_20福建電腦2006年第6期網(wǎng)格技術(shù)陸惠玲(陜西理工學(xué)院數(shù)學(xué)與計算機數(shù)學(xué)系陜西漢中723000){摘要]:網(wǎng)格計算誕生了一個全新的領(lǐng)城,它以大規(guī)模的資源共享 、協(xié)同解決問題、廉價的計算能力、提供非平凡的服務(wù)等為特點。該文詳細的討論了網(wǎng)格的定義、基本體系結(jié)構(gòu)、關(guān)鍵技術(shù)。最后給出了網(wǎng)格的發(fā)展趨勢。[關(guān)鍵字]:網(wǎng)格網(wǎng)格計算OPGS1.引言Globus是最有影響的網(wǎng)格研究計劃，主要成員是美國十年前生物學(xué)家只限于研究單個分子的結(jié)構(gòu)，而今天他們 Argonne國家實驗室芝加哥大學(xué)、南加州大學(xué)。IBM公司現(xiàn)在也要計算大分子復(fù)雜組合的結(jié)構(gòu),研究分析數(shù)千個試驗性藥物的參 與其中。主要研究任務(wù)分4個方面:網(wǎng)格基礎(chǔ)理論和關(guān)鍵技術(shù)特性。盡管2002年的PC機相當(dāng)于1990年的超級計算機,卻遠研究;軟件及工具的開發(fā);試驗平臺的建立;網(wǎng)格應(yīng)用的開發(fā)。在不能滿足他們計算的需求。今天一臺PC的磁盤容量達到2002 年的2月，IBM與Globus共同發(fā)表了OGSA,勾勒了100GB,相當(dāng)于1990年- -個超級計算中心的總?cè)萘?。但如今大Globus Toolkit 3.0的藍圖。OGSA 主要是將Web Services、數(shù)據(jù)型研究計劃每年產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量是10-15 字節(jié)。今天寬帶網(wǎng)速率庫存 取J2EE等技術(shù)規(guī)范納入網(wǎng)格計算。已達622Mb/s以上,比10年前的56Kb/s 增長了3個數(shù)量級以網(wǎng)格 體系結(jié)構(gòu)就是關(guān)于如何建造網(wǎng)格的技術(shù)。它給出了網(wǎng)上,而今后異地協(xié)同計算所需的速率是幾十Gb/s。這就是網(wǎng)格的格的基本組成和功能,描述了網(wǎng)格各組成部分的關(guān)系以及它們需求動力。集成的方式或方法,刻畫了支持網(wǎng)格有效運轉(zhuǎn)的方式。這里主要當(dāng)前CPU性能每18個月翻一番,存儲設(shè)備每12個月翻一介紹 Foster早期提出的五層沙漏結(jié)構(gòu),它的主要特點就是簡單,番,而網(wǎng)絡(luò)性能每9個月翻一番。我們自然會想到，如果通信非主要 側(cè)重于定性的描述而不是具體的協(xié)議的定義,因此很容易常高速和康價，,我們不一定非要在本地資源上解決本地問題。這從整體 上進行理解。其主要思想就是以“協(xié)議"為中心,也十分強就使網(wǎng)格的技術(shù)動力。謁服務(wù)與API和SDK;五層沙漏結(jié)構(gòu)根據(jù)該結(jié)構(gòu)中各組成部分2.網(wǎng)格定義與共享資源的距離,將對共享資源進行操作.管理和使用的功能通俗的來講,我們可以用3個C來描述網(wǎng)格:計算,協(xié)作,通分 散在五個不同的層次,越向下層就接近于物理的共享資源,因訊。借助于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù),將計算協(xié)作和通訊融為一體,網(wǎng)格成為此該層 與特定資源相關(guān)的成分就比較多;越向上層就越感覺得解決方案的新模式。更值得一提的是，網(wǎng)格計算是分布式的架不到共享 資源的細節(jié)特征，也就是說上層更加抽象共享資源得構(gòu),類似于輸電網(wǎng),網(wǎng)格將計算與數(shù)據(jù)資源傳送到任何需要它的表示 ,因此就不需要關(guān)心與底層資源相關(guān)的具體實現(xiàn)問題;其內(nèi)地方。美國Argonne國家實驗室的資深科學(xué)家，全球著名的網(wǎng)格在的 含義就是因為各部分協(xié)議的數(shù)量是不同的,對于其核心的專家lan Foster在文獻[]中首先給出了網(wǎng)格的第一個定義.部分,要能反映實現(xiàn)上層各種協(xié)議向核心協(xié)議的映像,同時實現(xiàn)Definition 1 :A compuaional grid is a hardware and software核心協(xié)議向下 層其它各種協(xié)議的映像，核心協(xié)議在所有支持網(wǎng)infrastructure that provides dependable, consistent, pervasive, and格計算 的地點都應(yīng)該得到支持，因此核心協(xié)議的數(shù)量不應(yīng)該太inexpensive access to high-end computational capabilities.多,這樣核心協(xié)議就形成了協(xié)議層次結(jié)構(gòu)中的一個瓶頸,在五層這個定義給出來以后引起了很多的爭議，有人認為現(xiàn)在流結(jié)構(gòu)中 ,資源層和連接層共同組成這-核心的瓶頸部分。行的分布式計算也是網(wǎng)格.為了更加清晰的說明這個概念(事實4. 網(wǎng)格計算的關(guān)鍵技術(shù)以及最終目標(biāo)上,網(wǎng)格計算是分布式計算的一種),于是Ian Foster在文獻[2]給4.1 網(wǎng)格計算的技術(shù)難點出了網(wǎng)格的新定義.(1)異構(gòu)性。由于網(wǎng)格由分布在廣域網(wǎng)上不同管理域的各種Deinition 2:Resource sharing & cordinaed problem solving計算 資源組成,怎樣實現(xiàn)異構(gòu)機器間的合作和轉(zhuǎn)換是首要問題。in dynamic, muli- instiutional virtual organizaions。(2)可擴展性。要在網(wǎng)格資源規(guī)模不斷擴大、應(yīng)用不斷增長在這個定義中可以很容易的把分布式計算排出在了網(wǎng)格之的情況下 ,不降低性能。外,其原因是它雖然是分布的,但不是集中使用的.(3)動態(tài)自適應(yīng)性。當(dāng)某一資源出現(xiàn)故障或失敗的可能性較但是關(guān)于什么是網(wǎng)格?什么不是網(wǎng)格的爭論仍然困擾著學(xué)高時，資源管理必須能動態(tài)監(jiān)視和管理網(wǎng)格資源從可利用的資術(shù)界，專門研究網(wǎng)格的科學(xué)家們?nèi)匀桓悴磺宄麄冎g的差別.源 中選取最佳資源服務(wù)。lan Foster在文獻[3]中給出了判斷是不是網(wǎng)格的三個原則.(4)結(jié)構(gòu)的不可預(yù)測型。在傳統(tǒng)的高性能計算中,計算資源1 coordinales reources that are not subject to centalized 是獨占的,因此系統(tǒng)的行為是可預(yù)測的,而在網(wǎng)格計算系統(tǒng)中,control由于資源的共享造成系統(tǒng)行為和系統(tǒng)性能經(jīng)常變化。例如Web:不是網(wǎng)格，雖然它把成百上千個網(wǎng)絡(luò)連接了起來,但卻(5)多級管理域。由于構(gòu)成網(wǎng)格計算系統(tǒng)的超級計算機資源不能集中使用,故不是網(wǎng)格.通常屬于不同的機構(gòu)或組織并且使用不同的安全機制,因此簫2 using standard, open, general -purpose protocols and要各個機構(gòu)或組織共同參與解決管理域的問題。interfaces4.2網(wǎng)格計算的最終的目標(biāo)是:廣泛共享有效聚合、充分釋放網(wǎng)格使用統(tǒng)一的協(xié)議-- . GloBu,他認為P2P雖然是分布的集中中國煤化工技術(shù)和策略將網(wǎng)絡(luò)上的使用的,但由于它沒有遵從Clobus,所以它也不是網(wǎng)格.各種資用;所謂有效聚合,是指3 to deliver nontrivial qualities of service將網(wǎng)絡(luò)YHCNMHG集成起來，產(chǎn)生巨大的作為網(wǎng)格必須提供非平凡的服務(wù)。綜合效能,聯(lián)合完成應(yīng)用任務(wù);所謂充分釋放,是指為用戶提供3.Clobus以及網(wǎng)格的體系結(jié)構(gòu)QS1良好的開發(fā)手段和使用環(huán)境將網(wǎng)絡(luò)上的多種資(下轉(zhuǎn)第22頁)基金項目:陜西理工學(xué)院救改項目(No: YJC0524)22福建電腦2006年第6期數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性不僅會影響視景中的遮擋關(guān)系,還會影響車輛行對任何系統(tǒng)進行仿真,即用模型代替實際系統(tǒng)進行研究,就進的地形匹配。必然會存在差異。例如眾所周知的牛頓提出的力學(xué)三大定律也(4)層次性不是真實系統(tǒng)的完全反映，它們在解釋量子世界里的原子、質(zhì)仿真系統(tǒng)- -般分成若干子系統(tǒng),這些子系統(tǒng)也存在仿真可子 、電子和光子的運動規(guī)律時也會遇到麻煩。若真的存在這樣的信度問題,同時它們會反映在整個系統(tǒng)的仿真可信度之中。模型，則必然會導(dǎo)致- -系列的社會倫理問題，如波蘭科幻作家(5)簡潔性Stanislaw Lem在他的短篇小說《第七次出擊>中的特魯爾建立的仿真結(jié)果應(yīng)該被系統(tǒng)的任何使用者所理解,并產(chǎn)生相同的微型 王國網(wǎng)就是一個很好的例子。因此,這種在仿真結(jié)果與實際效果。使用者為理解仿真產(chǎn)生的結(jié)果無需進行超常的訓(xùn)練。而且系統(tǒng)結(jié)果之間的差異是絕對存在的。仿真可信度評估不是為了一個仿真系統(tǒng)的仿真結(jié)果應(yīng)盡量表達的簡單、清晰,并與系統(tǒng)實消除這種 差異,而是為了定量衡量這兩者之間的相似程度。仿真際結(jié)果相一致?？尚哦仍u估的目的是為了盡量縮小這種差異，從而更好地解決3.仿真可信度評估模型仿真系統(tǒng)要解決的問題。根據(jù)以上討論，我們給出一個仿真可信度的評估模型:目前進行仿真可信度評估的方法有兩類:P,{M -R|sE}(1)相似性原理這種評估方法首先需要找出仿真系統(tǒng)與實際系統(tǒng)之間的相其中:M為系統(tǒng)仿真結(jié)果;R為實際系統(tǒng)的輸出結(jié)果;E為似元(系統(tǒng)間具有共同屬性和特征,而在數(shù)值上存在差異的組成達到仿真目的所允許的最大誤差;s表示某-狀態(tài)， 我們假定仿要 素構(gòu)成的單元) ,再按- -定的算法計算系統(tǒng)相似度啊。真結(jié)果M和系統(tǒng)實際輸出R都是在同一狀態(tài)s (具相同的輸人(2)差異性原理條件和其它初始條件)下得到的;仿真可信度的結(jié)果為概率P。這種評估方法是從另一個角度考慮問題。它從仿真系統(tǒng)與由于可信度是系統(tǒng)使用者的一-個主觀評價，為使評價結(jié)果實際系統(tǒng)在輸出結(jié)果上的差異來衡量仿真系統(tǒng)解決特定問題的公正和客觀，必須使用數(shù)理統(tǒng)計技術(shù)來表明仿真實驗的結(jié)果M信任程度。 同樣它也需要從系統(tǒng)的多個指標(biāo)因素中按照一定的與系統(tǒng)實際輸出結(jié)果R之間在某些側(cè)面的相似程度也就是說，算法計算系統(tǒng)的差舁度啊。仿真系統(tǒng)在解決某個特定問題時，其誤差在允許范圍(E)內(nèi)(這.這兩類評估方法都是基于還原法思想之上的,它們都要通也恰好說明了仿真模型的好壞與仿真目的直接相關(guān))的概率。利過對 系統(tǒng)進行分解成各個子系統(tǒng)然后對各子系統(tǒng)分別評價,最用該仿真可信度模型原理進行可信度評估的例子可以參見文獻啊。后還 原成為對整體系統(tǒng)的一個評價。這些方法對主要采用辨識4.可信度評估方法的理論探討建樸的仿真系統(tǒng)來說(例如具有混沌現(xiàn)象或蝴蝶效應(yīng)的非線性上面的模型雖然描述起來非常方便，但實際操作卻非常困動力學(xué)系統(tǒng)， 此類系統(tǒng)的行為對一個很小的擾動非常敏感),評難。主要問題在于:估的效果可能并不是很理想。通常它比較適合于采用機理建模(1)如何確定仿真結(jié)果M和系統(tǒng)實際輸出R的差。對于簡的 簡單仿真系統(tǒng)。單的仿真系統(tǒng),可以通過選擇對目的影響最大的因索來獲得。但5. 結(jié)束語是對于具有多層次、多因素的大型復(fù)雜系統(tǒng)來說卻不是一件容到目前為止，我們已經(jīng)有了一些有效的仿真可信度評估方易的事。法應(yīng)用于控制和管理仿真系統(tǒng)開發(fā)以及評估仿真系統(tǒng)。但是,這(2)對于有些復(fù)雜系統(tǒng),例如象股市交易系統(tǒng)或城市交通套理 論體系還相當(dāng)不完善和不成熟，特別是當(dāng)考慮到復(fù)雜仿真控制系統(tǒng)等系統(tǒng)運行一次即不復(fù)存在 ,或象戰(zhàn)場實戰(zhàn)演習(xí)這樣系 統(tǒng)的建模與仿真的時候。因此有必要對仿真可信度評估理論花費巨大的系統(tǒng),或象核爆炸試驗等運行有危險的仿真等等,我及評 估方法進行更深人的研究和探討，從而進一步促進仿真系們很難獲得系統(tǒng)在假定條件下的實際輸出結(jié)果。對這樣的系統(tǒng)統(tǒng)在 各個領(lǐng)城的應(yīng)用。進行仿真,往往意義重大。但是對其進行有效的仿真可信度評估的理論及方法,到目前為止還沒有。我們認為這也是今后我們應(yīng)參考文獻:該努力研究的方向?，F(xiàn)在采用較多的是宋承齡所指出的推論法1. 王子才.關(guān)于仿真理論的探討,系咣仿真學(xué)根,00.12(6):604-608.和表象驗證法叫。2.許素紅.關(guān)于仿真可信度評估的探討.計算機仿真2003,20():1-3.仿真可信度評估是一-個動態(tài)的過程,在整個仿真系統(tǒng)開發(fā)3. 張偉,王行仁.仿真可信度.系統(tǒng)仿真學(xué)報2001,13):312 -314.過程中都要參與。作為仿真系統(tǒng)開發(fā)生命周期的一-項重要活動，4. 宋承齡,關(guān)于仿真模型驗證.計算機仿真201017111我們必須規(guī)定在開發(fā)的每一個階段， 為保證仿真結(jié)果的正確性5. 王雄平仿真模型有效性確認方法研究系統(tǒng)工程197,50):16-20.必須采取的一些措施和手段。國際上已經(jīng)有很多個人和組織在6.王千祥譯,虛實世界一計算機仿真如何改變科學(xué)的疆城. 上?？萍歼@方面作了大量的工作，包括:OsmanBalei等提出的仿真開發(fā)教育出版社.1998:3-12.過程中包括13個階段的仿真可信度評價工程IST提出的分布7.郭巍.用相似理論討論仿真的可信度.系統(tǒng)仿真學(xué)報19990():113-式交互仿真VV&A的9步模型、DMSO的DOD VV&A建議規(guī)范115,125.8.徐迪.基于相似理論的系統(tǒng)仿真基本概念框架.系統(tǒng)工程理論與實踐,有關(guān)于仿真生命周期的VV&A過程模型等。200,208):58-61.(上接第20頁)源的聚合效能按照需求傳遞給用戶,為用戶提供個性化的信息服務(wù)、計算服務(wù)和決策支持服務(wù)。1. I Foxser,C Keselman. The Grid: Blueprint for a New Computing5.網(wǎng)格技術(shù)展望Infrastrul中國煤化工。0 CA1999.: grid:Enabling scable virtual縱觀國內(nèi)外網(wǎng)格技術(shù)的激烈競爭與迅速發(fā)展,設(shè)想運用前2.1Fos所未有的計算能力所能完成的工作，我們不難明白構(gòu)建全球網(wǎng)organiz;YHC N M H Gomputer Apliains. 2001.格的誘感是無人能夠抗拒的。網(wǎng)格研究已不是一-個國家、- -個部15(3): 20門的個體行為,它采用開放源碼公開合作的模式,是最廣泛的3. I Foser. What is the Grid? A Three Point Checkits 0]. Gnid Today-DAILY news and Information for the Global Grid Community,2002國際合作行為。4. htp://www.gridforum.org5. htp://www.chinaren.com