OMPASSI網(wǎng)格技術(shù)I◆趙金歡網(wǎng)格技術(shù)是從1990年代中期發(fā)展起來的新技術(shù),中得到應(yīng)用。2005年8月，美國國際商用機(jī)器公司它把互聯(lián)網(wǎng)上分散的資源融為有機(jī)整體，實(shí)現(xiàn)資源的(IBM)宣布投人數(shù)十億美元研發(fā)網(wǎng)格計(jì)算,與Globus全面共享和有機(jī)協(xié)作，使人們能夠透明地使用資源的合作開發(fā)開放的網(wǎng)格計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)，并宣稱網(wǎng)格的價(jià)值整體能力并按需獲取信息。資源包括高性能計(jì)算機(jī)、存不僅僅限于科學(xué)計(jì)算,商業(yè)應(yīng)用也有很好的前景。網(wǎng)儲資源、數(shù)據(jù)資源、信息資源、知識資源、專家資源、大格計(jì)算和Globus從開始幕后走到前臺，受到前所未型數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)、傳感器等。有的關(guān)注。當(dāng)前的互聯(lián)網(wǎng)只限于信息共享，網(wǎng)格則被認(rèn)為是中國非常重視發(fā)展網(wǎng)格技術(shù),由863計(jì)劃“高性能互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的第三階段。網(wǎng)格可以構(gòu)造地區(qū)性的網(wǎng)格、計(jì)算機(jī)及其核心軟件”重大專項(xiàng)支持建設(shè)的中國國家企事業(yè)內(nèi)部網(wǎng)格局域網(wǎng)網(wǎng)格,甚至家庭網(wǎng)格和個(gè)人網(wǎng).網(wǎng)格項(xiàng)目在高性能計(jì)算機(jī)、網(wǎng)格軟件、網(wǎng)格環(huán)境和應(yīng)用格。網(wǎng)格的根本特征并不一定是它的規(guī)模,而是資源共等方面取得了創(chuàng)新性成果。具有18萬億次聚合計(jì)算能享,消除資源孤島。力、支持網(wǎng)格研究和網(wǎng)格應(yīng)用的網(wǎng)格試驗(yàn)床一中國網(wǎng)格技術(shù)具有很大的應(yīng)用潛力，能同時(shí)調(diào)動數(shù)百國家網(wǎng)格,已于2005年12月21日正式開通運(yùn)行。這萬臺計(jì)算機(jī)完成某-一個(gè)計(jì)算任務(wù)， 能匯集數(shù)千科學(xué)家意味著通過網(wǎng)格技術(shù)，中國已能有效整合全國范圍內(nèi)之力共同完成同一項(xiàng)科學(xué)試驗(yàn)，還可以讓分布在各地大型計(jì)算機(jī)的計(jì)算資源,形成一個(gè)強(qiáng)大的計(jì)算平臺,幫的人們在虛擬環(huán)境中實(shí)現(xiàn)面對面交流。助科研單位和科技工作者等實(shí)現(xiàn)計(jì)算資源共享、數(shù)據(jù)共享和協(xié)同合作。網(wǎng)格技術(shù)的發(fā)展歷程網(wǎng)格的關(guān)鍵技術(shù)網(wǎng)格研究起源于過去十年美國政府資助的高性能計(jì)算科研項(xiàng)目。這項(xiàng)研究的目標(biāo)是將跨地域的多臺高網(wǎng)格的關(guān)鍵技術(shù)有網(wǎng)格結(jié)點(diǎn)、寬帶網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、資性能計(jì)算機(jī)、大型數(shù)據(jù)庫、大型的科研設(shè)備通信設(shè)備、源 管理和任務(wù)調(diào)度工具、應(yīng)用層的可視化工具。網(wǎng)格可視化設(shè)備和各種傳感器等整合成-一個(gè)巨大的超級計(jì)結(jié)點(diǎn)是網(wǎng)格計(jì)算資源的提供者，包括高端服務(wù)器集算機(jī)系統(tǒng),以支持科學(xué)計(jì)算和科學(xué)研究。群系統(tǒng)、MPP系統(tǒng)大型存儲設(shè)備、數(shù)據(jù)庫等。寬帶網(wǎng)微軟公司把開發(fā)力量集中在數(shù)據(jù)網(wǎng)格上，關(guān)注使絡(luò)系統(tǒng)是在網(wǎng)格計(jì)算環(huán)境中,提供高性能通信的必要用網(wǎng)格共享信息,而不是網(wǎng)格的計(jì)算能力,這反映了學(xué)手段。資源管理和任務(wù)調(diào)度工具用來解決資源的描術(shù)和研究領(lǐng)域內(nèi)的分歧。事實(shí)上,很多用于學(xué)術(shù)領(lǐng)域的述、組織和管理等關(guān)鍵問題。任務(wù)調(diào)度工具根據(jù)當(dāng)前網(wǎng)格技術(shù)都能夠成為商業(yè)應(yīng)用。系統(tǒng)的負(fù)載情況，對系統(tǒng)內(nèi)的任務(wù)進(jìn)行動態(tài)調(diào)度,提Globus是美國阿貢(Argonne)國家實(shí)驗(yàn)室的網(wǎng)格高系統(tǒng)的運(yùn)行效率。網(wǎng)格計(jì)算主要是科學(xué)計(jì)算,它往技術(shù)研發(fā)項(xiàng)目,全美12所大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)參與了該往伴隨著海量數(shù)據(jù)。如果把計(jì)算結(jié)果轉(zhuǎn)換成直觀的圖項(xiàng)目。Globus對資源管理、安全、信息服務(wù)及數(shù)據(jù)管形信息,就能幫助研究人員擺脫理解數(shù)據(jù)的困難。這理等網(wǎng)格計(jì)算的關(guān)鍵理論進(jìn)行研究，開發(fā)能在各種需要開發(fā)能在網(wǎng)格計(jì)算中傳輸和讀取,并提供友好用平臺上運(yùn)行的網(wǎng)格計(jì)算工具軟件，幫助規(guī)劃和組建.中國煤化工大型的網(wǎng)格試驗(yàn)平臺，開發(fā)適合大型網(wǎng)格系統(tǒng)運(yùn)行的大型應(yīng)用程序。目前,Globus技術(shù)已在美國航天局MHCN MH G究現(xiàn)狀網(wǎng)格、歐洲數(shù)據(jù)網(wǎng)格、美國國家技術(shù)網(wǎng)格等8個(gè)項(xiàng)目網(wǎng)格計(jì)算通常著眼于大型應(yīng)用項(xiàng)目，按照Globus14 |科學(xué)|2006年5月(58卷3期)知識講堂技術(shù),大型應(yīng)用項(xiàng)目應(yīng)由許多組織協(xié)同完成,它們形成-個(gè)“虛擬組織”,各組織擁電視有的計(jì)算資源在虛擬組織MV3CATV網(wǎng)絡(luò)里共享,協(xié)同完成項(xiàng)目。對于共享而言,有價(jià)值的不是集線器設(shè)備本身而是實(shí)體的接口計(jì)算機(jī)，或界面。衛(wèi)星天線DVB/C從技術(shù)角度看，共享是資源或?qū)嶓w間的互操衛(wèi)星電視DVB/S作。Globus 技術(shù)設(shè)定,網(wǎng)絡(luò)CATV接受機(jī)環(huán)境下的互操作意味著需要開發(fā)一套通用協(xié)議,用CD/DVD于描述消息的格式和消息播放器交換的規(guī)則。在協(xié)議之上則需要開發(fā)一系列服務(wù),攝像機(jī)MPEG編碼器多協(xié)議交換機(jī)衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)這與建立在TCP/IP (傳輸全球通/大眾電信網(wǎng)控制協(xié)議/網(wǎng)際協(xié)議)。上的萬維網(wǎng)服務(wù)原理相同。在互聯(lián)網(wǎng).服務(wù)中先定義應(yīng)用編程接時(shí)口，基于這些接口再構(gòu)建.互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)容服務(wù)器計(jì)算機(jī).軟件開發(fā)工具。Globus網(wǎng)格計(jì)算協(xié)議計(jì)算機(jī)建立在網(wǎng)際協(xié)議之上,以網(wǎng)際協(xié)議中的通信、路由、投影儀名字解析等功能為基礎(chǔ)。Globus協(xié)議分為構(gòu)造層、連接層、資源層、匯集層和應(yīng)用層五層。每層都有各網(wǎng)格應(yīng)用實(shí)例這是一個(gè)基于網(wǎng)格、由高智科技發(fā)展有限公司研發(fā)的跨網(wǎng)絡(luò)跨協(xié)議多媒體自的服務(wù)、應(yīng)用編程接口信息系統(tǒng)。 來自衛(wèi)星、有線電視(CATV)、數(shù)字影音播放機(jī)、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)的多媒體信息經(jīng)編碼后和軟件開發(fā)工具、，上層協(xié)由多協(xié)議交換機(jī)傳輸?shù)叫l(wèi)星網(wǎng)絡(luò)、有線電視網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng) ,然后分別由數(shù)字視頻傳播調(diào)制解調(diào).議調(diào)用下層協(xié)議的服務(wù)。器(DVB/S)、有線邊緣路由器(DVB/C)傳送到計(jì)算機(jī)或MV3網(wǎng)絡(luò)終端,并通過普通家用電視網(wǎng)格內(nèi)的全局應(yīng)用都需通機(jī)重放。 用戶可以根據(jù)喜好,自主通過互聯(lián)網(wǎng)、普通電話、移動電話、短信等途徑訂購,并在與過協(xié)議提供的服務(wù)調(diào)用操M(fèi)V3 網(wǎng)絡(luò)連接的電視機(jī)上隨時(shí)欣賞已經(jīng)下載到MV3內(nèi)置硬盤中的視音頻節(jié)目、電子書籍、證作系統(tǒng)。券信息、新聞等。構(gòu)造層功能是向上提供網(wǎng)格中可供共享的資源，的資源使用數(shù)據(jù)。匯集層的作用是將資源層提交的受是物理或邏輯實(shí)體。常用的共享資源包括處理能力、控資源匯集在一-起，供虛擬組織的應(yīng)用程序共享、調(diào)存儲系統(tǒng)、目錄、網(wǎng)格資源、分布式文件系統(tǒng)、分布式用。為了對來自應(yīng)用的共享進(jìn)行管理和控制,匯集層.計(jì)算機(jī)池、計(jì)算機(jī)集群等。連接層是網(wǎng)格中網(wǎng)絡(luò)事務(wù)提供目錄服務(wù)、資源分配、日程安排、資源代理、資源處理通信與授權(quán)控制的核心協(xié)議。構(gòu)造層提交的各資監(jiān)測診斷、網(wǎng)格啟動、負(fù)荷控制、賬戶管理等多種功源間的數(shù)據(jù)交換都在這- -層控制下實(shí)現(xiàn)的。各資源間能用程序,它先通過各層的授權(quán)驗(yàn)證、安全控制也在此實(shí)現(xiàn)。資源層的作用是的TYH中國煤化工務(wù),再通過服務(wù)調(diào)用網(wǎng)對單個(gè)資源實(shí)施控制，與可用資源進(jìn)行安全握手、對格」CNMHG序的開發(fā)涉及大量庫資源做初始化、監(jiān)測資源運(yùn)行狀況、統(tǒng)計(jì)與付費(fèi)有關(guān)函數(shù)。為便于網(wǎng)格應(yīng)用程序的開發(fā),需要構(gòu)建支持網(wǎng)www.kexuemag.com I科學(xué)| 15OMPASS格計(jì)算的庫函數(shù)?；?使之發(fā)生改變。目前,已經(jīng)開發(fā)出幾十個(gè)遠(yuǎn)程沉浸目前,Globus體系結(jié)構(gòu)已為一些大型網(wǎng)格所采應(yīng)用,包括虛擬歷史博物館、協(xié)同學(xué)習(xí)環(huán)境等。遠(yuǎn)程沉用。研究人員已經(jīng)在天氣預(yù)報(bào)、高能物理實(shí)驗(yàn)、航空器浸可以廣泛應(yīng)用于交互式科學(xué)可視化教育、訓(xùn)練、藝研究等領(lǐng)域開發(fā)了--些基于Globus網(wǎng)格計(jì)算的應(yīng)用術(shù)、娛樂、工業(yè)設(shè)計(jì)、信息可視化等許多領(lǐng)域。程序。雖然這些應(yīng)用仍屬試驗(yàn)性質(zhì),但它證明了網(wǎng)格信息集成網(wǎng)格最初是以集成異構(gòu)計(jì)算平臺的身計(jì)算可以完成不少超級計(jì)算機(jī)難以勝任的大型應(yīng)用份出現(xiàn)，接著進(jìn)人分布式海量數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域。信息網(wǎng)格任務(wù)?？梢灶A(yù)見,網(wǎng)格技術(shù)將很快掀起下一波互聯(lián)網(wǎng)通過統(tǒng)一-的信息交換架構(gòu)和大量的中間件，向用戶提:浪潮。面對即將到來的第三代互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用,很多發(fā)達(dá)供“信息隨手可得”式的服務(wù)。網(wǎng)格信息集成將更多應(yīng).國家都投人了大量研究資金,希望能抓住機(jī)遇,掌握用在商業(yè)上，分布在世界各地的應(yīng)用程序和各種信息未來的命運(yùn)。通過網(wǎng)格能進(jìn)行無縫融合和溝通，從而形成嶄新的商中國也加強(qiáng)了網(wǎng)格方面的投入。中科院計(jì)算所業(yè)機(jī)會。.為自己的網(wǎng)格起名為“織女星網(wǎng)格”(Vega Grid),目信息集成如信息網(wǎng)格、服務(wù)網(wǎng)格、知識網(wǎng)格等,是標(biāo)是具有大規(guī)模數(shù)據(jù)處理、高性能計(jì)算、資源共享和近幾年網(wǎng)格流行起來的應(yīng)用方向。2002年,Globus聯(lián)提高資源利用率的能力。與國內(nèi)外其他網(wǎng)格研究項(xiàng).盟和IBM在全球網(wǎng)格論壇上發(fā)布了開放性網(wǎng)格服務(wù)目相比,織女星網(wǎng)格的最大特點(diǎn)是“服務(wù)網(wǎng)格”。中國.架構(gòu)及其詳細(xì)規(guī)范,把Globus標(biāo)準(zhǔn)與支持商用的萬維許多行業(yè),如能源、交通、氣象、水利、農(nóng)林、教育、環(huán)網(wǎng)服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合起來。2004年,Globus聯(lián)盟JIBM和惠保等對高性能計(jì)算網(wǎng)格即信息網(wǎng)格的需求非常巨普(HP)等又聯(lián)合發(fā)布了新的網(wǎng)格標(biāo)準(zhǔn)草案,把開放性大。預(yù)計(jì)在最近兩三年內(nèi),就能看到更多的網(wǎng)格技術(shù)網(wǎng)格服務(wù)架構(gòu)詳細(xì)規(guī)范I轉(zhuǎn)換成6個(gè)用于擴(kuò)展萬維網(wǎng).應(yīng)用實(shí)例。服務(wù)的規(guī)范,網(wǎng)格服務(wù)已與萬維網(wǎng)服務(wù)徹底融為--體,標(biāo)志著網(wǎng)格商用化時(shí)代的來臨。網(wǎng)格技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域網(wǎng)格技術(shù)的發(fā)展,標(biāo)準(zhǔn)是關(guān)鍵。就像TCP/IP協(xié)議網(wǎng)格技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域很廣,主要有以下幾方面。是因特網(wǎng)的核心一樣，構(gòu)建網(wǎng)格計(jì)算也需要對核分布式超級計(jì)算分 布式超級計(jì)算將分布在不同心-標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議和服務(wù)進(jìn)行定義。目前,一些標(biāo)準(zhǔn)化地點(diǎn)的超級計(jì)算機(jī)用高速網(wǎng)絡(luò)連接起來，并用網(wǎng)格中團(tuán)體正在積極行動。迄今為止,網(wǎng)格計(jì)算雖還沒有正間件軟件“粘合”起來,形成比單臺超級計(jì)算機(jī)強(qiáng)大得式的標(biāo)準(zhǔn),但在核心技術(shù)上,相關(guān)機(jī)構(gòu)與企業(yè)已達(dá)成多的計(jì)算平臺。一致，由美國阿貢國家實(shí)驗(yàn)室與南加州大學(xué)信息科.分布式儀器系統(tǒng)分布式儀器系統(tǒng)使用網(wǎng)格管理學(xué)學(xué)院合作開發(fā)的Globus計(jì)算工具軟件已成為網(wǎng)格分布在各地的貴重儀器系統(tǒng)，提供遠(yuǎn)程訪問儀器設(shè)備計(jì)算實(shí)際的標(biāo)準(zhǔn),已有12家著名計(jì)算機(jī)和軟件廠商的手段,提高儀器的利用率,方便用戶的使用。宜布將采用Globus計(jì)算工具軟件。作為一種開放架數(shù)據(jù)密集型計(jì)算并行計(jì)算技術(shù)往往是由一些計(jì)構(gòu)和開放標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)設(shè)施,Globus計(jì)算工具軟件提供算密集型應(yīng)用推動的，特別是一些帶有巨大挑戰(zhàn)性質(zhì)了構(gòu)建網(wǎng)格應(yīng)用所需的很多基本服務(wù),如安全、資源的應(yīng)用,大大促進(jìn)了對高性能并行體系結(jié)構(gòu)、編程環(huán)發(fā)現(xiàn)、資源管理、數(shù)據(jù)訪問等。目前所有重大的網(wǎng)格境、大規(guī)?？梢暬阮I(lǐng)域的研究。數(shù)據(jù)密集型計(jì)算的應(yīng)項(xiàng)目都是基于Globus計(jì)算工具軟件提供的協(xié)議與服用比計(jì)算密集型的應(yīng)用多得多，它對應(yīng)的數(shù)據(jù)網(wǎng)格更務(wù)的。側(cè)重于數(shù)據(jù)的存儲、傳輸和處理,計(jì)算網(wǎng)格則更側(cè)重于除了標(biāo)準(zhǔn)以外,安全和可管理性人才的缺乏也是計(jì)算能力的提高。在這個(gè)領(lǐng)域獨(dú)占鰲頭的項(xiàng)目是歐洲網(wǎng)格計(jì)算亟待解決的一個(gè)問題，否則它將無法成為企核子中心開展的數(shù)據(jù)網(wǎng)格(DataGrid)項(xiàng)目,其目標(biāo)是業(yè)的商業(yè)架構(gòu)。在真正實(shí)現(xiàn)商業(yè)應(yīng)用之前，還需要解處理2005年建成的大型強(qiáng)子對撞機(jī)源源不斷產(chǎn)生的決許多問題。即便如此，構(gòu)建全球網(wǎng)格的前景仍是無PB/s量級實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。法抗拒的。遠(yuǎn)程沉浸這是一種特殊的網(wǎng)絡(luò)化虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境。它是對現(xiàn)實(shí)或歷史的逼真反映,對高性能計(jì)算結(jié)中國煤化士算數(shù)據(jù)密集型計(jì)算果或數(shù)據(jù)庫可視化。“沉浸”是指人可以完全融人其中:3沉浸信息集成0各地的參與者通過網(wǎng)絡(luò)聚集在同一個(gè)虛擬空間里,既1YHCNMHG可以隨意漫游,又可以相互溝通,還可以與虛擬環(huán)境交16 |科學(xué)|2006年5月(58卷3期)