Önkéntes számítástechnika - Volunteer computing

Az önkéntes számítástechnika egy olyan elosztott számítástechnika , amelyben az emberek a számítógépeik fel nem használt erőforrásait egy kutatás-orientált projektnek adományozzák. Az alapvető gondolat az, hogy a modern asztali számítógép kellően nagy teljesítményű ahhoz, hogy másodpercenként több milliárd műveletet hajtson végre, de a legtöbb felhasználó számára csak a kapacitásának 10-15% -át használják. Az olyan tipikus felhasználások, mint az alapvető szövegszerkesztés vagy a webböngészés, a számítógépet többnyire tétlenül használják.

Az önkéntes számítás gyakorlata, amely az 1990-es évek közepére nyúlik vissza, jelentős feldolgozási teljesítményt jelenthet a kutatók számára minimális költséggel. Általában egy önkéntes számítógépén futó program rendszeresen felveszi a kapcsolatot egy kutatási alkalmazással, hogy munkát kérjen és jelentse az eredményeket. A köztes szoftver rendszerint közvetítőként szolgál.

Történelem

Az első önkéntes számítási projekt a Great Internet Mersenne Prime Search , amely indult 1996 januárjában Ezt követte 1997-ben a distributed.net . 1997-ben és 1998-ban számos tudományos kutatási projekt fejlesztett Java alapú rendszereket az önkéntes számítástechnikához; például Bayanihan, Popcorn, Superweb és Charlotte.

Az önkéntes számítás kifejezést Luis FG Sarmenta, a Bayanihan fejlesztője találta ki. Felhívja a figyelmet a társadalmi felelősségvállalással vagy a vállalati társadalmi felelősségvállalással kapcsolatos globális erőfeszítésekre is, amint arról a Harvard Business Review beszámol, vagy a felelős IT-fórumon használják.

1999- ben elindították a SETI @ home és a Folding @ home projekteket. Ezek a projektek jelentős médiavisszhangot kaptak, és mindegyik több százezer önkéntest vonzott.

1998 és 2002 között több vállalat jött létre olyan üzleti modellekkel, amelyek magukban foglalják az önkéntes számítástechnikát. Ilyen például a Popular Power , a Porivo , az Entropia és a United Devices .

2002-ben a Kaliforniai Egyetemen, a Berkeley Űrtudományi Laboratóriumban megalapították a Berkeley Open Infrastructure for Network Computing (BOINC) projektet , amelyet a National Science Foundation finanszírozott. A BOINC egy teljes köztes szoftvert biztosít az önkéntes számítástechnikához, beleértve az ügyfelet, az ügyfél grafikus felhasználói felületét, az alkalmazás futásidejű rendszerét, a kiszolgálószoftvert és a projekt webhelyét megvalósító szoftvert. Az első BOINC-alapú projekt a Predictor @ home volt , a Scripps Kutatóintézetben, amely 2004-ben kezdte meg működését. Nem sokkal később a SETI @ home és a ClimatePrediction.net elkezdte használni a BOINC-t. A következő években számos új BOINC-alapú projekt jött létre, köztük a Rosetta @ home , az Einstein @ home és az AQUA @ home . 2007-ben az IBM World Community Grid átállt a United Devices platformról a BOINC-re.

Középprogram

A korai önkéntes számítástechnikai projektek kliensszoftvere egyetlen programból állt, amely egyesítette a tudományos számítást és az elosztott számítási infrastruktúrát. Ez a monolit építészet hajthatatlan volt. Például nehéz volt új alkalmazásverziókat telepíteni.

Újabban az önkéntes számítástechnika olyan köztes rendszerekbe költözött, amelyek a tudományos számítástól független, elosztott számítási infrastruktúrát biztosítanak. Példák:

E rendszerek többségének ugyanaz az alapvető szerkezete: egy kliens program fut az önkéntes számítógépén. Időnként kapcsolatba lép a projekt által működtetett szerverekkel az interneten keresztül, munkákat kér és jelentést készít az elvégzett munkákról. Erre a "pull" modellre azért van szükség, mert sok önkéntes számítógép olyan tűzfalak mögött van, amelyek nem teszik lehetővé a bejövő kapcsolatokat. A rendszer nyomon követi az egyes felhasználók „jóváírását”, egy numerikus mérést arról, hogy a felhasználó számítógépei mennyi munkát végeztek a projekt érdekében.

Az önkéntes számítástechnikai rendszereknek számos, az önként jelentkező számítógépet érintő kérdéssel kell foglalkozniuk: heterogenitásuk, felpörgésük (az egyes számítógépek hajlandósága az idő múlásával csatlakozni és elhagyni a hálózatot), szórványos elérhetőségük és annak szükségessége, hogy rendszeres használat közben ne zavarjanak teljesítményükben.

Ezenkívül az önkéntes számítástechnikai rendszereknek a helyességgel kapcsolatos problémákkal is foglalkozniuk kell:

  • Az önkéntesek elszámoltathatatlanok és lényegében névtelenek.
  • Egyes önkéntes számítógépek (különösen azok, amelyek túlhajtottak) időnként meghibásodnak és helytelen eredményeket adnak vissza.
  • Egyes önkéntesek szándékosan helytelen eredményeket adnak vissza, vagy túlzott hitelt igényelnek az eredményekért.

E problémák egyik általános megközelítése a replikált számítás, amelyben minden munkát legalább két számítógépen végeznek. Az eredményeket (és a megfelelő kreditet) csak akkor fogadjuk el, ha kellően egyetértenek.

Hátrányok a résztvevők számára

  • Megnövekedett energiafogyasztás: A CPU általában több energiát használ aktív állapotban, mint üresjáratban. Ezenkívül a részvételi vágy arra késztetheti az önkénteseket, hogy egy éjszakán át otthagyja a számítógépet, vagy letilthatja az energiatakarékos funkciókat, például a felfüggesztést. Továbbá, ha a számítógép nem tudja magát megfelelően lehűteni, az önkéntes processzorának megnövekedett terhelése túlmelegedést okozhat.
  • A PC teljesítményének csökkenése: Ha az önkéntes számítástechnikai alkalmazás a számítógép használata közben fut, akkor ez befolyásolhatja a PC teljesítményét. Ennek oka a CPU, a CPU gyorsítótár, a helyi tárhely és a hálózati kapcsolat fokozott használata. Ha a RAM korlátozás, megnövekedett lemeztárolási hiányosságok és / vagy megnövekedett lapozás eredményezheti. Az önkéntes számítástechnikai alkalmazások általában alacsonyabb CPU-ütemezési prioritással hajtanak végre, ami segít enyhíteni a CPU-versenyt.

Ezek a hatások észrevehetők vagy nem, és még ha észrevehetőek is, az önkéntes dönthet úgy, hogy folytatja a részvételt. A megnövekedett energiafogyasztás azonban bizonyos mértékig orvosolható azzal, hogy beállít egy opciót az ügyfél által használt processzor százalékos korlátozására, amely elérhető egyes kliens szoftverekben.

Előnyök a kutatók számára

Erő

Az önkéntes számítástechnika olyan számítási teljesítményt biztosíthat a kutatók számára, amely más módon nem érhető el. Például a Folding @ home-ot a világ egyik leggyorsabb számítási rendszerének minősítették. A COVID-19 járvány következtében fokozott érdeklődéssel és önkéntes részvétellel a projektben a rendszer megközelítőleg 1,22 exaflop sebességet ért el 2020 március végéig, és 2020 április 12-ig 2,43 exaflopot ért el, ezzel a világ első exaflop számítási rendszerévé vált. .

Költség

Az önkéntes számítástechnika gyakran olcsóbb, mint az elosztott számítás egyéb formái, és általában nulla költséggel jár a kutató számára.

Fontosság

Bár vannak olyan kérdések, mint az elszámoltathatóság és a bizalom hiánya a résztvevők és a kutatók között a projektek végrehajtása során, az önkéntes számítástechnika döntő fontosságú, különösen a korlátozott finanszírozású projektek esetében.

  • Mivel a világon több mint egymilliárd számítógép van, az önkéntes számítástechnika bármilyen számítástechnikai területen nagyobb számítási teljesítményt nyújthat azoknak a kutatásoknak, amelyek nem rendelkeznek a számítástechnikához szükséges kompetenciákkal; mint például tudományos (egyetemi) vagy tudományos kutatások. Ezenkívül a technológia fejlődése elősegíti a fogyasztói termékek, például a PC-k és a játékkonzolok fejlődését gyorsabban, mint bármely más speciális termék, ami ennek következtében növeli a számítógépek számát és a számítási teljesítményt a világon.
  • A hatalmas számítási teljesítménnyel rendelkező szuperszámítógépek rendkívül drágák, és csak bizonyos alkalmazások számára állnak rendelkezésre, ha ezt megengedhetik maguknak. Míg az önkéntes számítástechnika nem vásárolható meg, ereje a lakosság támogatásából fakad. A korlátozott forrásokkal és finanszírozással rendelkező kutatási projekt hatalmas számítási erőt nyerhet a nyilvánosság figyelmének felkeltésével.
  • Azáltal, hogy önként jelentkezik, és támogatást és számítási erőt biztosít az olyan témákban, mint a tudomány, a polgárokat arra ösztönzik, hogy érdeklődjenek a tudomány iránt, és az állampolgárok számára is lehetővé tegyék, hogy szólaljanak meg a tudományos kutatások irányában, és végül a jövő tudományában azáltal, hogy támogatást nyújtanak vagy sem. a kutatások.

Lásd még

Hivatkozások

Külső linkek