BOINC

Описание

BOINC — программный комплекс для быстрой организации распределённых вычислений. Состоит из серверной и клиентской частей. Первоначально разрабатывался для крупнейшего проекта добровольных вычислений — SETI@home, но впоследствии разработчики из Калифорнийского университета в Беркли сделали платформу доступной для сторонних проектов. На сегодняшний день BOINC является универсальной платформой для проектов в области математики, молекулярной биологии, медицины, астрофизики и климатологии. BOINC даёт исследователям возможность задействовать огромные вычислительные мощности персональных компьютеров со всего мира.

BOINC разработан командой во главе с Дэвидом Андерсоном (David Pope Anderson), возглавляющим также SETI@home, из Space Sciences Laboratory Калифорнийского университета в Беркли. На 27 марта 2017 года BOINC представляет собой распределённую сеть из более чем 830 000 активных компьютеров (хостов) со средней производительностью всей сети более 20 петафлопс[3]. Для сравнения, самый мощный суперкомпьютер на март 2017 года «Sunway TaihuLight» имеет пиковую мощность 93 петафлопса. Пиковая мощность проекта BOINC зафиксирована на уровне 320 петафлопс, что более чем в три раза превосходит пиковую мощность самого мощного суперкомпьютера на Земле. Национальный научный фонд США в 2002 и 2005 годах отметил заслуги разработчиков, трижды награждая BOINC: SCI/0221529[4], SCI/0438443[5] и SCI/0721124[6].

Платформа работает на различных операционных системах, включая Microsoft Windows и варианты юниксоподобных GNU/Linux, CentOS/RHEL, FreeBSD, NetBSD, OpenBSD, Solaris, Mac OS X и Android. BOINC распространяется под лицензией GNU Lesser General Public License, как свободное программное обеспечение с открытым исходным кодом.

Серверная часть BOINC

Серверная часть состоит из HTTP-сервера с веб-сайтом проекта, базы данных MySQL и набора демонов (генератор заданий, планировщик, валидатор, ассимилятор результатов). Сервер — только на Linux, предпочтительно Debian.

HTTP сервер представляет собой набор PHP-скриптов и необходим организаторам проектов для общего управления проектом: регистрация участников, распределение заданий для обработки, получение результатов, управление базами данных проекта.

В базе данных хранятся пользователи, пароли, записи заданий, результатов, информация о хостах, программах проекта и прочее.

Демоны — набор программ на C++

BOINC-клиент

Для пользователей понятие BOINC чаще используется в контексте понятия BOINC-клиент — универсальный клиент для работы с различными (BOINC-совместимыми) проектами распределённых вычислений.

BOINC-клиент позволяет участвовать одновременно в нескольких проектах с помощью одной общей программы управления (boinc или boinc.exe).

Для визуализации процесса управления BOINC-клиентом можно использовать либо поставляемую по умолчанию официальную программу-менеджер (boincmgr или boincmgr.exe), либо воспользоваться «неофициальной» программой для мониторинга и управления BOINC-клиентом.

Следует отметить, что собственно BOINC-клиент в академическом понимании не имеет пользовательского интерфейса как такового, а представляет собой сервис, запускаемый при запуске системы и управляется по протоколу TCP/IP. Однако для конечного пользователя это не имеет значения, поскольку дистрибутив программы комплектуется программой-менеджером, которая сразу по умолчанию устанавливается вместе с BOINC-клиентом как единое целое и абсолютно прозрачна для пользователя. В этом случае в качестве адреса управляемого программой менеджером BOINC-клиента указывается адрес «localhost». Таким образом, с одной стороны, ничто не мешает пользователю использовать альтернативную программу-менеджер для управления BOINC-клиентом, а с другой стороны даёт возможность управлять несколькими BOINC-клиентами, находящимися на разных компьютерах из одной программы-менеджера. Также такая организация управления BOINC-клиентом подразумевает возможность использовать BOINC-клиент в «невидимом» режиме, когда запускается исключительно сервис, без пользовательского интерфейса вообще.

Настройки

В более ранних версиях клиента отсутствуют локальные настройки программы. Почти всю конфигурацию (например, время работы, время соединения, максимальную загрузку и т. д. и т. п.) участник указывает на сайте конкретного проекта (для каждого проекта по отдельности), а оболочка (клиент) самостоятельно подгружает конфигурацию вместе с заданиями по мере необходимости. Однако в последних версиях это можно настроить через интерфейс самого клиента.

Организация проектов

Создать проект на платформе BOINC может любой желающий — вся платформа BOINC изначально разрабатывалась в рамках LGPL, поэтому любой может ознакомиться с исходными текстами.

В основном этим занимаются различные университеты и научные центры для решения задач, требующих больших вычислительных ресурсов, но не имеющих необходимых материальных средств для покупки суперкомпьютеров, либо мощностей современных суперкомпьютеров недостаточно для решения поставленной задачи.

10 наиболее популярных проектов[7]
  • Einstein@Home — проверка гипотезы Альберта Эйнштейна о гравитационных волнах, а также поиск радио- и гамма-пульсаров.
  • World Community Grid — помощь в поиске лекарств для лечения человеческих заболеваний, таких как рак, ВИЧ/СПИД, расчёт структуры белков и другие проекты. Организатор — IBM.
  • WUProp@home — не тратящий ресурсы проект для сбора различной статистики по всем другим проектам. Полезен тем, что позволяет на основе собранных данных подобрать проект наиболее эффективно использующий ресурсы самых разных вычислительных устройств.
  • Rosetta@home — вычисление 3-мерной структуры белков из их аминокислотных последовательностей.
  • MilkyWay@home — создания высокоточной трёхмерной динамической модели звёздных потоков в нашей Галактике — Млечный Путь.
  • Universe@home
  • yoyo@home
  • PrimeGrid — поиск различных больших простых чисел.
  • Collatz Conjecture[8] — проект, обрабатывающий одну из нерешённых проблем математики — проблему Коллатца. Суть её в том, что если взять любое число, если оно четное, разделить на 2, иначе умножить на 3 и прибавить 1 (поэтому её ещё называют проблемой «3х+1»), и повторить эти шаги некоторое число раз, то в конце мы неизбежно получим единицу.
  • Cosmology@home

Прочие проекты

Завершённые проекты

Проекты в стадии разработки и тестирования

Данные проекты находятся в стадии разработки и отладки программного обеспечения (альфа и бета). Участие в данных проектах рекомендуется лишь с целью их тестирования. На данном этапе никто не гарантирует отсутствие сбоев в программном обеспечении, а также наличие какого-либо смысла от полученных результатов.

ПроектСтадия тестированияКраткое описаниеОбласть знания СтранаСайт
Malaria Control ProjectБетаконтроль распространения малярии в Африкебиология Malaria Control Project
QMC@HomeБетаисследования в квантовой химиихимия, физика QMC@Home
SETI@home BetaБетатестирование для проектов SETI@home и AstroPulsesoftware SETI@home/AstroPulse Beta
Spinhenge@homeБетаизучение молекулярного магнетизмафизика Spinhenge@home
Proteins@homeБетаизучение структуры белковбиология Proteins@home
NanoHive@HomeБетаустройство мира с точки зрения наномирафизика NanoHive@Home
µFluids@HomeБетамикрогравитация в жидких средахфизика µFluids@Home
BURPБетарендеринг 3D объектовграфика BURP
Superlink@TechnionБетаанализ генетических связейбиология Superlink@Technion
XtremLabАльфаизучение грид-технологийsoftware XtremLab
Chess960@homeАльфасоздание коллекции из вариантов игры в шахматы Chess960математика, шахматы Chess960@home
RALPH@homeАльфатестирование для проекта Rosetta@homeбиология RALPH@home
Orbit@homeАльфарасчёт траекторий близколетящих к Земле небесных объектовастрономия Orbit@home Архивная копия от 11 августа 2006 на Wayback Machine
Gerasim@HomeАльфапостроение разбиений параллельных граф-схем алгоритмовдискретная математика, комбинаторная оптимизация, логическое управление РоссияGerasim@home

http://vk.com/topic-11963359_24035902

Pirates@homeАльфатестирование ПО BOINCsoftware BOINC test Архивная копия от 9 февраля 2007 на Wayback Machine
DrugDiscovery@HomeАльфароссийский проект, занимающийся тестированием методов компьютерной разработки лекарств, моделированием белков с использованием платформы BOINCмедицина Drugdiscovery@home
BOINC testБетатестирование BOINCsoftware BOINC test Архивная копия от 9 февраля 2007 на Wayback Machine
BOINC alpha testАльфатестирование BOINCsoftware BOINC test alpha
evo@homeАльфапроект распределённых вычислений, целью которого является применение генетических алгоритмов для фолдинга белков.биология https://web.archive.org/web/20110817075110/http://boinc.run.montefiore.ulg.ac.be/evo/
Optima@homeАльфапоиск минимума функции в различных задачах (например, расчет атомных кластеров молекул с использованием потенциала Морзе)*** Россияhttps://web.archive.org/web/20110630212030/http://boinc.isa.ru/dcsdg/
CorrelizerАльфаисследование корреляций между последовательностями в трёхмерной структуры геномабиоинформатика https://web.archive.org/web/20110926193340/http://svahesrv2.bioquant.uni-heidelberg.de/correlizer/index.php
NumberFields@HomeАльфаисследования в области полей Галуаалгебраическая теория чисел https://web.archive.org/web/20110914235420/http://stat.la.asu.edu/NumberFields/
YAFUАльфатестирование серверной части программного обеспечения BOINC*** https://web.archive.org/web/20120209190926/http://yafu.dyndns.org/yafu/
SAT@homeБетарешение задачи о выполнимости булевых формул*** Россияhttps://web.archive.org/web/20111105003628/http://sat.isa.ru/pdsat/

http://vk.com/topic-11963359_29737436

http://vk.com/topic-11963359_25484181

Volpex@UHАльфаимитация поведения белков в клеточной среде с целью разработки лекарственных препаратовбиология https://web.archive.org/web/20111014200746/http://129.7.248.104/VCP/index.php
NRGАльфамолекулярное распознавание, вычислительная биология, докингбиология https://web.archive.org/web/20120206223916/http://boinc.med.usherbrooke.ca/nrg/
Wildlife@HomeАльфаанализ видеоданных записи жизни в дикой природебиология https://web.archive.org/web/20120406142235/http://volunteer.cs.und.edu/wildlife/
SubsetSum@HomeАльфарешение задачи о нахождении подмножества среди элементов заданного множества целых чисел, сумма элементов которого равна искомому значениюматематика https://web.archive.org/web/20120417020646/http://volunteer.cs.und.edu/subset_sum/
Solar@HomeАльфасоздание более эффективных солнечных батарейвычислительная химия https://web.archive.org/web/20120701045156/http://shasta.chem.uh.edu/SolarAtHome/
Asteroids@homeАльфаопределение формы и параметров вращения астероидов по данным фотометрических наблюденийастрономия http://asteroidsathome.net/boinc/
FightMalaria@HomeАльфамоделирование докинга протеинов маляриибиология https://web.archive.org/web/20120722072001/http://boinc.ucd.ie/fmah/
theSkyNet POGSАльфапостроение спектрального атласа ближайшей части Вселенной в области длин волн от ближнего инфракрасного излучения до ультрафиолета по данным GALEX, Pan-STARRS1 и WISEастрономия http://pogs.theskynet.org/pogs/
OProject@HomeАльфаанализ алгоритмов, доказательство проблемы Гольдбахаматематика https://web.archive.org/web/20120827025605/http://oproject.goldbach.pl/
ConvectorАльфарешение задачи оптимизации конструкции 10-элементной строительной фермыматематика https://web.archive.org/web/20130529121209/http://convector.fsv.cvut.cz/
USPEX@HomeАльфаЧисленное предсказание и моделирование новых материалов и химических соединенийфизика, химия, материаловедение USPEX@Home

Планируемые проекты
  • PlanetQuest[17] — проект нацелен на поиск новых планет и звёздную классификацию по снимкам с обсерваторий, расположенных на Земле. В настоящий момент находится в стадии разработки. Для поиска планет «PlanetQuest» разработали метод транзитного обнаружения (англ. Transit Detection Algorithm (TDA)) — фотометрический метод, позволяющий автоматически определять новые планеты, используя информацию из наземных оптических телескопов. Метод транзитного обнаружения был доработан для использования в миссии НАСА-вского телескопа Кеплер. Некоторые из кеплеровских данных будут обработаны в проекте «PlanetQuest».

Проекты с модифицированным клиентом BOINC
  • Cell Computing — несколько подпроектов различной направленности, основное направление — медицина (например, исследование ДНК человека). Ориентирован на Японию (всё только на японском). Поддерживается компанией NTT DoCoMo. Официальный сайт.

Эффективность сети

Эффективность сети BOINC по сравнению со специализированными суперкомпьютерами заметно ниже. Так, например «СанВей Тауху Лайт» имеет в своём составе около 11 млн ядер. Его потребляемая мощность составляет около 28 МВт. В сети BOINC активных около 835 тыс. хостов. При среднем потреблении современного компьютера около 100 Вт (без монитора) и наличии 2,5 ядер, коэффициенте загрузки 10 % — суммарная потребляемая мощность составляет около 10 МВт, 2 млн 130 тысяч ядер, что позволяет говорить о достаточной эффективности сети BOINC. В качестве недостатка можно отметить то, что гарантированная вычислительная мощность отсутствует.

Майнинг
Основная статья: Gridcoin

C 2013 года криптовалюта Gridcoin в проектах BOINC рассматривается как валюта для вознаграждения. Gridcoin использует модифицированную систему доказательства доли владения для того, чтобы вознаграждать тех, кто выполняет вычисления в рамках проектов BOINC.

Для World Community Grid также выплачивается вознаграждение в криптовалюте Obyte[18].

См. также

Примечания
  1. https://boinc.berkeley.edu/download_all.php
  2. https://boinc.berkeley.edu/trac/browser/boinc-v2/COPYING.LESSER
  3. BOINCstats | BOINC combined — Credit overview — Объединённая статистика
  4. «The National Science Foundation | Research and Infrastructure Development for Public-Resource Scientific Computing
  5. »The National Science Foundation | SCI: NMI Development for Public-Resource Computing and Storage
  6. "The National Science Foundation | SDCI NMI Improvement: Middleware for Volunteer Computing
  7. BOINC project popularity
  8. Официальный сайт проекта Collatz Conjecture
  9. Официальный сайт проекта CAS@Home (недоступная ссылка). Дата обращения: 20 ноября 2010. Архивировано 11 февраля 2016 года.
  10. Официальный сайт проекта FreeHAL@home (недоступная ссылка). Дата обращения: 20 ноября 2010. Архивировано 9 июля 2009 года.
  11. На первом этапе проекта пользователи скачивали материалы с немецкого раздела Википедии
  12. Официальный сайт проекта GPUGrid
  13. Официальный сайт проекта RNA World
  14. Официальный сайт проекта sudoku@vtaiwan Архивировано 19 августа 2013 года.
  15. Официальный сайт проекта Magnetism@home Архивировано 19 января 2012 года.
  16. SETI News. On March 31, the volunteer computing part of SETI@home will stop distributing work and will go into hibernation.. setiathome.berkeley.edu. Дата обращения: 16 апреля 2020.
  17. PlanetQuest: A nonprofit organization dedicated to cutting edge research in planet detection and citizen science
  18. World Community Grid | Obyte — a ledger without middlemen (англ.). obyte.org. Дата обращения: 24 апреля 2021.

Ссылки
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.