Distributed computing

Distributed computing (nl: gedistribueerd rekenen) is een techniek waarbij de taken niet door één enkele computer worden uitgevoerd, maar door een verzameling van genetwerkte computers en lijkt daarmee enigszins op een computer cluster. De verzameling computers kan bestaan uit machines in één ruimte, of uit computers die over de hele wereld zijn verspreid, waarbij gebruik wordt gemaakt van conventionele netwerktechnieken en internet. Het idee is om een grotere totale rekenkracht (verwerkingscapaciteit) te verkrijgen door het combineren van de rekenkracht van de individuele computers. Wanneer in een dergelijk netwerk zeer veel relatief eenvoudige computers beschikbaar zijn kan de beschikbare rekenkracht aanzienlijke proporties aannemen, vergelijkbaar met extreem dure supercomputers.

Distributed computing is met name geschikt voor rekentaken waarbij de hoeveelheid data die tussen de cliënt en de server moet worden verstuurd erg klein is in verhouding tot de rekenkracht die nodig is om de data te verwerken. Ook moet de totale taak kunnen worden onderverdeeld in kleinere taken die geen onderlinge afhankelijkheden hebben.

De PC thuis

Met de opkomst van permanente verbindingen met het internet voor de personal computers van thuisgebruikers is men de techniek ook gaan toepassen in dit segment, waardoor de braakliggende rekenkracht van letterlijk miljoenen PC's voor grote projecten beschikbaar gemaakt kan worden. In dit geval maakt de distributed computing software over het algemeen alleen gebruik van de idle time van een PC. Hierdoor hoeven andere werkzaamheden die met dezelfde PC worden verricht niet langzamer te verlopen.

Aangezien deze distributed computing projecten afhankelijk zijn van door vrijwilligers gedoneerde processorkracht proberen deze projecten vaak zoveel mogelijk rekenkracht te vergaren door het opzetten van statistiekpagina's . Ook is het vaak mogelijk om een team op te zetten zodat er tussen de deelnemers competitie ontstaat om zoveel mogelijk rekenkracht in te zetten voor een bepaald distributed computing project.

Software en ontwikkeling

Vaak wordt voor één bepaald distributed computing project eigen specifieke software ontwikkeld, maar er zijn inmiddels ook projecten die een soort algemene software omgeving bieden die het deelnemen aan verscheidene projecten (quasi) tegelijk mogelijk maakt en waarmee ook doorgerekend kan worden als één project even geen nieuw rekenwerk aanlevert.

De eerste poging op dit gebied was Distributed.net (Projectpagina), waarmee deelgenomen kan worden aan een paar deelprojecten. Eén ervan is het vinden van complexe optimal Golomb Rulers. Een ander project is encryptie van een code bestaande uit 2 ⁷² cijfers (RC5-72) waarmee wat prijzengeld is te winnen.

Ook de universiteit van Californië (Berkeley) ontwikkelde een dergelijk systeem in de vorm van de open source software BOINC (Berkeley Open Infrastructure for Network Computing). Dit werd onder andere gebruikt voor het populaire SETI@Home en diens opvolger.

Toepassing

Er kunnen verschillende redenen zijn om distributed computing toe te passen:

De taken zijn dusdanig complex dat uitvoeren op de snelste computers te lang duurt. Tijdwinst kan dan gerealiseerd worden door een taak op te delen in kleinere deel-taken (liefst zo onafhankelijk mogelijk van elkaar), en die vervolgens via een verdeelsysteem te verdelen over de deelnemende computers.
Kwetsbaarheid: computers die in één ruimte staan worden gemakkelijker getroffen door een storing, zoals uitval van elektriciteit, brand, terreur, en dergelijke. Door de rekenkracht te verspreiden over verschillende locaties zal bij een storing in de meeste gevallen slechts een deel van de rekenkracht uitvallen.
Donatie: voor een aantal projecten is het mogelijk om ongebruikte verwerkingscapaciteit te laten gebruiken voor goede doelen. Zodra de computer niet of nauwelijks gebruik maakt van de CPU wordt de rekenkracht ingezet voor die taak. Voorbeelden zijn bijvoorbeeld het onderzoek naar buiten-aardse intelligentie (SETI genoemd), of voor onderzoek naar AIDS-medicijnen.

Voorbeelden

Enkele algemene voorbeelden van het soort projecten waarbij de techniek wordt ingezet:

Wetenschappelijk:
- zoeken naar geneesmiddelen
- onderzoek naar het klimaat
- zoeken naar buitenaards leven (SETI)
- zoeken naar zwarte gaten

Wiskundig:
- zoeken naar Optimal Golomb Ruler
- zoeken naar priemgetallen
- testen van nieuwe encryptietechnologie
- testen van de veiligheid van encryptiecodes

Populaire specifieke projecten

Naaste de geïntegreerde projecten zoals Distributed.net en BOINC zijn er een groot aantal populaire specifieke projecten waar vrijwilligers aan kunnen deelnemen:

Medisch:

Community TSC is een project dat zoekt naar een medicijn voor de dodelijke kinderziekte Tuberous Sclerosis Complex.
D2OL heeft als doel medicijnen te vinden voor de ziektes ebola, miltvuur (antrax), pokken (smallpox), SARS en malaria. De 5 meest besmettelijke ziektes op aarde.
Find A Drug is een non-profit project dat onderzoek doet naar medicijnen voor meerdere ziektes zoals onder andere: HIV, Kanker, Multiples Sclerosis, Malaria, Creutzfeldt Jacobs en Luchtweg Aandoeningen.
Folding@Home tracht, in navolging van het eerdere Distributed Folding, door het simuleren van het vouwen van de proteïne te begrijpen waarom ziekten zoals Alzheimer ontstaan zodat er een behandeling kan komen.
United Devices is het grootste commerciële distributed computing netwerk en doet o.a aan kankeronderzoek.

Wiskundig:

GIMPS (projectpagina) zoekt naar Mersenne priemgetallen.
Seventeen or bust tracht 17 priem getallen te vinden, om het Sierpinski probleem op te lossen. Tot nu toe zijn 9 priemgetallen reeds gevonden en zijn er nog 8 te gaan.

Overige:

DPAD is een non-profit project dat onderzoek doet naar Neutrino's.
SETI@home zoekt naar buitenaards leven.

Externe links