Введение. В последние годы быстрое развитие получили технологии организации распределенной обработки информации и высокопроизводительных вычислений

В последние годы быстрое развитие получили технологии организации распределенной обработки информации и высокопроизводительных вычислений. Одним из классов таких технологий являются грид-технологии - инфраструктурные технологии промежуточного слоя, предоставляющие возможность интеграции вычислительных и информационных ресурсов глобальных сетей для решения сверхсложных и ресурсоемких задач вычислительного характера и/или обработки информации. Грид-инфраструктуры являются разновидностью распределенных параллельных систем, определяемых наборами открытых стандартов и протоколов, и служащих для обеспечения доступа к данным, вычислительным мощностям, средам хранения и широкому набору других ресурсов, доступных при помощи Интернета.

Грид-инфраструктуры разнообразны по своему функциональному назначению. Большой класс грид-технологий составляют вычислительные гриды, ориентированные на распределенные вычисления с целью образования «виртуального суперкомпьютера» из большого числа компьютеров, связанных друг с другом посредством сети и работающих совместно при решении сложных задач, требующих значительных вычислительных и информационных ресурсов. В e-science все более широкое применение находят информационные гриды, обеспечивающие доступ к неоднородным, распределенным репозиториям данных большого объема наряду с разделяемым доступом к другим видам ресурсов, включая вычислительные.

Представленная работа акцентирует внимание на актуальности создания целостной системы подготовки профессиональных кадров в сфере грид-технологий и распределенного компьютинга. В качестве первоочередной задачи коллективом авторов предпринята разработка соответствующей магистерской программы в рамках направления 010300 «Фундаментальная информатика и информационные технологии – ФИИТ». Рассмотрены первые результаты работы в данном направлении.

1. Актуальность и основные шаги создания
системы грид-образования

В настоящее время происходит стремительное развитие технологий грид с целью создания согласованной, открытой и стандартизованной технологической среды, обеспечивающей гибкое, безопасное, скоординированное совместное использование вычислительных ресурсов глобальной сети для решения сложных и ресурсоемких задач в важнейших областях современной науки и техники.

Различают следующие классы грид [1-18]: Computational Grid - грид ориентированный на распределенные вычисления, Data Grid - грид ориентированный на обработку больших потоков данных, Informational Grid - грид ориентированный на интеграцию крупных распределенных хранилищ (OGSA-DAI), в подобных архитектурах используется централизованный реестр, хранящий метаданные всех сервисов и распределенных хранилищ, Hybrid Grid - грид сочетающий в себе как Computatuinal/Data Grid так и Informational Grid, Semantic Grid - это любой из описанных типов грид-архитектур в котором описывается семантика ресурсов (интерфейсы, характеристики производительности, особенности безопасности).

Сейчас уже можно утверждать, что освоение грид-инфраструктуры является важным фактором развития ряда наукоемких приложений, для которых требуются высокопроизводительные вычисления и массовая обработка информации. Однако создание распределенных грид-приложений относится к наукоемким задачам и является существенно более сложным процессом по сравнению с созданием обычных последовательных программных систем. В связи с этим весьма актуальным становится задача развертывания системы подготовки высокопрофессиональных кадров в области распределенных вычислений и грид-технологий в рамках существующей системы высшего профессионального образования.

Анализ федеральных государственных образовательных стандартов (ФГОС) нового поколения показал, что наиболее адекватной учебно-методической платформой для построения системы грид-образования являются направления, разработанные факультетов вычислительной математики и кибернетики МГУ имени М.В. Ломоносова:

· 010400 - Прикладная математика и информатика

· 010300 Фундаментальная информатика и информационные технологии – ФИИТ (до 2010 года «Информационные технологии»).

Указанные направления позволяют построить полную уровневую систему подготовки, включающую как уровень бакалавра (в виде профиля), так и уровень магистра (магистерская программа). При этом магистерская подготовка в данном случае имеет более весомое значение, как с точки зрений конечных целей обучения (подготовка высокопрофессиональных креативных кадров), так и в плане полноты объема знаний для подготовки профессионалов данной направленности. Поэтому в качестве первоочередной задачи авторами ставится цель разработки и внедрения в учебную практику магистерской программы, получившей название «Высокопроизводительные распределенные технологии и ГРИД».

К основным шагам решения этой задачи следует отнести следующее:

· создание учебно-методического обеспечения (спецификаций объема знаний, учебных программ, учебных курсов и практических занятий, УМК и пр.);

· создание учебной грид-инфраструктуры, полигона GRID-EDU;

· развертывание программного обеспечения промежуточного слоя (middleware) и разработка средств унифицированного доступа к грид-сервисам разного класса грид-инфраструктур;

· применение технологий электронного обучения, организация учебных процессов для классической и смешанных форм обучения.

Кратко рассмотрим решения, разработанные при реализации указанных выше шагов.