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,廣西南寧530021)【擁要】文章論迷了網格計算的發(fā)展現(xiàn)狀、在科學領城的應用、網格服務的特點以及在未來網絡市場中的發(fā)展?jié)摿Α娟P鍵詞】網格;網格計算;分布式計算;資源共享【中圖分類號】TP301.6【文獻標識碼】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,一個是數據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上的閑置處理能力。簡單地講,歷史表明,為了達到更好的處理性能,除了必須提高系統(tǒng)的網格是把整個網絡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)的結構也必須不斷改進,特別是當元器資源、存儲資源、數據資源、信息資源、知識資源、專家資件的速度達到極限時,后者將變成焦點問題。于是,超級并源的全面共享行機已經成為復雜科學計算領域的主宰。但以超級計算機為(一)網格計算的現(xiàn)狀及應用中心的計算模式存在明顯的不足,而且目前正在經受挑戰(zhàn)。近年來,隨著計算機計算能力的迅速增長,互聯(lián)網絡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絡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,網格計算已經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備。隨著人們在日常工作的一個重要趨勢。網格計算是一個嶄新而重要的研究領域遇到的商業(yè)計算越來越復雜,人們迫切需要數據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世紀經濟發(fā)展的重要推動力的工作領域。于是,人們開始尋找一種造價低廉而數據處理1.現(xiàn)狀能力超強的計算模式,最終科學家們經過努力找到了答案20世紀90年代以來,世界各個國家,尤其是發(fā)達國家,Grid Computing(網格計算)。建立了很多超級計算應用中心(NCSA)和工程研究中心,美網格(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。網格也是一種先進的計算基礎設施向21世紀的先進計算技術。我國在科技部的領導和主持下( Advanced Computational Infrastructure,簡稱ACI),用經過306主題專家組及相關單位的努力,作為我國高性能計于研究與工程應用相結合的項目,學科領域涉及超級計算技算和信息服務的戰(zhàn)略性基礎設施的國家高性能計算環(huán)境發(fā)展術、網絡技術、數據庫技術、中間件技術、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上,又于計算科學研究與應用技術,是一個綜合性的跨學科高技術研中南、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。網格計算( rid Computing)是伴隨著互聯(lián)網技術加強了網格節(jié)點的建設,形成以科學院為主體的計算網格而迅速發(fā)展起來的,是將地理上分布的計算資源(包括數據教育部也啟動了網格計算工程第一批12個網點正在建設中,庫、貴重儀器等各種資源)充分利用起來,協(xié)同解決復雜的國家基金委也列出專向基金資助網格計算。網格是借鑒電力大規(guī)模問題,特別是解決僅靠本地資源無法解決的復雜問題,網( electric power grid)的概念出來的,網格的最終目的是專門針對復雜科學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格的計算能力時,就如同現(xiàn)在使用電力利用互聯(lián)網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:網格計算可以把分布式的超級計張網格”,所以這種計算方式叫網格計算。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)科大學計算機教研宣講師,碩士,從事計算機教學及應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(2)高吞吐率計算:網格技術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,將大量空閑的計算算機系統(tǒng)并對相應操作給出條件,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,作果股票的價格達到了一定的數值,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,而網格系統(tǒng)則可以告訴你現(xiàn)在持有多少3)數據密集型計算:數據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?這樣時產生很大的通訊和計算需求,需要網格能力才可以解決。的網格應用“能夠知道你所有的相關歷史信息,并給出建議網格可以藥物分子設計、計算力學、計算材料、電子學、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、核物理反應、航空航天等眾多的領域得到廣泛的需求。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。現(xiàn)在的網絡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,網格式的按需服務”,用戶必須首先確定自己的身份才能獲得服技術能夠有效地組織這些閑置的資源,使得有大量的計算需務,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)結束語只要根據自己的任務的需求,向網格購買計算能力就可以滿迄今為止,網格計算還沒有正式的標準,但在核心技術足計算需求。上,相關機構與企業(yè)已達成一致:由美國 Argonne國家實驗(二)網格應用的優(yōu)點室與南加州大學信息科學學院(ISI合作開發(fā)的 Globus1.節(jié)省資源Toolkit已成為網格計算事實上的標準,包括 Entropia、I當今世界大約有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,自動搜索到這些電腦并將 Hitachi、NEC在內的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。作為一種開放架構和開放標準基礎設施機?！熬W格計算”就是這樣一種技術。目前已有數百萬臺個人 Globus Toolkit提供了構建網格應用所需的很多基本服務,電腦加入到網格計算的行列,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、數據訪問等。目前所有重大當于數千臺個人電腦滿負荷地工作一年的網格項目都是基于 Globus Tookit提供的協(xié)議與服務建設另有資料顯示,目前我們的寬帶利用率只有5%,軟件也的是5%,服務器是20%。一方面強調要降低成本,一方面卻又除了標準以外,安全和可管理性、IT人才的缺乏也是網是資源的巨大浪費。網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部門既要保證高標準的計算能構。在內部系統(tǒng)環(huán)境中常常視而不見的問題,如安全、認證力,還要全面削減成本費用?？蓪τ谄囋O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、流體動力學分析和試驗設計仿真這類需要極高運算能力公司 Stencil Group的合伙人 Brent Sleeper認為:“這要求的應用環(huán)境來說,降低成本是極為困難的事情。采用了Sun具有高層次的架構技能,而不是簡歷上列出的編程語言?！監(jiān)NE Grid Engine(網格引擎)軟件之后,問題迎刃而解:白天如果把全球的網格都聯(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,網格就會更強大和靈活。雖然這也是網格的最終目標業(yè),而在夜間和周末將所有的CP都用于計算作業(yè)。福特工但把網格聯(lián)在一起也會帶來政治問題。IBM為大學建設網格或程師們只要通過原本熟悉的網絡界面就可以把自己的計算任 Unilever建設內部的網格都只是單純的I決策,而將私有網務提交給網格計算引擎軟件,再由網格引擎軟件自動把計算格聯(lián)接,形成能力更大的共享網格,其中的風險卻大得多。任務分配給空閑的計算機。只要在整個網格中還有空閑的計在客戶需要時,相互競爭的網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,網格應用常涉及大量的數據和計算,需要2進行分布式計算在各組織間共享安全資源,這不是當前的 Internet和網絡基網格是一種分布式計算模式,這種模式可獲得負載平衡,礎設施所能做到的?？磥碓诰W格計算實現(xiàn)商業(yè)應用之前,還避免網絡的擁堵和宕機,把數據分別存儲,還可容錯容災,有很多的問題需要解決。就近服務。美國的醫(yī)療網格設在賓夕法利亞大學,它可將X光照片等醫(yī)療文件放在網格上,供1000多家醫(yī)院共享。因為【參考文獻】涉及到海量數據,所以這些數據都是分布存儲,調用起來也]陳明德 Novell網絡實際操作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前與歷史的全部診斷記錄,從而將網格的力量用在每一個病人身上。 Butterfly. net閃于中國煤化工腦應用20029的在線游戲也借助網格技術來增強可靠性,在游戲用戶數量覃CNMH勢0沿金業(yè)與科劇增的情況下,可以通過網格實現(xiàn)計算能力和存儲能力的自12