إكس جريد

Xgrid هو برنامج وبروتوكول حوسبة شبكية خاص تم تطويره بواسطة قسم الحوسبة المتقدمة التابع لشركة Apple Inc. ^{[ 3 ]}

يُتيح نظام Xgrid لمديري الشبكات إنشاء مجموعة حوسبة ، مما يسمح لهم باستغلال القدرة الحاسوبية غير المُستغلة سابقًا لإجراء عمليات حسابية يُمكن تقسيمها بسهولة إلى عمليات أصغر، مثل خرائط ماندلبروت . يُمكن إعداد مجموعة Xgrid بتكلفة زهيدة، حيث أن عميل Xgrid مُثبّت مُسبقًا على جميع أجهزة الكمبيوتر التي تعمل بنظام Mac OS X من الإصدار 10.4 إلى الإصدار 10.7 . لم يكن عميل Xgrid مُضمّنًا في نظام Mac OS X 10.8 . كما أن مُتحكّم Xgrid، وهو مُجدول مهام عملية Xgrid، مُضمّن أيضًا في نظام Mac OS X Server ومتاح للتنزيل مجانًا من Apple. حافظت Apple على آلية التحكم في المهام عبر سطر الأوامر بسيطة، مع توفير واجهة برمجة تطبيقات (API) لتطوير أدوات أكثر تطورًا مبنية عليها.

يستخدم البرنامج بروتوكول اتصال خاص به ، مبني على مخطط، للتواصل مع العُقد الأخرى. ويتفاعل هذا البروتوكول مع بنية BEEP التحتية ، وهي إطار عمل لبروتوكولات تطبيقات الشبكة . تُضاف أجهزة الكمبيوتر التي يكتشفها نظام Xgrid، أي أجهزة الكمبيوتر التي تم تفعيل خدمة Xgrid عليها في نظام التشغيل Mac OS X، تلقائيًا إلى قائمة أجهزة الكمبيوتر المتاحة لاستخدامها في مهام المعالجة.

عندما يرسل الحاسوب المُرسِل التعليمات الكاملة، أو المهمة ، إلى وحدة التحكم للمعالجة ، تقوم وحدة التحكم بتقسيم المهمة إلى حزم تعليمات صغيرة تُعرف بالمهام . يتكون تصميم نظام Xgrid من نقل هذه الحزم الصغيرة إلى جميع الحواسيب المُفعّلة بتقنية Xgrid على الشبكة. تقوم هذه الحواسيب، أو العُقد ، بتنفيذ التعليمات المُقدمة من وحدة التحكم، ثم تُعيد النتائج. تقوم وحدة التحكم بتجميع نتائج المهام الفردية في نتائج المهمة الكاملة، ثم تُعيدها إلى الحاسوب المُرسِل.

استوحت آبل تصميم برنامج Xgrid من برنامج Zilla، الذي تم توزيعه مع واجهة برمجة تطبيقات نظام التشغيل OpenStep من NeXT ، والتي كانت آبل تمتلك حقوقها. كما اختارت الشركة تزويد نسخة العميل من نظام التشغيل Mac OS X بوظائف سطر الأوامر فقط ومرونة محدودة، بينما منحت نسخة خادم Mac OS X من Xgrid لوحة تحكم رسومية ومجموعة كاملة من الميزات.

تعود أصول Xgrid إلى تطبيق Zilla التابع لشركة NeXT ، والذي ابتكره العالم ريتشارد كراندال في أواخر ثمانينيات القرن الماضي. كان Zilla أول برنامج حوسبة موزعة يُصدر على نظام تشغيل للمستخدم النهائي ، وقد استخدم نمط شاشة التوقف في وضع الخمول، وهي ميزة تصميمية شائعة الاستخدام في مشاريع مثل Seti@Home . ^{[ 1 ] [ 4 ]} فاز Zilla بجائزة Computerworld Smithsonian الوطنية (فئة العلوم) عام 1991 لسهولة استخدامه وتصميمه المتميز. ^{[ 5 ]} استحوذت Apple على Zilla مع باقي شركة NeXT عام 1997، ^{[ 6 ]} واستلهمت Xgrid من Zilla. ^{[ 1 ]} تم إصدار المعاينة التقنية الأولى لـ Xgrid في يناير 2004، ^{[ 7 ] [ 3 ] [ 8 ]} تلتها المعاينة التقنية الثانية في نوفمبر 2004. تم إصدار Xgrid 1.0 كجزء من نظام التشغيل Mac OS X 10.4 Tiger في أبريل 2005. ^{[ 8 ]}

اعتمدت العديد من المنظمات نظام Xgrid في شبكات الحوسبة الدولية واسعة النطاق. ومن الأمثلة على مجموعات Xgrid، نظام OpenMacGrid التابع لشركة MacResearch، حيث يمكن للعلماء طلب الوصول إلى قدرات معالجة هائلة لتنفيذ مهام متعلقة بأبحاثهم. ^{[ 9 ] [ 10 ]} ومن الأمثلة الأخرى مشروع Xgrid@Stanford الذي توقف الآن، والذي استخدم مجموعة من أجهزة الكمبيوتر في حرم جامعة ستانفورد وحول العالم ^{[ 11 ]} لإجراء أبحاث في الكيمياء الحيوية. ^{[ 12 ] [ 13 ] [ 14 ]}

في تقريرٍ غطّى الإعلان، أشارت مجلة ماكوورلد إلى Xgrid ضمن ميزات يونكس في مقال "10 أشياء يجب معرفتها عن تايجر"، واصفةً إياه بأنه "مفيدٌ للغاية إذا كنت تعمل مع كمياتٍ هائلة من البيانات التجريبية أو تُنشئ رسومًا متحركةً معقدة". ^{[ 15 ]} بعد طرح Xgrid في عام 2004، لاحظت مجلة إنفوورلد أنه "تقنيةٌ تجريبية" ستستفيد بشكلٍ مباشر من إطلاق Xserve G5 في وقتٍ لاحق من ذلك العام. ^{[ 16 ]} كما توقّع إفرايم شوارتز، المعلّق في إنفوورلد، أن يكون Xgrid خطوةً تمهيديةً لدخول آبل إلى سوق الحوسبة المؤسسية. ^{[ 17 ] [ 8 ]}

أوقفت شركة آبل دعم Xgrid مع نظام التشغيل OS X 10.8 Mountain Lion ، ^{[ 18 ]} بالإضافة إلى الخدمات التابعة له مثل Podcast Producer. ^{[ 19 ] [ 20 ]}

يستخدم بروتوكول Xgrid إطار عمل شبكة BEEP للتواصل مع العقد على الشبكة. تتضمن بنية النظام التحتية ثلاثة أنواع من أجهزة الكمبيوتر التي تتواصل عبر البروتوكول:

• يقوم العميل بإرسال مهام الحساب إلى وحدة التحكم.
• يقوم المتحكم بتقسيم الوظائف إلى مهام، ثم يُسند هذه المهام إلى الوكلاء.
• تقوم هذه الوكلاء بمعالجة الجزء المخصص لها من الحساب، ثم تعيد النتائج إلى وحدة التحكم، التي بدورها تعيدها إلى العميل. ^{[ 21 ] [ 8 ]}

يمكن للحاسوب أن يؤدي دور واحد أو جميع هذه المكونات الثلاثة في آن واحد. يوفر بروتوكول Xgrid البنية التحتية الأساسية للتواصل بين الحواسيب ، ولكنه لا يشارك في معالجة الحساب المحدد. ^{[ 22 ]} يستهدف Xgrid العمليات الحسابية التي تستغرق وقتًا طويلاً والتي يمكن تقسيمها بسهولة إلى مهام أصغر، تُسمى أحيانًا بالمهام المتوازية البسيطة . ^{[ 23 ]} يشمل ذلك حسابات مونت كارلو ، والرسم ثلاثي الأبعاد ، وخرائط ماندلبروت . ^{[ 22 ]}

ضمن بروتوكول Xgrid، يمكن تمرير ثلاثة أنواع من الرسائل إلى أجهزة كمبيوتر أخرى على نفس المجموعة : الطلبات، والإشعارات، والردود. يجب على المُستلِم الرد على الطلبات، بينما لا تتطلب الإشعارات ردًا، أما الردود فهي استجابات للرسائل المُرسَلة. يتم تحديدها من خلال اسمها ونوعها (طلب/إشعار/رد) ومحتواها. تُغلَّف كل رسالة في رسالة BEEP (BEEP MSG) ويتم تأكيد استلامها برد فارغ (RPY). ^{[ 7 ]} لا يستفيد Xgrid من بنية رسائل/ردود BEEP. أي رسالة مُستَلَمة تتطلب ردًا تُنشئ ببساطة رسالة BEEP مستقلة تحتوي على الرد. تُشفَّر رسائل Xgrid كقواميس من أزواج المفاتيح/القيم، والتي تُحوَّل إلى XML قبل إرسالها عبر شبكة BEEP.

صُممت بنية نظام Xgrid وفقًا لنظام قائم على المهام؛ حيث يُرسل المتحكم المهام إلى الوكلاء، الذين بدورهم يُعيدون الاستجابات. تُعرف العملية الحسابية التي يُنفذها المتحكم في نظام Xgrid باسم "المهمة". تحتوي المهمة على جميع الملفات اللازمة لإتمامها بنجاح، مثل مُدخلات البيانات ، وملفات البيانات ، والمجلدات ، والملفات التنفيذية ، و/أو البرامج النصية . يجب أن تكون الملفات المُضمنة في مهمة Xgrid قابلة للتنفيذ إما بشكل متزامن أو غير متزامن، وإلا ستُفقد أي فوائد لتشغيل هذه المهمة على Xgrid. بمجرد اكتمال المهمة، يُمكن ضبط المتحكم لإخطار العميل باكتمال المهمة أو فشلها، على سبيل المثال عبر البريد الإلكتروني . يُمكن للعميل مغادرة الشبكة أثناء تشغيل المهام. كما يُمكنه مراقبة حالة المهمة عند الطلب من خلال الاستعلام من المتحكم، مع العلم أنه لا يُمكنه تتبع التقدم المُستمر للمهام الفردية. ^{[ 24 ] [ 8 ]}

يُعدّ المتحكم أساسيًا لعمل شبكة Xgrid بشكل صحيح، إذ تتولى هذه العقدة مسؤولية توزيع المهام على العملاء والإشراف عليها وتنسيقها. ويمكن للبرنامج المُشغّل على المتحكم تعيين المهام وإعادة تعيينها لمعالجة أعطال العملاء الفردية عند الحاجة. ويعتمد عدد المهام المُسندة إلى العميل على عاملين: عدد العملاء في شبكة Xgrid وعدد المعالجات في كل عقدة. ويُحدد عدد العملاء في شبكة Xgrid كيفية قيام المتحكم بتخصيص المهام. فقد تُسند المهام في وقت واحد لعدد كبير من العملاء، أو تُوضع في قائمة انتظار لعدد قليل منهم. وعندما يتم اكتشاف عقدة تحتوي على أكثر من معالج واحد في شبكة Xgrid، قد يُسند المتحكم مهمة واحدة لكل معالج؛ ويحدث هذا فقط إذا كان عدد العملاء في الشبكة أقل من عدد المهام التي يتعين على المتحكم إنجازها. ^{[ 24 ]}

يعتمد Xgrid على بروتوكول تبادل الكتل القابل للتوسيع (BEEP)، وهو معيار من معايير IETF يُشابه HTTP ، ولكنه يركز على الاتصال ثنائي الاتجاه متعدد الإرسال، كما هو الحال في شبكات الند للند . ويستخدم BEEP بدوره لغة XML لتحديد ملفات تعريف للتواصل بين عدة جهات عبر شبكة واحدة أو اتصال إنترنت واحد. ^{[ 25 ]}

كان برنامج Xgrid agent متاحًا لأنظمة Unix و Linux . ^{[ 26 ]}

على الرغم من إمكانية الوصول إلى Xgrid من سطر الأوامر، إلا أن واجهة المستخدم الرسومية لـ Xgrid، وهي برنامج مُدمج مع نظام التشغيل Mac OS X Server ومتاح عبر الإنترنت منذ مارس 2009، تُعدّ طريقةً أكثر كفاءةً لإدارة نظام Xgrid. في البداية، كان برنامج Xgrid مُضمّنًا في جميع إصدارات Mac OS X 10.4 Tiger، لكن واجهة المستخدم الرسومية كانت حكرًا على مستخدمي Mac OS X Server . وقد حدّ هذا القرار من جهود مجتمع الحاسوب في تبني هذه المنصة. في نهاية المطاف، أطلقت Apple أدوات إدارة Mac OS X Server للجمهور، والتي تضمنت تطبيق إدارة Xgrid المُدمج مع Mac OS X Server. ^{[ 27 ]}

على الرغم من عدم وجود واجهة تحكم رسومية في توزيعة نظام التشغيل Mac OS X القياسية (غير المخصصة للخوادم) ، فإنه من الممكن إعداد وحدة تحكم Xgrid عبر أدوات سطر الأوامرxgridctl . وبمجرد تشغيل برنامجxgrid Xgrid ، يصبح من الممكن إدارة الشبكة باستخدام أداة Xgrid Admin من Apple . ^{[ 27 ]} وقد وفرت بعض التطبيقات، مثل VisualHub ، إمكانية استخدام وحدة تحكم Xgrid من خلال واجهات المستخدم الخاصة بها. ^{[ 28 ] [ 29 ]}

• نظام الحوسبة عالي الإنتاجية كوندور

• مقدمة عن Xgrid في Wayback Machine (تمت أرشفته في 12 نوفمبر 2011)
• نظرة عامة على بروتوكول BEEP المستخدم بواسطة Xgrid في Wayback Machine (تمت أرشفته في 12 فبراير 2003)
• الأسئلة الشائعة حول Xgrid على موقع Xgrid Wiki في Wayback Machine (تمت أرشفته في 16 يونيو 2010)