กริดคอมพิวติ้ง (Grid Computing)

        การประมวลผลแบบกริดหรือ (Grid Computing) เป็นเทคโนโลยีเกิดใหม่ในโลกของเครือข่ายที่ใช้หลักการของการประมวลผลแบบขนาน ซึ่งจะให้ประโยชน์ที่เห็นได้ชัดเจน แต่ไม่ใช่ว่าแอพพิเคชั่นทุกอย่างจะให้ประโยชน์จากการประมวลผลแบบกริดได้ นอกจากนี้ ยังมีประเด็นต่างๆที่ต้องพิจารณาซึ่งรวมทั้งถึงการรักษาความปลอดภัย การจัดการทรัพยากรและแม้แต่การเมืองภายในสำนักงาน

ที่มาของกริด

        เทคโนโลยีการประมวลผลแบบกริดจะใช้วิธีรวมศักยภาพจากเครื่องที่อยู่แยกกันตามที่ต่างๆเข้าด้วยกัน เพื่อสร้างเป็นเวอร์ชวลซูปเปอร์คอมพิวเตอร์ขึ้น ผลลัพธ์ที่ได้จะอยู่ในรูปของผลรวมแห่งทรัพยากรในการประมวลผลตัวเดียวที่ให้ศักยภาพทางการทำงานประมวลผลที่ลำพังเครื่องเดี่ยวๆ แต่ละเครื่องไม่สามารถทำได้ ดังนั้นในเชิงของเทคโนโลยีของกริด แม้คุณจะนั่งทำงานกับแอพพิเคชั่นอยู่ที่กรุงเทพแต่แอพพิเคชั่นที่คุณใช้อยู่นั้นอาจจะใช้คอมพิวเตอร์ที่อยู่ที่เชียงใหม่และภูเก็ตเป็นตัวประมวลผล การใช้กริดในปัจจุบันจะมีอยู่ด้วยกันสองวัตถุประสงค์หลัก คือเพื่อการวิจัยหรือเพื่อการใช้งานระดับองค์กร โดยเทคโนโลยีกริดที่เน้นทางการวิจัยจะพบเห็นได้ตามมหาวิทยาลัยและห้องทดลอง ซึ่งมักจะมีการเชื่อมต่อทรัพยากรทางการประมวลผลและเครื่องมือทางวิทยาศาสตร์เข้าด้วยกัน เพื่อให้ผู้มีส่วนร่วมสามารถแชร์พลังงานประมวลผลระดับสูงและทำงานร่วมกันในการทดลองได้ โดยส่วนใหญ่จะใช้ซอฟต์แวร์โอเพ่นซอร์ส  และทุนงบประมาณจากรัฐบาลตัวอย่างหนึ่งที่น่าสนใจก็คือ โครงการ TeraGrid (http://www.teragrid.org) ซึ่งเชื่อมโยงหน่วยประมวลผลของสถาบันการศึกษาและศูนย์วิจัยห้าแห่งผ่านไฟเบอร์ออพติกขนาดขนาด 40 Gbit/sec โดยมีการประมาณกันว่าโครงการ Tera Grid จะมีพลังประมวลผลถึง 20 Teraflop (เทระฟล็อปเท่ากับหน่วยประมวลผลจุดทศนิยมหนึ่งพันล้านตัวต่อวินาที) เทคโนโลยีกริดเพื่อการวิจัยดำเนินการไปอย่างซับซ้อน โดยผู้มีส่วนร่วมทุกฝ่ายต้องพิจารณาโพรโตคอลที่ใช้ในการติดต่อสื่อสาร และซอฟต์แวร์ที่จะทำให้เกิดระบบปฏิบัติและแอพพิเคชั่นที่แตกต่างกัน โดยทุกฝ่ายต้องเห็นชอบร่วมกันในเรื่องของข้อตกลงในเรื่องการให้บริการ และการแชร์ทรัพยากร การักษาความปลอดภัยและที่สำคัญเทคโนโลยีกริดเพื่อการวิจัยมีค่าใช้จ่ายที่สูงมากด้วย ดังเช่นโครงการ Tera Grid ที่ได้กล่าวมานั้น ได้เงินรับทุนสนับสนุนจาก   National Science Foundation ไปแล้วถึง 100 ล้านดอลลาร์

การใช้งานกริดระดับระดับองค์กร

        ถึงแม้ว่าการประมวลแบบกริดจะเกิดมาในห้องวิจัย แต่ผู้ใช้งานระดับองค์กรก็ได้ปรับใช้เทคโนโลยีนี้ด้วยเช่นกัน เนื่องจากมองว่าการประมวลผลแบบกริดเป็นหนทางในการกระจายแพลตฟอร์มโอเอสและฮาร์ดแวร์แล้วเปลี่ยนให้กลายเป็นองค์กรประกอบแบเวอร์ชวลตัวเดียว ที่ให้ผลลัพธ์โดยรวมต่ำกว่าศักยภาพที่มี  โดยข้อเท็จจริงขององค์กรก็คือพีซีและเซิร์ฟเวอร์วินโดว์ส ถูกใช้ประโยชน์ราว 5 เปอร์เซ็นต์ เซิร์ฟเวอร์ยูนิกซ์ถูกใช้ประโยชน์ 15 เปอร์เซ็นต์ และแม้แต่เมนเฟรมไอบีเอ็มเองก็ถูกยังใช้ประโยชน์เพียง 65 เปอร์เซ็นต์เท่านั้น เทคโนโลยีกริดจึงเก็บรวบรวมทรัพยากรที่ไม่ได้ใช้งานเหล่านี้เข้าด้วยกันแล้วจำลองให้คล้ายเป็นคอมพิวเตอร์ขนาดใหญ่เครื่องหนึ่ง การทำโชลูชันลักษณะนี้ช่วยลดความจำเป็นต้องซื้อฮาร์ดแวร์ใหม่ ในขณะเดียวกันก็ให้ผลตอบแทนจากการลงทุน (Return on Investment : ROI) คืนจากอุปกรณ์ที่มีอยู่ในมือได้มากขึ้น

        รูปแบบการใช้งานกริดในระดับองค์กรที่กำลังเติบโตและมีค่าใช้จ่ายน้อยกว่าก็คือการประมวลผลแบบกระจาย ซึ่งใช้วิธีการดึงแหล่งทรัพยากรคอมพิวเตอร์ที่กระจายกันอยู่ตามที่ต่าง ๆ มาผูกเข้าด้วยกันให้เกิดเป็นพูลของพลังงานในการประมวลผลพูลหนึ่ง โดยหลักการก็คือแทนที่จะนำซูเปอร์คอมพิวเตอร์ประสิทธิภาพสูงจำนวนหนึ่งมาเชื่อมโยงกัน เราจะหันมาใช้เดสก์ทอปพีซีจำนวนหลายพันตัวเพื่อสร้างพลังงานในการประมวลผลปริมาณมหาศาลแทน กริดในรูปแบบนี้จะให้องค์ประกอบที่สามารถแยกทำงานเป็นชิ้น ๆ ได้ และให้คอมพิวเตอร์นับพัน ๆ ตัวทำงานขนานกันเป็นกลุ่มได้

โซลูชันที่มี

        องค์กรสามารถใช้งานเทคโนโลยีกริดไปพร้อม ๆ กับทรัพยากรแบบโอเพนซอร์ส อย่างเช่น Globus ของ Globus Alliance (http://www.globus.org/) ซึ่งเป็นกลุ่มซอฟต์แวร์และบริการที่ทำให้กริดและแอพพลิเคชันกริดสามารถทำงานได้ หรือเลือกข้อเสนอทางฮาร์ดแวร์ ซอฟต์แวร์ และบริการทางการค้าจากตลาดที่กำลังเติบโตอยู่ในปัจจุบัน IBM, HP และ Sun Microsystems เป็นผู้ค้ารายใหญ่ที่สุดในแวดวงเทคโนโลยีกริด โดยผู้ค้าเหบ่านี้พัฒนาฮาร์ดแวร์ของพวกเขาให้ใช้งานในรูปแบบของกริดได้รวมทั้งยังได้เสนอแพ็กเกจซอฟต์แวร์และบริการที่ช่วยให้องค์กรเริ่มต้นกับการประมวลผลแบบกริด และจัดการระบบหลังเริ่มทำงานแล้ว

        นอกจากนี้ ผู้ค้ารายใหญ่ยังได้จับมือเป็นพันธมิตรกับผู้ให้บริการซอฟต์แวร์ขนาดเล็กกว่าที่พัฒนากริดมิดเดิลแวร์ ซึ่งเป็นซอฟต์แวร์เอเจนต์ที่อยู่ภายในฮาร์ดแวร์ต่างชนิดกัน ประกอบด้วยเดสก์ทอป เวิร์กสเตชัน เซิร์ฟเวอร์ คลัสเตอร์ประมวลผล และเมนเฟรม โดยมิดเดิลแวร์ เอเจนต์เหล่านี้จะติดต่อสื่อสารกับเซิร์ฟเวอร์หลัก เพื่อทำหน้าที่รายงานประเภทของระบบปฏิบัติการ เมโมรีที่มีให้ได้ความเร็วของโพรเซสเซอร์ และระดับของพลังประมวลผลที่มีให้ได้ในปัจจุบัน นอกจากนี้ เอเจนต์บางตัวยังได้ให้ฟังก์ชันในการรักษาความปลอดภัยด้วย เช่น มีระบบตรวจสอบตัวตนผ่านลายเซ็นดิจิตอล เป็นต้น

        เซิร์ฟเวอร์หลักจะทำหน้าที่แตกข้อมูลแอพพลิเคชันไปยังเครื่องที่ว่างโดยเซิร์ฟเวอร์จะมีขีดความสามารถในการติดตามกระบวนการของแต่ละชิ้นส่วนข้อมูล ดังนั้นถ้าจู่ๆ เครื่องใช้งานไม่ได้หรือออฟไลน์ไปเซิร์ฟเวอร์หลักจะสามารถกระจายข้อมูลไปยังคอมพิวเตอร์เครื่องอื่นแทน ประโยชน์ที่จะได้รับก็คือความเร็วในการประมวลผลมากขึ้นจากเครื่องขององค์กร เนื่องจากพลังในการประมวลผลที่เพิ่มขึ้นของกริดส่งผลให้แอพพลิเคชันทำงานเร็วขึ้น และส่งมอบผลลัพธ์ได้เร็วกว่า

ระวังกับดักของกริด

        ประโยชน์ของการประมวลผลแบบกริดนั้นมีอยู่จริง แต่กริดยังคงเป็นเทคโนโลยีเฉพาะด้าน การประมวลผลแบบกริดนั้นจะเหมาะสมที่สุดสำหรับธุรกิจที่มีการใช้พลังประมวลผลประสิทธิภาพสูงอยู่แล้ว อย่างเช่นสถาบันการเงินบริษัททางการแพทย์ และผู้ผลิตรถยนต์หรือเครื่องบิน  ซึ่งคุณค่าในเชิงธุรกิจเองยังไม่ได้มีมากพอที่จะทำให้ธุรกิจเกิดโซลูชั่นกริดสำหรับฟังก์ชั่นทั่วไปทางธุรกิจ เหตุผลข้อหนึ่งนั้นมาจากตัวแอพพิเคชั่นต้องสามารถดึงเอาข้อดีของการประมวลผลแบบขนานมาใช้ได้นั่นคือ การคำนวณต้องถูกแบ่งออกเป็นชิ้นเล็กๆที่สามารถกระทำไปพร้อมๆกันบนโพรเซสเซอร์ที่แตกต่างกันแต่ถ้าการทำงานขึ้นอยู่กับจำนวนข้อมูลที่ถูกประมวลผลก่อนที่จะทำงานทั้งหมดจะดำเนินเนินการต่อไป การทำงานลักษณะนี้ก็อาจจะไม่ได้เป็นงานที่เหมาะสมกับการประมวลผลแบบกริด แนวโน้มการใช้งานกริดที่เป็นไปได้อย่างหนึ่งก็คือการจัดการระบบเนื่องจากในขณะที่ผู้คนแชร์ทรัพยากรร่วมกัน พวกเขาก็ต้องการจัดการอย่างมีประสิทธิภาพความต้องการนี้จะเป็นจริงมากขึ้น เมื่อโซลูชั่นกริดครอบคลุมแผนกหลายแผนก  แต่ละแผนกต้องการความมั่นใจว่าพวกเขาจะได้ผลลัพธ์จากกริดมากเท่าที่เทคโนโลยีมีให้ อย่างไรก็ตาม องค์กรต้องใส่ใจเป็นพิเศษในเรื่องของลิขสิทธิ์การใช้งานซอฟต์แวร์โดยเฉพาะประเด็นที่ว่าผู้ค้าแอพพลิเคชันจะคิดค่าใช้จ่ายสำหรับแอพพลิเคชันที่อาจจะกระจัดกระจายไปทั่วอุปกรณ์นับร้อยนับพันตัวและมีการใช้งานร่วมกันที่ส่วนกลางได้อย่างไร

        ไลเซนส์เป็นเรื่องที่สำคัญ เพราะอาจจะทำให้ข้อดีในเรื่องแนวโน้ม การประหยัดค่าใช้จ่ายของกริดหมดไปเลยก็ได้ เพราะแม้ว่าการใช้ เดสก์ทอปในสภาพแวดล้อมของกริดทำให้คุณสามารถเพิ่มขุมพลังทำงานได้โดยแทบจะไม่มีค่าใช้จ่ายอะไร แต่ถ้าคุณต้องจ่ายค่าลิขสิทธิ์แอพพลิเคชันจำนวนมากแล้วคุณก็จะเสียเงินไปกับส่วนซอฟต์แวร์มากกว่า ส่วนฮาร์ดแวร์ซึ่งนี่เป็นจุดเสี่ยงที่ทุกคนจำเป็นต้องพิจารณาอย่างรอบคอบ

ความปลอดภัยของกริด

        ประเด็นอื่นที่ต้องพิจารณายังประกอบด้วยเรื่องของการรักษาความปลอดภัย โดยเฉพาะภัยคุกคามต่อทรัพย์สินทางปัญญา แต่เดิมการประมวลผลประสิทธิภาพสูงจะทำงานบนเครื่องที่เข้าถึงได้ยากและมีการควบคุมน้อย แต่เมื่อคุณเริ่มนำระบบมาเชื่อมต่อทรัพยากรที่ใช้งานทั่วไป เช่นพีซีของพนักงานขายคุณก็ต้องระแวดระวังมากขึ้น เพราะคุณไม่สามารถปล่อยให้ข้อมูลไปทุกที่ที่มีความเสี่ยงได้

        ผลิตภัณฑ์ของผู้ค้าส่วนใหญ่จะยึดวิธีการตรวจสอบลายเซ็นดิจิตอลในการตรวจสอบตัวตนของอุปกรณ์บนระบบกริดโซลูชันจำนวนมากยังได้ใช้ประโยชน์ของกรอบการทำงานในการรักษาความปลอดภัยที่พัฒนาขึ้นสำหรับเว็บเซอร์วิสในการตรวจสอบตัวตนเอเจนต์และเข้ารหัสข้อมูล

        การรักษาความปลอดภัยให้กับเซิร์ฟเวอร์ที่จัดการคอมพิวเตอร์ในระบบกริดเป็นเรื่องสำคัญด้วยเช่นกัน หลายครั้งที่เซิร์ฟเวอร์เหล่านี้จะพับลิชแอดเดรสไปอย่างสาธารณะ เพราะมีการส่งและรับข้อมูลจากเอเจนต์ที่กระจายไปตามพื้นที่ การทำเช่นนี้เท่ากับเปิดช่องตัวเองสู่การบุกรุก และการโจมตีแบบ Denial of Service (DoS) ซึ่งในเรื่องนี้ผู้เชี่ยวชาญแนะนำว่าองค์กรควรนเซอร์วิสที่ไม่จำเป็นออก และจับตาดูเครื่องลักษณนี้เป็นพิเศษ

        ปัจจัยสุดท้ายเป็นปัญหาในเรื่องของคน โดยเจ้าของเครื่องอาจจะไม่เต็มใจที่จะให้ทรัพยากรในการประมวลผลของเขากลายเป็นสมบัติส่วนรวมที่ทุกคนสามารถใช้ได้ ซึ่งในเรื่องนี้ องค์กรจะต้องหาทางกระตุ้นความรู้สึกในการแบ่งปันทรัพยากรร่วมกันระหว่างพนักงาน

มาตรฐาน

        สถาบันสองแห่งกำลังนำหน้าการพัฒนามาตรฐานกริด นั่นคือ Globus Alliance และ Global Grid Founm (GGF, http://www.gridfounm.org/) ซึ่งสร้างกลุ่มของมาตรฐานเปิดสำหรับเทคโนโลยีกริดและแอพพลิเคชันโดย GGF ประกอบด้วยสถาบันการศึกษา หน่วยงานวิจัย และบริษัททั้งขนาดใหญ่และเล็ก แรงผลักดันหลักของ GGF ประกอบด้วย Open Grid Services Architecture (OGSA) และ Open Grid Services Infrastructure (OGSI) โดย Globus และ GGF ได้ร่วมกันพัฒนา Globus toolkit 3.0 ที่รวมการอ้างอิงการอิมพลีเมนต์ของมาตรฐาน OGSA/OGSI

        โครงสร้างพื้นฐานกริดยังได้รวมมาตรฐานเว็บเซอร์วิสเพื่ออำนวยความสะดวกในการติดต่อสื่อสารระหว่างทรัพยากรที่แตกต่างกัน โดยในปัจจุบันผู้ค้าบางรายได้ใช้โพรโตคอลเว็บเซอร์วิสในผลิตภัณฑ์ของพวกเขาแล้วประกอบด้วย Simple Object Access Protocol (SOAP) สำหรับติดต่อสื่อสาร และ Web Services Description Language (WSDL) สำหรับนิยามบริการ

อนาคตของกริด

        ในขณะที่การประมวลผลแบบกริดอาจจะเป็นวิวัฒนาการก้าวต่อไปในโลกวิทยาการคอมพิวเตอร์ แต่กริดยังไม่ใช่สิ่งที่จะสามารถทำการประมวลผลประสิทธิภาพสูงได้ในทุกเรื่องมีการคำนวณบางอย่างที่ยังคงต้องกระทำบนซูเปอร์คอมพิวเตอร์เท่านั้น เช่น การจำลองสภาพอากาศ การทดลองพลังงานฟิสิกส์ระดับสูง และการคำนวณอย่างหนักหน่วงอื่น ๆ ที่ต้องการโครงสร้างพื้นฐานในการติดต่อสื่อสารที่แข็งแกร่งของซูเปอร์คอมพิวเตอร์

        อย่างไรก็ตาม แนวโน้มของประสิทธิภาพและประโยชน์ใช้งานของการประมวลผลแบบกริดเป็นเรื่องยากที่จะปฏิเสธได้เมื่อเทคโนโลยีถึงจุดอิ่มตัวมาตรฐานเป็นจริงและแอพพลิเคชันใหม่เกิดขึ้นการประมวลผลแบบกริดจะ กลายเป็นสิ่งที่แพร่หลายทั่วไปในองค์กรเช่นเดียวกับเทคโนโลยีอินเทอร์เน็ต ในขณะที่ผู้ค้าเริ่มปูทางตลาดการประมวลผลแบบกริด องค์กรก็อาจจะอยู่ในช่วงของการศึกษาข้อมูลแน่นอนว่า แนวปฏิบัติที่ดีที่สุดยังคงเป็นการอย่าเชื่อในคำโฆษณาร้อยเปอร์เซ็นต์ แต่ก็ไม่ควรปฏิเสธเสียทั้งหมด

        อนาคตของการประมวลผลแบบกริดจะเป็นเช่นไรนั้นยังไม่มีใครรู้แน่ ในส่วนของระบบดาต้าเบส  ขณะนี้ ไมโครซอฟท์ยังไม่ได้กล่าวถึงการประมวลผลแบบกริดใน SQL  server ของเขา  ในขณะที่ทางออราเคิลพูดอยู่ตลอดเวลาถึงขีดความสามารถของการประมวลผลแบบกริดในระบบฐานข้อมูลเวอร์ชั่นถัดไป  คือ  Oracle  10g  โดยข้อมูลในเว็บไซต์ของออราเคิลกล่าวถึงประโยชน์ของการประมวลผลแบบกริดที่ช่วยลดค่าใช้จ่ายของระบบไอที  ด้วยการทำคลัสเตอร์เซิร์ฟเวอร์เข้าด้วยกันให้ทำตัวเหมือนเป็นคอมพิวเตอร์ขนาดใหญ่ตัวเดียวที่สามารถ ย้ายทรัพยากรเซิร์ฟเวอร์ระหว่างแอพพลิเคชั่นได้แบบไดนามิก  ตามความต้องการ  ทางออราเคิลได้ยืนยันว่าการประมวลผลแบบกริด  จะให้ประสิทธิภาพและขีดความเชื่อถือได้สูงในค่าใช้จ่ายที่ต่ำกว่า  อย่างไรก็ตาม  ข้อจำกัดทางฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์ทำให้การประมวลผลแบบกริดยังเป็นของร้อนที่องค์กรส่วนใหญ่ไม่สามารถสัมผัสได้ในตอนนี้

        ในทางทฤษฎีการประมวลผลแบบกริดสามารถรวมกลุ่มของเซิร์ฟเวอร์โพรเซสเซอร์คู่ที่มีราคาไม่แพงให้กลายเป็นกริด  8   หรือ  16  ซีพียู  เพราะในปัจจุบันการซื้อเซิร์ฟเวอร์โพรเซสเซอร์คู่แปดตัวจะถูกกว่าการซื้อเซิร์ฟเวอร์  16  ซีพียูตัวเดียว  หลักการใช้งานก็คือถ้าเมื่อใดที่ดาต้าเบสเซิร์ฟเวอร์  4  ซีพียูของคุณเริ่มทำงานช้าแล้ว คุณก็เพียงแต่เพิ่มเซิร์ฟเวอร์ตัวใหม่อีกตัวหนึ่ง  แล้วกริดจะกระจายพลังงานและการจัดการทรัพยากรระหว่างเซิร์ฟเวอร์สองตัวนี้ให้คุณเอง  ซึ่งรูปแบบนี้เรียกว่า  scale out

        เมื่อ  SQL  Server  2000  ออกมาในครั้งแรก  ไมโครซอฟท์ได้กล่าวว่าโซลูชั่นแบบ  scale  out  เป็นคำตอบสำหรับขีดความสามารถในการปรับขนาดแบบไฮเอนด์  แต่การสนับสนุนในเรื่องนี้ก็เริ่มซาลงหลังจากพบว่าโซลูชั่น scale  out  เป็นเรื่องยากที่จะได้มา  เนื่องจากดาต้าเบสกริดเป็นเรื่องที่ซับซ้อนมากกว่ากริดสำหรับแอพพลิเคชันชนิดอื่น เพราะการล็อคข้อมูลควบคุมทรานส์แอ็กชันและจัดการคำสั่งจะเป็นเรื่องที่ทำให้มีประสิทธิภาพได้ยากผ่านระบบกริดของดาต้าเบสโหนด

        เชื่อว่า scale  out  จะกลายเป็นรูปแบบที่มีการใช้งานกันทั่วไปในโลกการประมวลผลดาต้าเบส  แต่การประมวลผลแบบกริดอย่างแท้จริงสำหรับผู้ใช้งานดาต้าเบสนั้นยังคงอยู่อีกไกลอย่างไรก็ตามผู้ใช้งาน  SQL  Server  จะตัดสินใจเลือกได้ยากถ้า  Oracle  สามารถให้โซลูชันการประมวลผลแบบกริดแซงหน้าไมโครซอฟท์ไปได้

แหล่งข้อมูล

- Globus Alliance (http://www.globus.org/) และ Global Grid Forum (http://www.ggf.org/)

- www-1.ibm.com/grid/

- "Internet Computing and the Emerging Grid" (www.nature.com/nature/webmatters/grid/grid.html)