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Grid Computing 

Lupe Schneller klicken als der eigene Finger

Viele Medien haben das «Grid» entdeckt – das so genannte superschnelle Internet. Ist das alles nur ein Hype oder stehen wir wirklich kurz vor dem schnellsten Netz aller Zeiten? Burkhard Schröder weiß Näheres.

Web 2.0 war gestern. Morgen wird das Grid sein, wenn man den zahlreichen aktuellen Berichten nationaler und internationaler Medien glauben darf, das schnellste Internet aller Zeiten. Datenbanken sollen damit in nur wenigen Sekunden aus dem Netz geladen werden können. Journalisten sehen in nicht allzu ferner Zeit Film-Downloads in Sekundenbruchteilen. Seltsam, dabei ist das Grid doch eigentlich ein alter Hut.

Vor zehn Jahren wurde der Begriff erfunden und seither gilt als Grid die Struktur vieler vernetzter Computer, die ortsunabhängig Ressourcen miteinander teilen. Das Ganze soll mehr sein als die Summe der Teile. «Power Grid» heißt beispielsweise das US-amerikanische Stromnetz. Die Metapher ist bewusst gewählt: Strom kommt aus der Steckdose, aber niemand weiß genau, wer ihn wie aufbereitet hat.

Und so soll es künftig auch mit der Rechnerleistung geschehen: Viele Computer speisen ihre Kapazität in einen Pool. Hat einer von ihnen gerade wenig zu tun, kommt seine potenzielle Leistung anderen zu Gute, die dem Grid angeschlossen sind.

Die Prozessoren von Großrechnern sind nicht immer voll ausgelastet, während die Anwender nur einzelne Programme nutzen. Wenn man diesen Überschuss an «Kraft» intelligent verteilte und koordinierte, würden alle davon profitieren. Damit könnte auch die Geschwindigkeit des Datennetzes in ungeahnte Dimensionen vorstoßen. Braucht man heute einen halben Tag, um den gesamten Inhalt einer handelsüblichen Festplatte zu verschicken, könnte das in naher Zukunft mit Grid-Computing in Sekunden geschehen.

Grid in der Forschung
Die schnellen Super-Computer, die man für einen Grid benötigte, gibt es schon. Sie werden zumeist von Wissenschaftlern genutzt. Mediziner, vor allem Bioinformatiker, müssen zum Beispiel Algorithmen für die Vorhersage von Proteinstrukturen finden.

Die Universität von Michigan verwaltet dazu das Predictor@home-Projekt, das Dutzende von Großcomputern verteilt rechnen lässt. Das Grid Einstein@Home lässt viele hyperschnelle Computer gemeinsam nach Gravitationswellen von Pulsaren suchen. Die Universität von Oxford hat das ClimatePrediction.net initiinert: Dort wird nach den Ursachen der globalen Erwärmung geforscht und versucht, das Klima über Jahrzehnte vorauszuberechnen. Auch die Klimaforscher haben sich für ein Grid entschieden, weil es die Kosten entscheidend dämpft.

Seti und Second Life
Das bekannteste Beispiel für Grid-Computing ist das Seti@home-Projekt: Die «Suche nach außerirdischer Intelligenz zu Hause» vernetzt Tausende von Computern weltweit - koordiniert von der kalifornischen Universität Berkeley; Privatleute können sich mit ihren Computern beteiligen.

Auch die virtuelle Welt von Second Life wird von den Betreibern Grid genannt: Hunderte von Rechnern, über mehrere Bundesstaaten verstreut, koordinieren ihre Speicher so, dass der Datenstrom, der beim Nutzer das Gefühl der Dreidimensionalität erzeugt, konstant fließt.

Von HTTP zum Grid
Das Internet vernetzte in den achtziger Jahren Daten und zahllose Rechner auf der Basis eines Standards für die Art und Weise der Datenübertragung - dem Hypertext Transfer Protocol (HTTP). Das World Wide Web schuf am Ende des letzten Jahrtausends eine massentaugliche grafische Oberfläche mit Hyperlinks und Multimedia-Elementen.

Das Web 2.0 ermöglichte riesige soziale Netzwerke im Internet. Internet-basierte Tauschbörsen für Dateien wie Filesharing-Dienste oder Peer-to-Peer-Netzwerke sind die Vorstufe zum Grid-Computing.

Dezentralen Netzen wie Gnutella oder hierarchischen wie Napster ist eines gemeinsam: Alle beteiligten privaten Computer stellen Speicherplatz für Dateien zur Verfügung, auf den alle anderen bei Bedarf zugreifen können, die Vernetzung geschieht aber durch das Internet-Protokoll. Die langsamen Rechner bremsen die schnellen aus, der Datenstrom fließt oft auf der Basis der kleinsten gemeinsam möglichen Geschwindigkeit.

Grid-Computing in Deutschland
Wie schon in der Schöpfungsgeschichte des Internet waren auch beim Grid am Anfang die Wissenschaftler federführend: in Deutschland das Hamburger Zentrum für naturwissenschaftliche Grundlagenforschung Deutsches Elektronen-Synchrotron (DESY), in der Schweiz das Cern, eine Großforschungseinrichtung der Europäischen Organisation für Kernforschung, in dem 1989 schon das World Wide Web als der populärste Dienst des Internet konzipiert wurde.

Das Forschungszentrum Karlsruhe und das Darmstädter Fraunhofer Institut entwickeln zur Zeit virtuelle Organisationen auf der Basis von Grid-Computing. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung hat im Herbst 2005 17 Millionen Euro für den Aufbau einer nationalen Grid-Infrastruktur (D-Grid) freigegeben. Das ist wenig im Vergleich zu anderen Ländern, und vor allem kommt die Initiative spät. In Deutschland sind derzeit nur knapp 50 Unternehmen und insgesamt rund 400 Personen mit Grid-Projekten befasst.

Probleme: Sprache und Datenschutz
Die Probleme beim Grid-Computing liegen im Detail. Zur Zeit existiert noch keine gemeinsame Spezialsprache, in der innerhalb eines Grids effektiv und interdisziplinär Wissen ausgetauscht werden kann. Stattdessen muss im Grid auf die im World Wide Web üblichen und zum Teil sehr komplexen Programmiersprachen zurückgegriffen und jede neue Oberfläche und Daten-Bibliothek neu entwickelt werden. Grid-Computer sind eine Elite, die aber auf die Masse an weniger effektiven Rechnern im Internet nicht verzichten können.

Beim Datenschutz und generell beim Thema Sicherheit liegt noch vieles im Argen. Das Grid will vom Prinzip her zwar die Daten auf fremden Rechnern bearbeiten, aber die Information zunächst geschützt auf den Quellrechnern belassen. Das weckt jedoch Begehrlichkeiten bei den bekannten Datenkraken.

Weltweite Computer- und Internet-basierte soziale Netze und die Daten ihrer Nutzer sind eine interessante und wertvolle Ware. Es wird wohl nicht lange dauern, bis die ersten effektiv arbeitenden Grid-Netze von Superrechnern kommerziell ausgebeutet werden. Und dann wird es wieder darum gehen, wer wieviel innerhalb eines Grid für welche Daten bezahlt.

Grid-Computing als eine Art Web 3.0 kann also als Hype verpuffen. Oder, wenn sich das Prinzip schnell genug technisch durchsetzt, kann es das Internet potenziell verbessern. Eines aber ist sicher: Ist Grid-Computing erfolgreich, können wir schon bald auch die ersten Porno-Grids erwarten.