La metamorfosis del paralelismo

Durante los últimos años, el paralelismo en los ordenadores ha pasado del entorno de los sistemas especializados creados para investigadores de primera línea, a una tecnología que puede ser aplicada en una amplia variedad de mercados y aplicaciones. El paralelismo se ha convertido, a un cierto nivel, en una parte integral de prácticamente todas las estrategias a largo plazo de los vendedores de equipos informáticos. La consultora IDC considera que el incremento en las ofertas de ordenadores de proceso en paralelo ha tenido lugar en respuesta a un número de cambios fundamentales en la forma en que el mercado contempla ese paralelismo, incluyendo los siguientes:

- Aplicaciones comerciales. Las aplicaciones para sistemas en paralelo se están expandiendo al ganar impulso el mercado de aplicaciones comerciales estratégicas y entrar en sus fases iniciales el mercado de servidores video.

- Proceso de rendimiento global. Tanto los usuarios técnicos como los comerciales están evaluando los sistemas en paralelo como motores de rendimiento global o throughput.

- Escalamiento para gestión de capacidad. En el mercado comercial, los usuarios están explorando el paralelismo como una forma de ofrecer una gestión de la capacidad optimizada y de bajo riesgo.

- Impulso del software. Los vendedores de software están comenzando a mostrar un mayor interés en desarrollar aplicaciones paralelas como consecuencia de que cierto número de vendedores de hardware importantes están suministrando productos de proceso en paralelo o han anunciado estrategias para penetrar en este mercado.

Paralelismo y transferencia de tecnología

IDC considera que todos estos cambios son consecuencia de que los vendedores y los usuarios están aplicando conceptos de tecnología de proceso en paralelo para desarrollar arquitecturas y entornos de usuario de próxima generación. El proceso en paralelo ha recorrido un período de gestación muy largo, con unos esfuerzos de investigación y desarrollo que se retrotraen al menos a comienzos de los años setenta. Se han creado contingentes importantes de conocimientos en áreas como las arquitecturas de memoria distribuida, interconexiones en paralelo, desarrollo de algoritmos en paralelo y entornos operativos.

En los últimos años, los vendedores y los usuarios han comenzado a utilizar la base tecnológica desarrollada para el proceso en paralelo durante las dos décadas anteriores. Los vendedores están intentando transferir la tecnología de proceso en paralelo a sus líneas de productos con el fin de satisfacer las demandas del mercado en busca de mejoras continuas tanto en precio/rendimiento como en rendimiento absoluto. Los usuarios están intentando que el paralelismo les permita abrir nuevas oportunidades de aplicación en áreas como el soporte de decisiones y la gestión en tiempo real, así como establecer nuevos enfoques para la gestión de entornos, recursos y costos de Tecnologías de la Información.

Los esfuerzos actuales por implementar el paralelismo son en gran medida ejercicios de transferencia de tecnología. Los vendedores disponen de una base tecnológica muy grande en la que elegir, lo que les permite seleccionar las mejores tecnologías para productos o aplicaciones específicas. Esta situación conduce a un escenario del "ciego y el elefante" en la definición del paralelismo, en la que cada vendedor elige un subset específico de tecnología en paralelo para sus productos y después ofrece una definición del paralelismo en base a ese subset. Los siguientes son algunos de los diversos enfoques al paralelismo:

- Escalabilidad en tamaño. El concepto de escalabilidad de los productos ha ganado en aceptación en los últimos años, y para 1993 había penetrado ya en prácticamente todos los tipos de tecnologías y de productos. Este concepto fue adoptado como característica de los sistemas MPP a finales de los años ochenta, y se basa en la capacidad de éstos para establecer un equilibrio entre el número de procesadores y el tamaño o importancia del problema. Un ordenador escalable tiene las mismas características básicas operacionales y de rendimiento para una amplia variedad de tamaños de sistema. Así, un ordenador que resuelva un problema en un minuto con un procesador es escalable: si utiliza 100 procesadores, seguirá necesitando sólo un minuto para resolver una versión cien veces mayor del mismo problema.

Esta definición de escalabilidad puede aplicarse a cualquier línea de productos que ofrezca una amplia variedad en rendimiento, mientras mantiene cierto nivel de compatibilidad binaria. Puede incluir líneas de productos basadas en una arquitectura de CPU y sistemas comunes, ofreciendo niveles entre bajos y moderados de paralelismo de memoria compartida. En este caso, una línea de productos escalables ofrece sistemas de ordenador con características de rendimiento similares, pero con una amplia diversidad de precios y niveles de rendimiento.

- Escalabilidad para gestión de la capacidad. La escalabilidad puede ser considerada también como una herramienta para optimizar la capacidad del sistema de manera que cumpla con los requerimientos globales del mismo. En este caso, es más probable que los sistemas paralelos se utilicen como ordenadores de rendimiento global o throughput, añadiendo procesadores a razón de uno o dos cada vez para hacer frente a los aumentos en los requerimientos. Esta estrategia se utiliza también con los sistemas SMP.

- Paralelismo en precio/rendimiento. Los ordenadores paralelos que se crean utilizando grandes cantidades de componentes baratos tipo commodity e interconexiones de memoria distribuida relativamente simples pueden ofrecer características de precio/rendimiento muy competitivas. Históricamente, las dificultades de programar estos sistemas han hecho que muchas de las ventajas de precio/rendimiento quedaran bloqueadas dentro de la arquitectura. Sin embargo, algunas medidas adoptadas recientemente respecto al proceso throughput para sistemas paralelos, y la disponibilidad de software de terceros, como los SGBD paralelos, han aportado nueva vida a la cuestión precio/rendimiento para MPPs.

- Paralelismo para consolidación de red. Una red cliente/servidor puede ser considerada como un gran ordenador paralelo con nodos semiautónomos, cada uno de los cuales realiza una función específica, y con una red LAN que actúa como la interconexión en paralelo. En este caso, los usuarios pueden consolidar muchas de las funciones del servidor para formar un único ordenador paralelo asignando funciones de servidor individuales a nodos específicos, y obteniendo un entorno simplificado de gestión de sistemas, operaciones y mantenimiento. Además, el tráfico de red disminuye y las comunicaciones mejoran mediante el uso de una interconexión de alta velocidad.

- Clustering para paralelismo virtual. Los vendedores han ofrecido múltiples sistemas SMP conectados mediante redes de alta velocidad especialmente configuradas como sistema para resolver problemas de gran dificultad. Estos sistemas aprovechan tanto los conceptos de diseño de sistemas en paralelo como el software de sistemas y aplicaciones desarrollado para MPPs. En ocasiones, puede observarse que las aplicaciones en paralelo bien estructuradas pueden funcionar con igual efectividad en agrupamientos o clusters que en MPPs tradicionales.

- Clustering para optimización de recursos. Durante los últimos años, los usuarios han estado experimentando con unidades desktop en clusters, con el fin de recuperar ciclos no utilizados, crear sistemas especializados de nivel alto, y utilizar sistemas más antiguos que han sido movidos fuera del desktop. En estos esfuerzos se ha recurrido en gran medida a software y conceptos de sistemas y aplicaciones desarrollados para el paralelismo.

- Proceso modular. Algunos vendedores están desarrollando futuras líneas de productos informáticos