2008年第7期大眾科技No72008總第107期DA ZHONG KE JI(Cumulatively No 107)何慧敏(廣西醫(yī)科大學(xué),廣西南寧530021)【擁要】文章論迷了網(wǎng)格計算的發(fā)展現(xiàn)狀、在科學(xué)領(lǐng)城的應(yīng)用、網(wǎng)格服務(wù)的特點以及在未來網(wǎng)絡(luò)市場中的發(fā)展?jié)摿Α娟P(guān)鍵詞】網(wǎng)格;網(wǎng)格計算;分布式計算;資源共享【中圖分類號】TP301.6【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A【文章編號】1008-1151(2008907-0011-02現(xiàn)代社會由于大規(guī)模的科學(xué)和工程計算的需求,迫使計“虛擬的超級計算機”有兩個優(yōu)勢,一個是數(shù)據(jù)處理能力超算機必須不斷地提高其運算速度和存儲容量。計算機的發(fā)展強:另一個是能充分利用網(wǎng)上的閑置處理能力。簡單地講,歷史表明,為了達(dá)到更好的處理性能,除了必須提高系統(tǒng)的網(wǎng)格是把整個網(wǎng)絡(luò)整合成一臺巨大的超級計算機,實現(xiàn)計算硬件的速度外,系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)也必須不斷改進,特別是當(dāng)元器資源、存儲資源、數(shù)據(jù)資源、信息資源、知識資源、專家資件的速度達(dá)到極限時,后者將變成焦點問題。于是,超級并源的全面共享行機已經(jīng)成為復(fù)雜科學(xué)計算領(lǐng)域的主宰。但以超級計算機為(一)網(wǎng)格計算的現(xiàn)狀及應(yīng)用中心的計算模式存在明顯的不足,而且目前正在經(jīng)受挑戰(zhàn)。近年來,隨著計算機計算能力的迅速增長,互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的超級計算機雖然是一臺處理能力強大的“巨無霸”,但它的普及和高速網(wǎng)絡(luò)成本的大幅度降低以及傳統(tǒng)計算方式和計算造價極其昂貴,通常只有些國家級的部門,如航天、軍事、機的使用方式的改變,網(wǎng)格計算已經(jīng)逐漸成為超級計算發(fā)展氣象等部門才有能力配置這樣的設(shè)備。隨著人們在日常工作的一個重要趨勢。網(wǎng)格計算是一個嶄新而重要的研究領(lǐng)域遇到的商業(yè)計算越來越復(fù)雜,人們迫切需要數(shù)據(jù)處理能力更它以大粒度資源共享,高性能計算和創(chuàng)新性應(yīng)用為主要特征,強大的計算機,超級計算機的價格顯然阻止了它進入普通人必將成為21世紀(jì)經(jīng)濟發(fā)展的重要推動力的工作領(lǐng)域。于是,人們開始尋找一種造價低廉而數(shù)據(jù)處理1.現(xiàn)狀能力超強的計算模式,最終科學(xué)家們經(jīng)過努力找到了答案20世紀(jì)90年代以來,世界各個國家,尤其是發(fā)達(dá)國家,Grid Computing(網(wǎng)格計算)。建立了很多超級計算應(yīng)用中心(NCSA)和工程研究中心,美網(wǎng)格(grid)是一個集成的計算與資源環(huán)境,或者說是國還制定了新一輪規(guī)劃的先進計算框架計劃(ACIP),發(fā)展面?zhèn)€計算資源池。網(wǎng)格也是一種先進的計算基礎(chǔ)設(shè)施向21世紀(jì)的先進計算技術(shù)。我國在科技部的領(lǐng)導(dǎo)和主持下( Advanced Computational Infrastructure,簡稱ACI),用經(jīng)過306主題專家組及相關(guān)單位的努力,作為我國高性能計于研究與工程應(yīng)用相結(jié)合的項目,學(xué)科領(lǐng)域涉及超級計算技算和信息服務(wù)的戰(zhàn)略性基礎(chǔ)設(shè)施的國家高性能計算環(huán)境發(fā)展術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、中間件技術(shù)、并行算法和各種很快。在已建成的5個國家級高性能計算中心基礎(chǔ)上,又于計算科學(xué)研究與應(yīng)用技術(shù),是一個綜合性的跨學(xué)科高技術(shù)研中南、西北等地建立了新的國家高性能計算中心,科技部并究課題。網(wǎng)格計算( rid Computing)是伴隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)加強了網(wǎng)格節(jié)點的建設(shè),形成以科學(xué)院為主體的計算網(wǎng)格而迅速發(fā)展起來的,是將地理上分布的計算資源(包括數(shù)據(jù)教育部也啟動了網(wǎng)格計算工程第一批12個網(wǎng)點正在建設(shè)中,庫、貴重儀器等各種資源)充分利用起來,協(xié)同解決復(fù)雜的國家基金委也列出專向基金資助網(wǎng)格計算。網(wǎng)格是借鑒電力大規(guī)模問題,特別是解決僅靠本地資源無法解決的復(fù)雜問題,網(wǎng)( electric power grid)的概念出來的,網(wǎng)格的最終目的是專門針對復(fù)雜科學(xué)計算的新型計算模式。這種計算模式是是希望用戶在使用網(wǎng)格的計算能力時,就如同現(xiàn)在使用電力利用互聯(lián)網(wǎng)把分散在不同地理位置的電腦組織成一個“虛擬一樣方便簡單的超級計算機”,其中每一臺參與計算的計算機就是一個2.應(yīng)用“節(jié)點”,而整個計算是由成千上萬個“節(jié)點”組成的“一(1)分布式超級計算:網(wǎng)格計算可以把分布式的超級計張網(wǎng)格”,所以這種計算方式叫網(wǎng)格計算。這樣組織起來的算機中國煤化工的問題使大量閑置【收稿日期】2008-04-24YHCNMHG【作者簡介】何慧敏(1973—),女,湖南株洲人,廣西醫(yī)科大學(xué)計算機教研宣講師,碩士,從事計算機教學(xué)及應(yīng)用研究的計算機資源得到有效的組織,提高了資源的利用效率,節(jié)動配置,游戲總也不會宕機省了大量的重復(fù)投資,使用戶的需求能夠得到及時滿足3打破信息孤島,實現(xiàn)信息的多元一體化服務(wù)(2)高吞吐率計算:網(wǎng)格技術(shù)能夠十分有效地提高計算舉例說,如果我對某只股票感興趣,那么我可以告訴計的吞吐率,它利用CPU的周期竊取技術(shù),將大量空閑的計算算機系統(tǒng)并對相應(yīng)操作給出條件,條件符合時就通知我。如機的計算資源集中起來,提供給對時間不太敏感的問題,作果股票的價格達(dá)到了一定的數(shù)值,傳統(tǒng)的計算系統(tǒng)只會告訴為計算資源的重要來源。你這只股票的市值,而網(wǎng)格系統(tǒng)則可以告訴你現(xiàn)在持有多少3)數(shù)據(jù)密集型計算:數(shù)據(jù)密集型的問題的求解往往同股,買進價是多少,建議購頭還是賣出,等等?？傊?這樣時產(chǎn)生很大的通訊和計算需求,需要網(wǎng)格能力才可以解決。的網(wǎng)格應(yīng)用“能夠知道你所有的相關(guān)歷史信息,并給出建議網(wǎng)格可以藥物分子設(shè)計、計算力學(xué)、計算材料、電子學(xué)、生這就是打破信息孤島,實現(xiàn)多元信息共享帶給你的好處。這物學(xué)、核物理反應(yīng)、航空航天等眾多的領(lǐng)域得到廣泛的需求。一功能尤其為跨國公司所看好,因為它所創(chuàng)造的異地協(xié)同工(4)基于廣泛信息共享的人與人交互:網(wǎng)格的出現(xiàn)更加作的信息環(huán)境,可以方便地把跨國公司遍布全球的分支機構(gòu)突破了人與人之間地理界線的限制,使得科技工作者之間的組織起來。交流更加的方便,從某種程度上可以說實現(xiàn)人與人之間的智網(wǎng)格極有可能會成為解決信息安全的一個突破口:因為慧共享?，F(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)安全措施基本是一種被動的防御,你無法知道黑(5)更廣泛的資源貿(mào)易;隨著大型機的性能的提高和微客在什么位置,他用的是哪臺計算機。而網(wǎng)格是一種“主動機的更加普及,及其資源的閑置的問題也越來越突出,網(wǎng)格式的按需服務(wù)”,用戶必須首先確定自己的身份才能獲得服技術(shù)能夠有效地組織這些閑置的資源,使得有大量的計算需務(wù),如同我們現(xiàn)在用的手機和有線電視,用戶的身份與位置求的用戶能夠獲得這些資源,資源的提供者的應(yīng)用也不會受都可査得到。這種模式對防范黑客肯定是有效的。到太大的干擾。需要計算能力的人可以不必購買大的計算機(三)結(jié)束語只要根據(jù)自己的任務(wù)的需求,向網(wǎng)格購買計算能力就可以滿迄今為止,網(wǎng)格計算還沒有正式的標(biāo)準(zhǔn),但在核心技術(shù)足計算需求。上,相關(guān)機構(gòu)與企業(yè)已達(dá)成一致:由美國 Argonne國家實驗(二)網(wǎng)格應(yīng)用的優(yōu)點室與南加州大學(xué)信息科學(xué)學(xué)院(ISI合作開發(fā)的 Globus1.節(jié)省資源Toolkit已成為網(wǎng)格計算事實上的標(biāo)準(zhǔn),包括 Entropia、I當(dāng)今世界大約有4億臺個人電腦,它們在大部分時間里 Microsoft、 Compaq、Cray、SGI、Sun、 Veridian、 Fujitsu、是閑置的。假如能發(fā)明一種技術(shù),自動搜索到這些電腦并將 Hitachi、NEC在內(nèi)的12家計算機和軟件廠商已宜布將采用它們并聯(lián)起來,由此形成的計算能力將會超過許多超級巨型 Globus Toolkit。作為一種開放架構(gòu)和開放標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)設(shè)施機?！熬W(wǎng)格計算”就是這樣一種技術(shù)。目前已有數(shù)百萬臺個人 Globus Toolkit提供了構(gòu)建網(wǎng)格應(yīng)用所需的很多基本服務(wù),電腦加入到網(wǎng)格計算的行列,每天所形成的計算能力大約相如安全、資源發(fā)現(xiàn)、資源管理、數(shù)據(jù)訪問等。目前所有重大當(dāng)于數(shù)千臺個人電腦滿負(fù)荷地工作一年的網(wǎng)格項目都是基于 Globus Tookit提供的協(xié)議與服務(wù)建設(shè)另有資料顯示,目前我們的寬帶利用率只有5%,軟件也的是5%,服務(wù)器是20%。一方面強調(diào)要降低成本,一方面卻又除了標(biāo)準(zhǔn)以外,安全和可管理性、IT人才的缺乏也是網(wǎng)是資源的巨大浪費。網(wǎng)格恰恰可以解決這個矛盾。以福特公格計算亟待解決的一個問題,否則將無法成為企業(yè)的商業(yè)架司為例,福特公司要求它的T部門既要保證高標(biāo)準(zhǔn)的計算能構(gòu)。在內(nèi)部系統(tǒng)環(huán)境中常常視而不見的問題,如安全、認(rèn)證力,還要全面削減成本費用?？蓪τ谄囋O(shè)計中的有限元分和可靠性,在任何分布式環(huán)境下都必須得到解決。研究咨詢析、流體動力學(xué)分析和試驗設(shè)計仿真這類需要極高運算能力公司 Stencil Group的合伙人 Brent Sleeper認(rèn)為:“這要求的應(yīng)用環(huán)境來說,降低成本是極為困難的事情。采用了Sun具有高層次的架構(gòu)技能,而不是簡歷上列出的編程語言?！監(jiān)NE Grid Engine(網(wǎng)格引擎)軟件之后,問題迎刃而解:白天如果把全球的網(wǎng)格都聯(lián)在一起,那么就能借用彼此未用的資讓工作站中的一部分CPU用于交互作業(yè),一部分用于計算作源,網(wǎng)格就會更強大和靈活。雖然這也是網(wǎng)格的最終目標(biāo)業(yè),而在夜間和周末將所有的CP都用于計算作業(yè)。福特工但把網(wǎng)格聯(lián)在一起也會帶來政治問題。IBM為大學(xué)建設(shè)網(wǎng)格或程師們只要通過原本熟悉的網(wǎng)絡(luò)界面就可以把自己的計算任 Unilever建設(shè)內(nèi)部的網(wǎng)格都只是單純的I決策,而將私有網(wǎng)務(wù)提交給網(wǎng)格計算引擎軟件,再由網(wǎng)格引擎軟件自動把計算格聯(lián)接,形成能力更大的共享網(wǎng)格,其中的風(fēng)險卻大得多。任務(wù)分配給空閑的計算機。只要在整個網(wǎng)格中還有空閑的計在客戶需要時,相互競爭的網(wǎng)格提供商是否愿意出售彼此多算資源,系統(tǒng)性能就不會感到明顯降低余的資源?此外,網(wǎng)格應(yīng)用常涉及大量的數(shù)據(jù)和計算,需要2進行分布式計算在各組織間共享安全資源,這不是當(dāng)前的 Internet和網(wǎng)絡(luò)基網(wǎng)格是一種分布式計算模式,這種模式可獲得負(fù)載平衡,礎(chǔ)設(shè)施所能做到的。看來在網(wǎng)格計算實現(xiàn)商業(yè)應(yīng)用之前,還避免網(wǎng)絡(luò)的擁堵和宕機,把數(shù)據(jù)分別存儲,還可容錯容災(zāi),有很多的問題需要解決。就近服務(wù)。美國的醫(yī)療網(wǎng)格設(shè)在賓夕法利亞大學(xué),它可將X光照片等醫(yī)療文件放在網(wǎng)格上,供1000多家醫(yī)院共享。因為【參考文獻(xiàn)】涉及到海量數(shù)據(jù),所以這些數(shù)據(jù)都是分布存儲,調(diào)用起來也]陳明德 Novell網(wǎng)絡(luò)實際操作M,北京電子工業(yè)出版很方便,通常幾秒種即可獲得病人當(dāng)前與歷史的全部診斷記錄,從而將網(wǎng)格的力量用在每一個病人身上。 Butterfly. net閃于中國煤化工腦應(yīng)用20029的在線游戲也借助網(wǎng)格技術(shù)來增強可靠性,在游戲用戶數(shù)量覃CNMH勢0沿金業(yè)與科劇增的情況下,可以通過網(wǎng)格實現(xiàn)計算能力和存儲能力的自12