan untuk menjalankan sebuah fungsi yang terlalu kompleks atau terlalu intensif untuk dikerjakan oleh satu sistem tunggal.
Dalam pengertian yang lebih teknis, Grid computing merupakan sebuah sistem komputasi terdistribusi, yang memungkinkan seluruh sumber daya (resource) dalam jaringan, seperti pemrosesan, bandwidth jaringan, dan kapasitas media penyimpan, membentuk sebuah sistem tunggal secara vitual. Seperti halnya pengguna internet yang mengakses berbagai situs web dan menggunakan berbagai protokol seakan-akan dalam sebuah sistem yang berdiri sendiri, maka pengguna aplikasi Grid computing seolah-olah akan menggunakan sebuah virtual komputer dengan kapasitas pemrosesan data yang sangat besar.
Menurut definisi Grid Computing (Komputasi Grid) merupakan salah satu dari tipe Komputasi Paralel, adalah penggunaan sumber daya yang melibatkan banyak komputer terpisah secara geografis namun tersambung via jalur komunikasi (termasuk Internet) untuk memecahkan persoalan komputasi skala besar. Semakin cepat jalur komunikasi terbuka, maka peluang untuk menggabungkan kinerja komputasi dari sumber-sumber komputasi yang terpisah menjadi semakin meningkat. Dengan demikian, skala komputasi terdistribusi dapat ditingkatkan secara geografis lebih jauh lagi, melintasi batas-batas domain administrasi yang ada.
Dalam buku The Grid:Blue Print for a new computing infrastructure dijelaskan bahwa yang dimaksud dengan komputasi grid adalah infrastruktur perangkat keras dan perangkat lunak yang dapat menyediakan akses yang bisa diandalkan, konsisten, tahan lama dan tidak mahal terhadap kemampuan komputasi mutakhir yang tersedia.
"A computational grid is a hardware and software infrastructure that provides dependable, consistent, pervasive, and inexpensive access to high-end computational capabilities."
Ide awal komputasi grid dimulai dengan adanya distributed computing, yaitu mempelajari penggunaan komputer terkoordinasi yang secara fisik terpisah atau terdistribusi. Sistem terdistribusi membutuhkan aplikasi yang berbeda dengan sistem terpusat. Kemudian berkembang lagi menjadi parallel computing yang merupakan teknik komputasi secara bersamaan dengan memanfaatkan beberapa komputer secara bersamaan.
Setidaknya ada dua sisi yang mendorong semakin berkembangnya grid computing saat ini. Kebutuhan akan sumber daya komputasi yang besar di berbagai bidang serta adanya sumber daya komputasi yang tersebar. Grid computing menawarkan solusi komputasi yang murah, yaitu dengan memanfaatkan sumber daya yang tersebar dan heterogen serta pengaksesan yang mudah dari mana saja. Globus Toolkit adalah sekumpulan perangkat lunak dan pustaka pembuatan lingkungan komputasi grid yang bersifat open-source. Dengan adanya lingkungan komputasi grid ini diharapkan mempermudah dan mengoptimalkan eksekusi program-program yang menggunakan pustaka paralel.
Dalam tulisan What is the Grid? A Three Point Checklist oleh Ian Foster(bapak dari Komputasi Grid) ada check-list yang dapat digunakan untuk mengidentifikasi bahwa suatu sistem melakukan komputasi grid yaitu :
o Sistem tersebut melakukan koordinasi terhadap sumberdaya komputasi yang tidak berada dibawah suatu kendali terpusat. Seandainya sumber daya yang digunakan berada dalam satu cakupan domain administratif, maka komputasi tersebut belum dapat dikatakan komputasi grid.
o Sistem tersebut menggunakan standard dan protokol yang bersifat terbuka (tidak terpaut pada suatu implementasi atau produk tertentu). Komputasi grid disusun dari kesepakatan-kesepakatan terhadap masalah yang fundamental, dibutuhkan untuk mewujudkan komputasi bersama dalam skala besar. Kesepakatan dan standar yang dibutuhkan adalah dalam bidang autentikasi, otorisasi, pencarian sumberdaya, dan akses terhadap sumber daya.Misalnya TCP/IP
o Sistem tersebut berusaha untuk mencapai kualitas layanan yang canggih, (nontrivial quality of service) yang jauh diatas kualitas layanan komponen individu dari komputasi grid tersebut.
Beberapa Definisi Lainnya Tentang Grid Computing
a. Plaszczak/Wellner
Komputasi Grid sebagai "teknologi yang memungkinkan virtualisasi sumber daya, on-demand provisioning, dan jasa (sumber daya) sharing antara organisasi."
b. IBM
Komputasi Grid sebagai "kemampuan, dengan menggunakan satu set standar dan protokol terbuka, untuk mendapatkan akses ke aplikasi dan data, pengolahan daya, kapasitas penyimpanan dan array yang luas dari sumber daya komputasi lain melalui Internet. Grid adalah jenis paralel dan sistem terdistribusi yang memungkinkan sharing, seleksi, dan agregasi sumber daya didistribusikan domain administrasi 'beberapa' di berdasarkan mereka (sumber daya) ketersediaan.”
c. Buyya / Venugopal
Komputasi Grid sebagai "jenis paralel dan sistem terdistribusi yang memungkinkan sharing, seleksi, dan agregasi didistribusikan secara geografis otonom sumber daya secara dinamis pada saat runtime tergantung pada ketersediaan, kemampuan, kinerja, biaya, dan kualitas pengguna- persyaratan-service."
d. CERN, salah satu pengguna terbesar teknologi grid, berbicara The Grid:"sebuah layanan untuk kekuasaan komputer berbagi dan kapasitas penyimpanan data melalui Internet ."
Konsep Grid Computing
Konsep Grid computing pertama kali dieksplorasi pada tahun 1995 melalui eksperimen yang dikenal sebagai I-WAY, dimana jaringan berkecepatan tinggi digunakan untuk menghubungkan dalam waktu singkat, suber daya yang sifatnya high-end pada 17 situs di sepanjang Amerika bagian Utara. Selepas aktifitas ini, berkembang pula sejumlah proyek penelitian yang bertujuan untuk mengembangkan teknologi inti Grid computing untuk hal-hal yang lebih "produktif" bagi berbagai komunitas dan disiplin keilmuan.
Tidak kurang dari badan bernama National Technology Grid bentukan US National Science Foundation (Lembaga Ilmu Pengetahuan AS), yang bekerjasama dengan Information Power Grid dari NASA (badan luar angkasa Amerika Serikat), bersama-sama membentuk sebuah infrastruktur Grid computing untuk melayani kegiatan para peneliti di NASA maupun berbagai universitas di Amerika Serikat.
Berikut adalah beberapa konsep dasar dalam Grid Computing:
· Sumber daya dikelola dan dikendalikan secara lokal.
· Sumber daya berbeda dapat mempunyai kebijakan dan mekanisme berbeda, mencakup Sumber daya komputasi dikelola oleh sistem batch berbeda, Sistem storage berbeda pada node berbeda, Kebijakan berbeda dipercayakan kepada user yang sama pada sumber daya berbeda pada Grid.
· Sifat alami dinamis: Sumber daya dan pengguna dapat sering berubah
· Lingkungan kolaboratif bagi e-community (komunitas elektronik, di internet)
· Secara umum, elemen-elemen dari infrastruktur Grid adalah
· Hardware/Sumber daya (Dibuat tersedia dari site-site berbeda yang terdistribusi secara geografis, mencakup CPU/Storage/Instruments, dll…)
· Software: Sesuatu yang menghubungkan bersama-sama semua sumber daya ini: middleware. Beberapa aplikasi untuk menggunakan sumber daya komputasi yang dibuat tersedia
· Orang-orang: Siapa yang memelihara Grid, dan Siapa yang menggunakan Grid
· Middleware adalah lapisan atau layer perangkat lunak (software) yang terletak antara sistem operasi dan aplikasi. Elemen-elemen dasar dari Middleware ini adalah
· Keamanan (security)
· Pengelolaan sumber daya (resource management)
· Pengelolaan data (data management)
· Layanan informasi (information services)
Penggunaan Grid Computing
Di Eropa dan Amerika Serikat, European Data Grid, Particle Physics Data Grid, dan proyek Grid Physics Network (GriPhyN), berencana untuk membangun kerjasama dalam pengembangan aplikasi Grid computing untuk kepentingan analisis data pada eksperimen-eksperimen fisika. Sementara itu, the Network for Earthquake Engineering Simulation Grid (NEESgrid) tengah berancang-ancang untuk menghubungkan para insinyur sipil dengan arsip data dan sistem simulasi komputer untuk mengembangkan bangunan dengan kekuatan yang lebih besar.
Solusi bagi middleware yang telah tersedia, di antaranya :
a. Globus Toolkit (Argonne+ISI)
b. LCG/Glite (dari proyek Uni Eropa)
c. Gridbus (Melbourne, Australia)
d. Unicore… (Jerman)
Keuntungan Grid Computing
Seperti halnya aplikasi network lainnya, Grid computing haruslah bersandar pada satu set standar dan protokol tertentu. Kendati tidak ada standar formal yang telah ditetapkan untuk aplikasi Grid computing (saat ini sedang disiapkan oleh Grid Forum), telah ada semacam konsensus dalam teknologi intinya. Pada dasarnya, semua proyek Grid computing dibuat berdasarkan protokol dan servis yang disediakan oleh Globus Toolkit yang dikembangkan oleh Argonne National Laboratory bekerjasama dengan tim dari Information Sciences Institute, University of Southern California dan beberapa institusi lainnya. Infrastruktur yang memiliki arsitektur terbuka (open-architecture) dan bersifat open-source ini menyediakan banyak fungsi dasar yang dibutuhkan untuk membangun sebuah aplikasi yang memanfaatkan Grid computing.
Walaupun internet dan Grid computing adalah teknologi yang relatif baru, namun telah terbukti bermanfaat, dan masa depan teknologi ini kelihatannya cukup menjanjikan. Di masa depan, saat teknologi, sistem jaringan, dan model bisnis untuk keperluan ini telah berkembang, dimungkinkan bagi komunitas ilmuwan untuk membentuk semacam "Science Grids", yang menghubungkan sumber daya yang berbeda untuk mendukung komunikasi, akses data dan komputasi untuk kepentingan ilmu pengetahuan. Saat itu, penggunaan superkomputer untuk keperluan analisis data dengan kompleksitas tinggi bisa digantikan oleh sejumlah besar workstation yang tersebar di seluruh dunia yang bekerja secara bersamaan dalam Grid computing.
Keuntungan dasar dari penerapan komputasi Grid adalah:
o Perkalian dari sumber daya: Resource pool dari CPU dan storage tersedia ketika idle
o Lebih cepat dan lebih besar: Komputasi simulasi dan penyelesaian masalah apat berjalan lebih cepat dan mencakup domain yang lebih luas
o Software dan aplikasi: Pool dari aplikasi dan pustaka standard, Akses terhadap model dan perangkat berbeda, Metodologi penelitian yang lebih baik
o Data: Akses terhadap sumber data global, dan Hasil penelitian lebih baik
Ukuran dan/atau kompleksitas dari masalah mengharuskan orang-orang dalam beberapa organisasi berkolaborasi dan berbagi (share) sumber daya komputasi, data dan instrumen sehingga terwujud bentuk organisasi baru, VIRTUAL ORGANIZATION. Organisasi virtual, sebagai hasil kolaborasi, memberikan beberapa keuntungan lebih lanjut, di antarnya :
a. Sumber daya dan orang-orang yang tersebar
b. Dihubungkan oleh jaringan, melintasi domain-domain admin
c. Berbagi sumber daya, tujuan bersama
d. Dinamis
e. Fault-tolerant
f. Tidak ada batas-batas geografis: Tidak ada masalah VISA karena tidak diperlukan perjalanan orang
Kesimpulan
Ide awal komputasi grid dimulai dengan adanya distributed computing, yaitu mempelajari penggunaan komputer terkoordinasi yang secara fisik terpisah atau terdistribusi. Sistem terdistribusi membutuhkan aplikasi yang berbeda dengan sistem terpusat. Kemudian berkembang lagi menjadi parallel computing yang merupakan teknik komputasi secara bersamaan dengan memanfaatkan beberapa komputer secara bersamaan. Komputasi Grid adalah penggunaan sumber daya yang melibatkan banyak komputer yang terdistribusi dan terpisah secara geografis untuk memecahkan persoalan komputasi dalam skala besar.
Komputasi Grid dapat digunakan untuk tersedianya akses internet atau berbagi pakai sumber daya komputasi dalam negeri secara efektif dan efisien. Berikut beberapa alasanya :
a. Setiap orang melalui jaringan Grid dapat berpartisipasi sebagai pattner aktif dalam proses pengembangan dan memajukan penelitian dan/atau teknologi.
b. Penggunaan teknologi Grid menawarkan kesempatan besar bagi peneliti dan ilmuwan, memilih fitur-fitur khusus dari komputasi Grid yang paling memenuhi kebutuhannya, dan juga menentukan bagaimana diimplementasikan.
c. Bagi banyak negara ketiga, sering terjadi lack dari jaringan, karena itu situs-situs perlu untuk diinterkoneksikan.
d. Bandwitdh dapat menjadi faktor yang membatasi. Grid merupakan network demanding infrastructure. Namun ada aplikasi-aplikasi yang tidak memerlukan bandwidth besar, situs peripheral (hanya node pengguna) dapat berjalan baik dengan bandwidth terbatas (~1 Mb), Grid kampus atau metropolian yang terisolasi dapat menjadi pilihan.
Setidaknya ada dua sisi yang mendorong semakin berkembangnya grid computing saat ini. Kebutuhan akan sumber daya komputasi yang besar di berbagai bidang serta adanya sumber daya komputasi yang tersebar. Grid computing menawarkan solusi komputasi yang murah, yaitu dengan memanfaatkan sumber daya yang tersebar dan heterogen serta pengaksesan yang mudah dari mana saja. Globus Toolkit adalah sekumpulan perangkat lunak dan pustaka pembuatan lingkungan komputasi grid yang bersifat open-source. Dengan adanya lingkungan komputasi grid ini diharapkan mempermudah dan mengoptimalkan eksekusi program-program yang menggunakan pustaka paralel. Konsep dan teknologi yang terkait dengan grid computing antara lain e-science dan grid semantik.
Sumber :
