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什么是网格计算
什么是网格计算
作者：
《商务应用》编辑整理
随着超级计算机的不断发展，它已经成为复杂科学计算领域的主宰。
但以超级计算机为中心的计算模式存在明显的不足，而且目前正在经受挑战。
超级计算机虽然是一台处理能力强大的“巨无霸”，但它造价极高，通常只有一些国家级的部门，如航天、气象等部门才有能力配置这样的设备。
而随着人们日常工作遇到的商业计算越来越复杂，人们越来越需要数据处理能力更强大的计算机，而超级计算机的价格显然阻止了它进入普通人的工作领域。
于是，人们开始寻找一种造价低廉而数据处理能力超强的计算模式，最终科学家们找到了答案———GridComputing（网格计算）。
网格计算是伴随着互联网而迅速发展起来的，专门针对复杂科学计算的新型计算模式。
这种计算模式是利用互联网把分散在不同地理位置的电脑组织成一个“虚拟的超级计算机”，其中每一台参与计算的计算机就是一个“节点”，而整个计算是由成千上万个“节点”组成的“一张网格”，所以这种计算方式叫网格计算。
这样组织起来的“虚拟的超级计算机”有两个优势，一个是数据处理能力超强；另一个是能充分利用网上的闲置处理能力。
实际上，网格计算是分布式计算（DistributedComputing）的一种，如果我们说某项工作是分布式的，那么，参与这项工作的一定不只是一台计算机，而是一个计算机网络，显然这种“蚂蚁搬山”的方式将具有很强的数据处理能力。
今年年中，NTTData计划与Intel和SGI联合进行一项为期三个月的网格计算试验，届时将有包括家庭、企业和学术机构的100万台计算机相联，其总处理能力将比现有的最快的超级计算机还要快五倍。
充分利用网上的闲置处理能力则是网格计算的有一个优势，网格计算模式首先把要计算的数据分割成若干“小片”，而计算这些“小片”的软件通常是一个预先编制好的屏幕保护程序，然后不同节点的计算机可以根据自己的处理能力下载一个或多个数据片断和这个屏幕保护程序。
于是“演出开始了”，只要，节点的计算机的用户不使用计算机时，屏保程序就会工作，这样这台计算机的闲置计算能力就被充分地调动起来了。
这种“蚂蚁搬山”式的计算式的网格计算，看似普通，但却有过及其出色的表现。
1999年，SETI@HOME项目是网格计算的一个成功典范。
该项目在1999年初开始将分布于世界各地的200万台个人电脑组成计算机阵列，用于搜索射电天文望远镜信号中的外星文明迹象。
该项目组称，在不到两年的时间里，这种计算方法已经完成了单台计算机345000年的计算量。
可见，这种“蚂蚁搬山”式的分布式计算的处理能力十分强大，正所谓“泰山不辞抔土，故能成其大”。
网格计算不仅受到需要大型科学计算的国家级部门，如航天、气象部门的关注，目前很多大公司也开始追捧这种计算模式，并开始有了相关“动作”。
“蓝色巨人”IBM正在构筑一项名为“GridComputing”的计划，旨在通过因特网，向每一台个人电脑提供超级的处理能力。
IBM公司副总裁、也是这项计划的总设计师欧文·伯杰说，“GridComputing”是一种整合电脑资源的新手段，它通过因特网把分散在各地的个人电脑连接起来，不仅可使每台个人电脑通过充分利用相互间闲置的电脑能源，来提升各自的电脑处理能力，还可使成千上万的用户在大范围的网络上共享电脑处理功能、文件以及应用软件。
正如网络技术总是从科学开发领域转向企业商务领域一样，我们也希望看到‘GridComputing’能取得这样的进展。
另一个业界巨人SUN也推出新软件促进网络计算的发展。
2001年11月，Sun推出了SunGridEngine企业版5.3版软件的β版，继续提升它的网络技术计算水平。
该软件自一年前推出以来，SunGridEngine5.2.3版软件的用户已经增长了20倍。
今天，全球有118000多颗CPU都是采用SunGridEngine软件管理的。
除此之外，一批围绕网格计算的软件公司也逐渐壮大和为人所知并成为受到关注的新商机，如：
Entropia、Avaki、Noemix、DataSynapse等等。
有业界专家预测，网格计算将成为2002年网络市场发展的热点。
据《ForbesASAP》预测，网格技术将在2005年达到高峰，并带来因特网的新生。
如果网格技术能促使市场按预期的17%年增长率持续成长的话，那么在2020年将会形成一个年产值20万亿美元的大产业。
网格概念的界定
作者：
清华大学计算机系高性能所网格研究组刘鹏
全球网格研究的领军人物、美国阿岗（Argonne）国家实验室的资深科学家、美国Globus项目的领导人IanFoster曾在1998年出版的《网格：
21世纪信息技术基础设施的蓝图》一书中这样描述网格：
“网格是构筑在互联网上的一组新兴技术，它将高速互联网、高性能计算机、大型数据库、传感器、远程设备等融为一体，为科技人员和普通老百姓提供更多的资源、功能和交互性。
互联网主要为人们提供电子邮件、网页浏览等通信功能，而网格功能则更多更强，让人们透明地使用计算、存储等其他资源。
”
2000年，IanFoster在《网格的剖析》这篇论文中把网格进一步描述为“在动态变化的多个虚拟机构间共享资源和协同解决问题。
”至此，人们仍然就什么是网格而争论不休。
2002年7月，IanFoster在《什么是网格？
判断是否网格的三个标准》一文中，限定网格必须同时满足三个条件：
（1）在非集中控制的环境中协同使用资源；
（2）使用标准的、开放的和通用的协议和接口（IanFoster认为目前只有Globus才算得上标准协议）；（3）提供非平凡的服务。
这三个条件非常严格，象P2P、SUNGridEngine、Condor、Entropia、MultiCluster等都被排除在网格之外。
至此，IanFoster已经把他头脑中的网格概念描绘清楚了。
但并不是所有人都同意他的观点，例如，有许多人赞同广义的网格概念，它称作巨大全球网格GGG（GreatGlobalGrid），它不仅包括计算网格、数据网格、信息网格、知识网格、商业网格，还包括一些已有的网络计算模式，例如对等计算P2P（PeertoPeer）、寄生计算等。
可以这样认为，IanFoster赞成狭义的“网格观”，而GGG是一种广义的“网格观”。
不管是狭义还是广义的网格，其目的不外乎是要利用互联网把分散在不同地理位置的电脑组织成一台“虚拟的超级计算机”，实现计算资源、存储资源、数据资源、信息资源、软件资源、存储资源、通信资源、知识资源、专家资源等的全面共享。
其中每一台参与的计算机就是一个节点，就像摆放在围棋棋盘上的棋子一样，而棋盘上纵横交错的线条对应于现实世界的网络，所以整个系统就叫做“网格”了。
在网格上做计算，就像下围棋一样，不是单个棋子完成的，而是所有棋子互相配合形成合力完成的。
传统互联网实现了计算机硬件的连通，Web实现了网页的连通，而网格试图实现互联网上所有资源的全面连通。
清华大学李三立院士将网格与信息高速公路作了比较，他说：
“将先进计算基础设施（网格）与信息高速公路相比较，可以说，信息高速公路是信息传输和获取的信息基础设施；而先进计算基础设施则是信息处理的信息基础设施。
虽然，国内外都有不断把信息高速公路扩充频带宽度、改进路由器性能的计划；但是，国外科学家认为：
真正的下一代信息基础设施是先进计算基础设施。
它将使以计算机为主体的信息处理发生根本性的变化。
”
中科院计算所李国杰院士认为：
“网格不同于国外正在搞的Internet2或下一代Internet（NGI），网格可以称作是第三代Internet，其主要特点是不仅仅包括计算机和网页，而且包括各种信息资源，例如数据库、软件以及各种信息获取设备等，它们都连接成一个整体，整个网络如同一台巨大无比的计算机，向每个用户提供一体化的服务。
”
作者介绍刘鹏，清华大学计算机系高性能所网格研究组博士研究生，IEEE、GGF、CGF会员。
个人主页：
网格计算：
为开发入门人员提供基本概念
作者：
ThomasMyer
1.网格计算是什么？
2.深入研究
3.难题
4.网格计算的现状
网格计算是“下一项重要的技术”，本文的目的是全面概要地介绍几个关键概念。
本文将许多网格计算概念与开发人员所知道的大量概念（如面向对象编程、XML和Web服务）关联起来。
作者提供了一个白皮书、文章和书籍的参考书目，您可以在其中找到有关网格计算的更多信息。
首先出现的是大型机：
当时在少数几家大公司和大学实验室中，只有像神父般深居简出的工程师们才使用这些巨大而笨重的计算设备。
随后出现了桌面机器、迷你型和微型计算机，它们为日益增长的使用计算机的人群提供了在公司和家里进行计算的强大能力。
然后出现了客户机-服务器以及联网技术和协议，从而将所有这些机器都挂钩在一起，允许它们相互通信。
紧接着出现了因特网，它使我们能够与地球上的任何连网机器进行通信并共享文件和数据。
现在，我们正转向下一项重要的技术：
网格计算，它与因特网一样具有很大的潜力来更改我们做生意的方法。
您或许已经熟悉了如Web服务、XML和面向对象编程之类的技术。
网格计算与这些技术非常相似，只是概念有所不同。
本文将向您演示这一新生技术如何借用过去的技术概念—对您来说，不用花很多时间就可以了解网格计算的发展与Web服务、XML和其它几种类似技术的发展之间的相似之处。
您还将发现网格服务及其所在的真正框架与面向对象编程是如此相似。
1.网格计算是什么？
有时候，告诉您网格计算不是什么会比较容易开始定义它。
例如，它不是人工智能，不是某种高级连网技术。
它也不是某种治愈所有的技术“疾病”的科幻万能药。
如果您把因特网看作通信网络，那么网格计算就是计算网络：
用于合用资产之间协调资源共享和问题解决的工具和协议。
这些合用资产被称为虚拟组织。
它们可以分布在世界各地；它们是异构的（有些是PC，有些是服务器，也许是有些大型机和超级计算机）；在某种程度上是自主的（网格可能访问不同组织的资源）；而且是临时的。
虽然网格计算一直隐匿于理论和研究活动范围（过去十年一直是这样），但越来越多的公司正开始求助于它来解决顽固的现实问题。
请考虑这样一种情况：
大多数IT部门都被强迫实现低投入高产出。
预算压缩了，资源“瘦身”了，并且不是缺乏有技术的人力资源就是这样的人要价颇高。
更为糟糕的是，大多数公司管理者都知道他们有极为丰富的空闲计算能力。
业界众所周知的是，大多数桌面机器仅使用其容量的5%到10%，大多数服务器最多只不过使用20%。
于是，美国公司的许多富人不再考虑购买更多的设备来完成工作，这一点就不足为奇了。
这些公司需要的不是更多的资源，而是更有效地使用现有的资源。
它们需要一种方法来将所有这些空闲机器都联系起来形成一个潜在的劳动池、管理这些资源并提供对数字运算能力的安全、可靠的访问。
想象一下，如果公司或组织能够在晚上使用其所有的空闲桌面PC来运行内存密集型和处理器密集型的任务，会怎么样呢？
它们会完成得更好更快，可能更快地推向市场，同时削减其IT开支。
网格计算正日益成为一种企业可以用来从IT资源“榨取”更多利润和生产力的可行技术—而且要由您—开发人员和管理员—来了解网格计算并将它应用于工作中。
2.深入研究
从开发人员的观点来看，网格是由一些虚拟组织通过使用一套公共协议组成的。
这些协议允许网格用户和应用程序以安全、受控方式运行服务。
正如前面说明的那样，虚拟组织可以是一个房间中的几台服务器或桌面PC，也可以是分散于世界各地通过因特网连接的异类系统“大杂烩”。
所有这些系统都能够一起工作，因为某些协议控制了连通性、资源分配和管理以及这些资源的协调。
全球网格（GlobalGrid）论坛正在努力将这些协议组织在开放网格服务体系结构（OpenGridServicesArchitecture，OGSA）下，这个OGSA来自基于开放标准的Web服务领域。
之所以称它为体系结构，是因为它主要描述和构建一组定义良好的接口，系统根据这些接口进行构建，所有接口都基于如Web服务描述语言（WebServicesDescriptionLanguage，WSDL）之类的开放标准。
此外，OGSA建立在从构建GlobusToolkit—一种很有价值的参考实现—中获得的经验之上。
开放标准和协议导致了服务的构建，而服务是网格的核心。
为了简单起见，服务允许用户在网格上做事。
服务可以包括：
信息查询
网络带宽分配
数据管理／抽取
处理器请求
管理数据会话
平衡工作负载
当网格专家谈到正在运行的个别服务（例如，信息查询）时，他们称之为服务实例（这种用法类似于面向对象编程中的类实例）。
服务和服务实例可以是轻量级且短暂的，也可以是需要获得网格深入而全面的支持的长期任务。
服务和服务实例可以是动态的或交互式的，也可以对它们进行批处理。
它们可以在预定时间或任意时间运行。
好的服务不只限于它们可以为网格用户做些什么，而是它们启用了虚拟化。
基于可靠协议的一组好服务可以隐藏某些请求的复杂性—可靠的虚拟化可以将计算转换成一种普遍存在的网格，这种网格更类似于我们当前的水电公共设施。
考虑这种情况：
当您将电器电源插头插入墙上的插座时，您不知道或者不关心电如何流入该电器，也不知道或不关心电来自何处。
它只是在工作，您访问该电网格以执行任务（如烤面包或熨烫衣服）。
在计算方面，设想有一天，仅当您需要查询工具时才从网格租借，而不必担心数据库、浏览器和操作系统。
网格技术的支持者表示在计算能力方面将会出现同样的事情—但它完全是关于我们如何构建允许计算机在网格中进行交互的协议和服务的。
“网格计算之父”IanFoster使用术语语义来描述OGSA定义服务实例的能力：
如何创建并控制它以及如何与之通信等。
术语“语义”的使用取自语言学和心理学，它明显指出网格计算不只是关于数据和处理器及任务的—它是关于上下文和含义的。
计算机编程环境中的语义不只是应用计算能力来处理数据并推出结果集。
其真正的作用是把问题传给计算机（或网格），然后获取该问题的解决方案。
3.难题
如果您认为像网格计算那么复杂的任何事一定有与之相关的难题，那么您就对了。
首先，网格必须能够快速确定可以使用与之相连的任何计算机上的哪些资源—更重要的是，网格不应该因缓慢或旧的系统而陷入困境。
避免“最小公分母”问题在技术“待执行”列表上比较重要。
另一个重要问题与网格技术明显无关，但仍将影响网格的成功部署：
使应用程序在网格环境中工作。
现在，大多数应用程序都在服务器或桌面环境中工作。
一组处理器完成工作。
在网格上，可以将工作分配给完成工作所需的那么多系统，每个系统都为该任务出一份力。
然后，将结果组装起来并发回给请求的系统。
一旦这些应用程序都被移植到网格环境中，您就不得不开始担心如何共享、分割、筛选、移动、保护和管理数据了。
请求了数据的用户或应用程序必需是取回数据的唯一实体，而且该用户或应用程序必须可以被理解。
安全性无疑是极其必要的—毕竟，您不会希望任何人都能访问网格资源。
而且，将其系统添加到网格的那些人希望控制哪些人有权使用其资源以及何时使用。
可靠性和性能也很重要—如果网格不能又快又好地执行任务，那么它的业务案例当然会减少。
4.网格计算的现状
如果您有这样的印象：
网格计算就是1993年的Web，那么您就对了。
目前有大量的地域正被映射。
并正在制定一些坚固的实现基础。
然而，大量的网格计算还有待去发现，许多小组正将它们的注意力转向新兴的开放标准。
在许多方面，有关网格服务的讨论类似于二十世纪九十年代中期的因特网和XML标准的讨论。
∙ 参考资料
o以下是一个适用于初学者的白皮书、书籍和文章列表，您可以通过阅读它们来了解有关网格计算的更多信息。
您有自己喜爱的列表吗？
请给我发电子邮件。
oAnatomyoftheGrid。
该白皮书是由IanFoster、CarlKesselman和StevenTuecke合写的，它定义了网格计算的领域。
正如其标题暗示的那样，这三位作者花了一些时间来命名网格的所有组成部分并定义它们做些什么。
他们的关注点在网格体系结构上。
oPhysiologyoftheGrid。
该白皮书是由IanFoster、CarlKesselman、JeffreyNick和StevenTuecke合写的，它说明了如何将网格计算应用于Web服务环境。
该白皮书更详细地描述了OGSA和网格语义（即服务）。
它与白皮书“AnatomyoftheGrid”一起相当详细地概述了（虽然有少量理论）网格计算领域。
o全球网格论坛（GlobalGridForum）（http:
//www.ggf.org）是由致力于网格计算的研究员和从业人员组成的社区发起的，许多工作组正在制定技术规范、记录用户经验并编写实现指南。
请参阅http:
//www.ggf.org/home.php?
div=atwork上的GGF@WORK，以获取工作组列表，该列表包括了开放网格服务体系结构（OGSA）工作组（http:
//www.ggf.org/ogsa-wg/"）。
oTheGlobusToolkit：
Globus是一种用于构建计算网格的开放体系结构、开放标准工具。
它被广泛地引用为可靠的参考实现，使您熟悉构建、部署和管理网格领域。
另请查看GlobusFAQ。
oIanFoster撰写了“TheGrid:
ComputingwithoutBounds”（2003年4月，ScientificAmerican）。
该文章是外行、科学家及类似的技术人员的极好读本。
Ian干了一项惊人的事情，他使网格计算的大多数抽象部分变得切实可行，使它们活跃起来。
他还简要概述了网格计算的未来，以及它可以为我们做生意的办法带来多少改变。
oIBMVPWladasky-BergerexplainsGridComputing。
该文章很好地概述了网格计算及IBM在其中的角色。
他讨论了新兴的标准和对更宽的带宽的访问如何使在商业上可行的网格计算比大多数人所认为的更接近于实现。
oFundamentalsofGridComputing。
这是一本简短的IBM红皮书，它从技术上简明地概述了网格计算。
o由FranBerman、GeoffreyFox和TonyHey共同编辑的GridComputing:
MakingtheGlobalInfrastructureaReality。
由Wiley于2003年3月出版。
这本大部头的书共1000多页，它包含了从各种科学与技术角度研究网格计算的文章和评论，其中包括：
网格的历史、语义网格、网格体系结构的概述、网格部署模型、OGSA和对等网格数据库等许多内容。
可以在的上找到它。
o10EmergingTechnologiesthatwillChangetheWorld。
TechnologyReview将网格计算指定为将改变世界的十项技术之一。
该文章包含了IanFoster和CarlKesselman的照片。
oGrid-dyDetermination：
当公司需要许多CPU周期来完成它们的工作时，网格计算显然是可行的方法。
该书提供了一些网格计算举足轻重的现实案例：
在线游戏、金融数字运算、基因组研究以及航空航天等。
关于作者:
ThomasMyer是TripleDogDareMedia（这是位于美国奥斯汀的Web应用程序开发组）的共同创始人之一。
TripleDogDareMedia专门为中小型企业提供内容管理解决方案、电子商务系统和Web服务部署。
您可以通过tom@与ThomasMyer联系。
技术分析：
高新的概念--网格计算
（2003.10.10）来自：
ZDNET
网格计算（GC）又称效用计算是一高新概念、计算领域的重大挑战而且还是下一技术热点，企业终端用户可以垂手可得。
尽管谨慎和批评必不可少，然而网格计算这一新概念必将成功推动科技创新、平衡Web服务并最终重新定义所有可能的界限。
与“按需计算”不同，网格计算是和普通消费者休戚相关的。
在美国、加拿大以及意大利分别停电后人们就会知道什么是网格--共享资源的一种比喻。
当然多数人会想到的是电网。
网格计算是共享计算服务发展的必然结果，目前正面临着同样的问题--活动部件太多、难于监控、标准不足、而且有时又充斥多种互不兼容的标准。
尽管将之称作有纪念意义还为时尚早，但是关于可以做什么、不可以做什么及其原因的进一步解释却非常必要。
网格计算最美好的前景就是应用程序可以分享多台计算机的资源。
但是设想一下如果该应用程序是为Windows而编写的，而网格包括Unix、Linux以及z系列操作系统。
抽象层将置于何处才使这一共享成为可能？
对于不同数据格式也存在类似问题：
如何协调？
安全问题如何妥善处理？
如果有加入网格的资源请求，网格管理员如何检验确保不会引入病毒？
起初网格是设计来共享空闲处理器巨大的未用资源。
然而如果应用是关键任务又将如何？
软件将如何保证所需服务质量？
尽管一些诸如Globus工具集的标准业已出台，然而仍有许多不确定因素。
网格技术和多数新理念、新技术一样有大量的术语，而且不同的合作者以各不相同的方式应用语言来突出其重点。
由于“网格”最基本的概念就是比喻，所以很难区分给定说法孰对孰错，然而其中一些必将成为主流用法。
科学领域驱使网格构建的源动力是在不同机构间协作的需求、聚集计算资源充分利用闲置的处理器周期的契机、数据量和计算需求超出了现有巨型计算机处理能力。
因此计算网格最基本的定义为：
在多种体系的动态环境下协作资源共享以及解决同样问题。
这一相对狭窄的定义很好地划清了和其它所谓“网格”的界限。
尽管人们可以称集群计算机为网格，然而它不是多体系的；点对点文件共享也可称作网格，它也可以是多体系的，然而点对点的参与者不是协作解决同一问题或应用。
以此类推，分布于校园或企业的计算资源（文件和处理器）也可能被称作网格，然而它们并非多体系或这些资源不是用于解决同一问题。
在商务市场利用网格协作计算的例子包括采购商管理的库存量信息、此处有大量销售点数据需要聚集形成数据仓库、而且很可能跨越多个站点、必须能够被多个供应商所访问。
服务部门以及ASP商也将是机构间分布资源共享的最大受益者。
还有一种可能：
金融服务提出基于高度安全网络上机构间资金和信息传输的需求。
建议
如IBM、甲骨文及微软等网格计算提供商和Sun、EMC、惠普等构架提供商将发现围绕网格计算而做的技术革新和市场宣传商机无限。
投资者将发现技术创新和市场中新的契机。
黑客将找到新的恶作剧舞台。
网格就是在高度异构的环境下跨越不同机构共享计算、存储以及应用资源。
该技术目前正在分布的数据中心进行科学试验。
IBM对于网格有最具现实意义的解释，该公司告诉人们如何在网格中整合不同的技术以实现“按需计算”；需要整合异类数据、处理过程以及计算资源；需要遵循诸如Globus之类标准以及下一代Web服务规范。
对于那些为了吸引人而自称“网格”的技术
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