Les réseaux grillent les limitations  

Les organismes de recherche comme les entreprises se préparent à sauter le pas des grilles informatiques. Ou comment obtenir une machine dotée de colossales capacités de stockage en mutualisant les ressources de centres de calcul ou d'ordinateurs de particuliers.

Il ne fait plus guère de doute que la puissance informatique est une arme économique. En aéronautique, les maquettes sont délaissées au profit des simulations numériques. En biologie, l'essentiel du décryptage du génome humain a reposé sur les épaules... d'ordinateurs. Même l'action de l'homme face au réchauffement climatique, qui concerne l'avenir de la planète, dépend des cogitations numériques de machines, en particulier de l'une des plus puissantes d'entre elles, le supercalculateur japonais Earth Simulator.

Cependant, même le plus puissant des supercalculateurs ne suffit plus pour satisfaire aux besoins sans cesse croissants de la simulation numérique. Les centres de calcul se mettent donc en réseau pour construire des grilles informatiques, incarnation de l'adage « l'union fait la force ». L'idée des grilles est de fédérer des ressources informatiques réparties à l'échelle d'un laboratoire, d'une entreprise, d’un centre de calcul, d'un organisme de recherche, etc., et d'additionner leur puissance pour bâtir virtuellement un supercalculateur. Le mot « grille » fait référence à l'anglais « power grid », qui désigne le réseau électrique. En effet, les hérauts des grilles informatiques imaginent idéalement les grilles aussi simples d'utilisation que le réseau électrique : il suffirait de se brancher à la grille pour disposer d'une puissance de calcul infinie et bon marché.

Attention, cela ne signifie pas que les grilles informatiques seront amenées à remplacer les supercalculateurs. Il s’agit ici d’une offre complémentaire. D’ailleurs, certaines grilles s’appuient sur les supercalculateurs des centres de calcul ; c'est le cas par exemple du consortium européen DEISA (Distributed European Infrastructure for Supercomputing Applications).

1. Partager la puissance

Les grilles informatiques revêtent plusieurs visages. L'un d'entre eux est le « desktop grid ». Il consiste à mettre la puissance inutilisée des machines des particuliers ou des salariés d'une entreprise au service d'un programme de recherche. Ainsi, un particulier désirant partager sa puissance installe sur sa machine un logiciel dédié, qui s'exécute en fond de tâche, tel un économiseur d'écran, et envoie les résultats obtenus au serveur de l'application.

L'un des premiers résultats obtenus par folding@home : simulation d'un repliement du domaine carboxy-terminal (headpiece) de la villine (une protéine parmi les plus petites et les plus rapides à se replier). © Vijay Pande et Stanford University

Le projet pionnier, SETI@home, dont l'objectif est de sonder les signaux électromagnétiques venus de l'espace à la recherche d'intelligence, réunit aujourd'hui 400 000 participants pour une puissante totale de 60 téraflops (60 mille milliards d'opération élémentaires par seconde), soit plus que Earth Simulator (35 téraflops). Devant ce succès, divers projets lui ont emboîté le pas, dans les domaines de la prévision du climat (climat-prediction.com), la simulation de repliement de protéines (folding@home), ou encore la quête d'étoiles à neutrons (Einstein@home). Les entrepreneurs eux aussi se rendent compte qu'ils croulent littéralement sous la ressource de calcul inusitée. Une étude menée par Dataquest a démontré que la majorité des sociétés n'emploient que 5 à 20 % des capacités de leurs ordinateurs pendant les heures ouvrables et pratiquement zéro le reste du temps. Monsanto, Alcatel et Aventis font partie des entreprises ayant déployé sur leur réseau interne une grille pour leurs projets de recherche et développement.

Le développement d'applications fonctionnant selon le principe du desktop grid nécessite la mise au point de techniques logicielles spécifiques, en vue de préserver l'intégrité de la machine hôte. Par définition, le programme que le particulier ou le salarié accepte sur son ordinateur est apte à y déclencher des actions. C'est un fichier exécutable qui, le cas échéant, par malveillance ou simplement à cause d'un bug, peut corrompre la machine à la manière d'un virus. Pour surmonter ce problème, une des stratégies est comparable à celle des artificiers démineurs, qui enferment les colis suspects à l'intérieur d'un récipient ultra résistant pour prévenir l'explosion. Elle consiste à engendrer dans l'ordinateur du participant une « machine virtuelle », sorte de sous-système d'exploitation qui confinera le logiciel : si l'application se révèle agressive, c'est ce sous-système d'exploitation qui en pâtira et non le vrai système d'exploitation qui gère l'ordinateur. Les chercheurs de l’équipe Grand-Large (de l'INRIA, du CNRS, de l'Université de Paris Sud et de l'Université des Sciences et Technologies de Lille) se sont penchés sur ces problèmes, dans le cadre du projet XtremWeb .