Was ist verteiltes Rechnen?

Was ist verteiltes Rechnen?

Verteiltes Rechnen ist eine Rechenmethode, die im Gegensatz zum zentralisierten Rechnen die Anwendung in viele kleine Teile zerlegt und diese zur Verarbeitung mehreren Computern zuweist, wodurch insgesamt Rechenzeit gespart und die Rechenzeit erheblich verbessert wird Recheneffizienz.

Definition von verteiltem Rechnen

Breite Definition

Studie zur Transformation eines Systems, das große Rechenleistung erfordert Leistung Das zu lösende Problem wird in viele kleine Teile unterteilt, diese Teile werden dann vielen Computern zur Verarbeitung zugewiesen und schließlich werden die Berechnungsergebnisse kombiniert, um das Endergebnis zu erhalten.

Jüngste verteilte Computerprojekte wurden genutzt, um die ungenutzte Rechenleistung von Tausenden freiwilligen Computern auf der ganzen Welt über das Internet zu nutzen, um elektrische Signale aus dem Weltraum zu analysieren, um nach versteckten Schwarzen Löchern zu suchen und das Mögliche zu erforschen Existenz von außerirdischem intelligentem Leben; Sie können nach Mersenne-Primzahlen mit mehr als 10 Millionen Ziffern suchen und nach wirksameren Medikamenten gegen HIV suchen. Diese Projekte sind sehr umfangreich und erfordern eine erstaunliche Menge an Berechnungen. Es ist absolut unmöglich, dass ein einzelner Computer oder eine einzelne Person sie innerhalb einer akzeptablen Zeit abschließen kann.

Definition der Chinesischen Akademie der Wissenschaften

Wenn zwei oder mehr Softwareprogramme Informationen miteinander teilen, kann diese Software auf demselben Computer oder auf mehreren über ein Netzwerk verbundenen Computern ausgeführt werden. Verteiltes Rechnen hat gegenüber anderen Algorithmen folgende Vorteile:

1. Seltene Ressourcen können gemeinsam genutzt werden.

2. Verteiltes Rechnen kann die Rechenlast auf mehreren Computern ausgleichen.

3. Sie können das Programm auf dem Computer platzieren, der für die Ausführung am besten geeignet ist.

Unter anderem ist die gemeinsame Nutzung seltener Ressourcen und der Lastenausgleich eine der Kernideen des computerverteilten Rechnens.

Grid Computing

Grid Computing ist eine Art verteiltes Computing. Wenn ein bestimmter Job verteilt ist, muss es sich nicht nur um einen Computer, sondern um ein Computernetzwerk handeln, das an dem Job beteiligt ist. Dieser „Ameisenversetzen“-Ansatz verfügt über starke Datenverarbeitungsfunktionen.

Der Kern des Grid Computing besteht darin, Ressourcen zu kombinieren und zu teilen und die Systemsicherheit zu gewährleisten.

Wie es funktioniert

Verteiltes Rechnen ist eine Form der Informatik, die die ungenutzte Rechenleistung zentraler Prozessoren von Computern im Internet nutzt, um große Rechenprobleme zu lösen. Sehen wir uns unten an, wie es funktioniert:

Suchen Sie zunächst ein Problem, dessen Lösung eine große Menge an Rechenleistung erfordert. Solche Probleme sind in der Regel interdisziplinäre, äußerst anspruchsvolle und wissenschaftliche Forschungsthemen, die dringend von Menschen gelöst werden müssen. Die bekannteren sind:

Lösen komplexerer mathematischer Probleme, wie zum Beispiel: GIMPS (Finden der größten Mersenne-Primzahl).

Recherche, um das sicherste Kryptosystem zu finden, wie zum Beispiel: RC-72 (Passwort-Cracking).

Biopathologische Forschung, wie zum Beispiel: Folding@home (Untersuchung der Proteinfaltung, Missverständnisse, Aggregation und damit verbundener Krankheiten, die dadurch verursacht werden).

Arzneimittelforschung für verschiedene Krankheiten, wie zum Beispiel: United Devices (Suche nach wirksamen Medikamenten gegen Krebs).

Signalverarbeitung, wie zum Beispiel: SETI@Home (Suche nach einer außerirdischen Zivilisation zu Hause).

Früher sollten diese Probleme durch Supercomputer gelöst werden. Allerdings sind die Kosten für den Bau und die Wartung von Supercomputern sehr hoch, was sich eine gewöhnliche wissenschaftliche Forschungsorganisation nicht leisten kann. Mit der Entwicklung der Wissenschaft entstand eine kostengünstige, effiziente und leicht zu wartende Rechenmethode – das verteilte Rechnen!

Mit der Popularität von Computern halten Personalcomputer Einzug in Tausende von Haushalten. Damit einher geht das Problem der Computerauslastung. Immer mehr Computer stehen im Leerlauf und selbst im eingeschalteten Zustand wird das Potenzial der Zentraleinheit bei weitem nicht voll ausgeschöpft. Wir können uns vorstellen, dass ein Heimcomputer die meiste Zeit mit „Warten“ verbringt. Selbst wenn Benutzer ihren Computer tatsächlich verwenden, verrichtet der Prozessor immer noch viel stille Arbeit (er wartet auf Eingaben, führt aber eigentlich nichts aus). Das Aufkommen des Internets hat es möglich gemacht, all diese Computersysteme mit begrenzten Rechenressourcen zu verbinden und anzurufen.

Dann werden einige Probleme vorgeschlagen, die an sich sehr komplex sind, sich aber gut für die Aufteilung in eine große Anzahl kleinerer Rechenteile eignen, und dann wird von einer Forschungseinrichtung unter großem Aufwand ein Rechenserver entwickelt Arbeit und Kunde. Der Server ist dafür verantwortlich, das Berechnungsproblem in viele kleine Berechnungsteile zu unterteilen, diese Teile dann vielen am Netzwerk teilnehmenden Computern zur parallelen Verarbeitung zuzuweisen und schließlich diese Berechnungsergebnisse zu integrieren, um das Endergebnis zu erhalten.

Natürlich mag dies primitiv und schwierig erscheinen, aber da die Anzahl der an der Berechnung beteiligten Teilnehmer und Computer immer weiter zunimmt, wird der Berechnungsplan sehr schnell und hat sich in der Praxis als umsetzbar erwiesen. Derzeit können die Verarbeitungskapazitäten einiger größerer verteilter Computerprojekte die schnellsten Supercomputer der Welt erreichen oder sogar übertreffen.

Sie können sich auch für die Teilnahme an bestimmten Projekten entscheiden, um CPU-Kernverarbeitungszeit zu spenden, und Sie werden feststellen, dass die von Ihnen bereitgestellte CPU-Kernverarbeitungszeit in der Beitragsstatistik des Projekts erscheint. Sie können mit anderen Teilnehmern um die Platzierung Ihres Zeitaufwands konkurrieren oder einer bestehenden Computergruppe beitreten oder eine eigene gründen. Dieser Ansatz eignet sich hervorragend zur Motivation der Teilnehmer.

Da die Zahl privater Teams allmählich zunimmt, haben auch viele große Organisationen (wie Unternehmen, Schulen und verschiedene Websites) begonnen, eigene Teams zu bilden. Gleichzeitig wurde eine große Anzahl von Communities zum Thema verteilte Computertechnologie und Projektdiskussionen gebildet. Die meisten dieser Communities übersetzen und produzieren Nutzungstutorials für verteilte Computerprojekte, veröffentlichen relevante technische Artikel und bieten erforderlichen technischen Support.

Wer kann also bei diesen Projekten mitmachen? Natürlich kann das jeder tun! . Jeder kann jeder auf unserer Website gebildeten verteilten Computergruppe beitreten. Ich wünsche Ihnen viel Spaß im China Distributed Headquarters and Forum.

Beteiligen Sie sich am verteilten Rechnen – der sinnvollsten Option, um Ihren PC voll auszunutzen – laden Sie einfach das entsprechende Programm herunter, und dann wird dieses Programm auf dem Computer mit der Operation mit der niedrigsten Priorität ausgeführt, was fast keine Auswirkungen hat auf die normale Nutzung des Computers. Wenn Sie Ihre Freizeit am Computer nutzen möchten, um etwas Sinnvolles zu tun, warum zögern Sie dann? Handeln Sie jetzt, Ihr unbedeutender Beitrag könnte dazu führen, dass Sie einen großen Eindruck in der Geschichte der Entwicklung der menschlichen Wissenschaft hinterlassen!

BOINC Distributed-Computing-Plattform

BOINC ist die Abkürzung für Berkeley Open Infrastructure for Network Computing, also die Berkeley Open Network Computing Platform.

BOINC ist eine verteilte Computerplattform, die von verschiedenen verteilten Computern gemeinsam genutzt werden kann. Verschiedene verteilte Computerprojekte können das öffentliche Upload- und Download-System, das statistische System usw. von BOINC direkt nutzen, was nicht nur die Koordination zwischen verschiedenen verteilten Computern ins Spiel bringt, sondern auch die Verwaltung und Verwendung verteilter Computer bequemer und benutzerfreundlicher macht.

Das BOINC-Projekt wird von der University of California, Berkeley (U.C. Berkeley) gesponsert.

Das BOINC-Projekt wird von der National Science Foundation gefördert.

BOINC verfügt über ein eigenes Punktesystem, da die Projekte, die auf BOINC ausgeführt werden können, sehr unterschiedlich sind. Beispielsweise dauert die Fertigstellung des Aufgabenpakets (Workunit, kurz WU) von Projekt A auf einer bestimmten Maschine 3 Stunden , während die Ausführung des Aufgabenpakets von Projekt B auf dieser Maschine 30 Stunden dauert. Offensichtlich ist es nicht möglich, die Arbeitslast anhand der Anzahl der WUs zu messen. Ebenso variiert die Maschinenleistung, und es ist noch unmöglicher, die Arbeitslast daran zu messen CPU-Zeit. Das Integralsystem kann den vom Benutzer tatsächlich durchgeführten Berechnungsumfang nur über einen bestimmten Algorithmus ermitteln. In diesem Artikel wird die Integralberechnungsmethode in BOINC erläutert.

Verteiltes Rechnen in China

Laut Statistiken des China Internet Information Center (CNNIC) ist die Zahl der chinesischen Internetnutzer weltweit auf etwa 12 % gestiegen und wächst immer noch schnell. Zu den hier erwähnten chinesischen Internetnutzern gehören Menschen aus Festlandchina, Hongkong, Macao, Taiwan und Überseechinesen.

Verglichen mit der rasanten Entwicklung des Internets in China hat sich Chinas verteiltes Rechnen langsam entwickelt. Meiner Meinung nach können Statistiken über die Zahl der Internetnutzer den Grad der Informatisierung in einem Land nicht sehr objektiv widerspiegeln, aber die Zahl oder der Anteil der Internetnutzer, die an verteilter Datenverarbeitung teilnehmen, kann den Grad der Popularisierung der Wissenschaft in diesem Land deutlich zeigen. In dieser Hinsicht besteht kein Zweifel daran, dass europäische und amerikanische Länder sehr führend sind. In den nordischen Ländern nehmen fast die Hälfte aller Computer an verteilten Computerprojekten teil, was eine erstaunliche Zahl ist. Werfen wir einen Blick auf China und Indien. Obwohl wir über viele der neuesten Technologien verfügen und im Prozess der Netzwerkpopularisierung gute Fortschritte zu machen scheinen, sind wir im verteilten Computing sehr schwach. Schauen wir uns einige Beispiele an:

SETI@home ist das weltweit größte verteilte Computerprojekt. Es ist auch das bekannteste Projekt in China, gemessen an der Anzahl der dortigen Teilnehmer. Es sucht nach Anzeichen außerirdischen Lebens, indem es mithilfe vernetzter Computer Programme herunterlädt, die von Radioteleskopen empfangene Signale analysieren.

Obwohl China beim verteilten Rechnen Fortschritte gemacht hat und Chinas internationale Rangliste von Platz 29 auf 24 gestiegen ist, erledigen unsere chinesischen Benutzer immer noch nur ein Zehntel der Arbeit japanischer Benutzer, während Japan, dieses hochentwickelte Land, dies getan hat weniger Internetnutzer als China. Es scheint auch sehr wichtig zu sein, die Qualität der Internetnutzer zu verbessern und die Popularisierung der Wissenschaft zu fördern. Indien und einige Länder des Nahen Ostens haben ebenfalls ähnliche Probleme, und die mitteleuropäischen Länder schneiden in dieser Hinsicht offensichtlich besser ab. Die von vielen GUS-Staaten bereitgestellte Datenmenge übersteigt die Gesamtmenge der Russischen Föderation.

Folding@home ist ein verteiltes Computerprojekt, das Proteinfaltung, Missverständnisse, Aggregation und die damit verbundenen durch sie verursachten Krankheiten untersucht. Es nutzt vernetztes Rechnen und eine große Menge verteilter Rechenleistung, um den Prozess der Proteinfaltung zu simulieren und uns bei einer Reihe von Studien zu durch Faltung verursachten Krankheiten zu unterstützen.

Die Zahl der Personen, die an diesem Projekt in China teilnehmen, steigt ständig. Ende März 2011 erreichte die Zahl der Benutzer des China 3213-Teams 3.025, mit etwa 190 aktiven Benutzern.

Nehmen Sie an diesem Projekt teil: Das Climateprediction-Projekt nutzt die neuesten Klimavorhersagemodelle, um Berechnungen auf Computern in Haushalten, Schulen und Büros durchzuführen. Die Ergebnisse dieser Berechnungen werden das weltweit größte Wettervorhersagemodell bilden. Das Klima verändert sich und was wir dagegen tun, ist ein wichtiges globales Thema. Dies wird sich auf die landwirtschaftliche Produktion des Menschen, die Wasserressourcen, die Ökosysteme, den Energiebedarf, die Versicherungskosten und viele andere Aspekte auswirken, die eng mit dem Menschen zusammenhängen. Es gibt solide wissenschaftliche Beweise dafür, dass die Erde in den nächsten Jahrhunderten wahrscheinlich wärmer wird, wir haben jedoch keine Möglichkeit abzuschätzen, wie stark die Veränderung sein wird. Wenn Sie teilnehmen, wird es dazu beitragen, klimawissenschaftliche Vorhersagen für das 21. Jahrhundert zu treffen.

China verfügt bereits über viele Computer, von denen viele über eine extrem fortschrittliche Leistung verfügen. Und die meisten von ihnen tippen nur und spielen Folien ab. Das kann man nur als Ressourcenverschwendung bezeichnen.

Aus einer anderen Perspektive ist es nicht schwer, die Kluft zwischen Industrie- und Entwicklungsländern zu erkennen. Wir nennen dieses Phänomen die digitale Kluft. Ein weiteres Phänomen ist ebenso besorgniserregend. Alle verteilten Computerprojekte werden von entwickelten Ländern wie den Vereinigten Staaten, Deutschland, dem Vereinigten Königreich, Japan usw. initiiert. Auch dieser Aspekt vertieft die wissenschaftliche Kluft. Professor Gorham Richard Chelman vom Fachbereich Chemie der Stanford University sagte, dass verteiltes Rechnen den wissenschaftlichen Prozess der gesamten Menschheit beschleunigen werde. Wissenschaftler können Rechenaufgaben bewältigen, an deren Erfüllung sie vorher nie gedacht hätten oder deren Erledigung Jahrzehnte oder Jahrhunderte gedauert hätte. Das stimmt zwar, aber diese Rechnung trägt in gewissem Maße zum wissenschaftlichen Monopol der entwickelten Länder bei.

Einschlägige chinesische Abteilungen haben ebenfalls begonnen, die Bedeutung des verteilten Rechnens zu erkennen, und einige Universitätsprofessoren und Wissenschaftler haben ebenfalls begonnen, sich mit der Wissenschaft des verteilten Rechnens zu befassen, wie etwa CAS@HOME der Chinesischen Akademie der Wissenschaften und das „ Clear Water Project“ der Tsinghua-Universität.

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