网格计算范文10篇

网格计算范文篇1

论文摘要：网格计算越来越被人们所提起，并作为一种分布式计算体系结构日益流行，它非常适合企业计算的需求。很多领域都正在采用网格计算解决方案来解决自己关键的业务需求。本文介绍了网格计算的基本概念、发展过程和未来的一些发展趋势。

0引言

二十世纪六十年代末，人类采用信息包传输和开放式整体结构技术，组建了ARPAnet，从而诞生了Internet。到了九十年代初，万维网应运而生。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。网格技术正是在此背景之下出现，并且正在逐渐地由一个新兴名词转变成为运用于商业、科研、医药等各行业的技术产物。

1网格介绍

1.1网格的概念

网格计算日前成为IT界人士讨论的热门话题。打个比喻，一面镜子反射的阳光能量有限，但是众多镜子“集群”在一起，反射的能量就很大了。现今，很多领域需要强大的计算能力，但是却没有能力配备足够高端的服务器。于是，人们将思路放到了“集腋成裘”上，这引发了“网格计算”这一概念的出现。简单说，网格计算是伴随着互联网技术而迅速发展起来的，是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（GridComputing）。也就是说网格计算就是指将多个计算机组成网格状网络，“模拟实现高性能计算机”的技术。假如有一项业务使用1GHzCPU需要3分钟的处理时间。如果网络中有3台安装了同样CPU的计算机，我们把这项业务分成3等分，然后分别交给每台计算机进行处理，那么简单地计算一下就会知道其处理时间将缩短到1分钟。这就是网格计算的基本思路。

1.2网格和电力网

为了更好地理解网格计算，我们先看看另外一种“格子”——电力网是如何工作的。可以说，电力网的模式是网格努力的方向。在打开电灯的时候，几乎没人考虑他所用的电能是从哪个发电厂来的。

互联网的情形如何呢？人们获取信息的时候，并不是直接从互联网本身获取，而是必须告诉计算机去访问某一个特定的网站——这就好比，我们在打开电灯之前，先告诉它我们需要从哪一个电站获得电能一样。网格的目标，就是让人们使用网络资源像用电一样简单，你不需要知道为你提供服务的计算机来自哪里，而且，一旦某个服务器流量剧增，可以凭借网上数以万计的计算机来对其进行有效的负载分担，这就是网格的发展方向之一。

电力网格网格的区别如表一所示：

电力网

网格

发电厂

高性能中心

发电机

计算机

电能

信息、知识、交易

水能、风能、火能、核能等原始能源

数据库、传感器、贵重设备等数据源

输电线网

广域网、城域网、局域网

电力调配系

网格系统软件和中间件、网络缓存和负载平衡器等硬

动力电、照明电、家用电器等电力应用

科学计算、电子商务、信息服务等网格应用

各种电器

网格终端设备

表一

1.3网格和因特网

用简单的话讲，网格是高性能计算机、数据源、因特网三种技术的有机组合和发展，它与因特网相比具有高性能、一体化、知识生产、资源共享等技术优点。

如果说高性能只是反映了网格和因特网数量上的区别，那么网格的知识生产特性就反映了质的区别。因特网本身不创造或生产知识。人们都是先把信息或者是知识用其他方式生产出来以后，再“放到网上”，供用户查找。网格则能根据用户的要求自动地生产知识。在知识生产的过程中，高性能计算机将起到关键的作用。它把从数据源（传感器、贵重设备、数据库、信息库等等）得到的原始数据，运行特定的程序加工成信息和知识。网格可以自动地找到高性能计算机、程序软件和数据源。一个网格有多台分布在全国各地的高性能计算机，称为网格结点。

2网格计算

2.1网格计算的优势

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”，每一台参与计算的计算机就是一个结点，而整个计算是由成千上万个结点组成的“一张网格”。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，参与工作的是计算机网络，显然这种方式较以往的以个人计算机为单位的计算方式相比将具有更加强大的数据处理能力。充分利用网上的闲置处理能力则是网格计算的又一个优势，网格计算模式首先把要计算的数据分割通常实现的软件是一个预先编制好的屏幕保护程序，然后不同结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。只要位于某个结点的计算机的用户不使用计算机时，屏保程序就会工作，来调动闲置计算能力。

2.2网格计算功能和性能

第一，网格的互联网络比因特网具有更大的带宽。欧美的网格计划都会使用更高速度的主干网。

第二，网格上将有更多高性能计算机，因此网格的计算速度、数据处理速度可以大幅度提高。

第三，网格的体系结构将比因特网更能有效地利用这些资源。

第四，网格将促进更多、更大的网上社区的出现。这些相互联结的社区最终构成一个庞大的网格社区，把我们地球上所有公民联为一体。根据网络的麦特考夫定律，网格的价值与网格用户数的平方成正比。

3网格技术的应用

对于一项技术来说，其出发点和落脚点都应该指向应用。以应用推动网格发展也是我们国家发展网格技术的一个指导思路。事实上，网格技术的应用离我们的生活并不遥远，在我们社会生活的各个领域、各个层面都活跃着网格技术的身影。

3.1学科研究

网格技术的出现，最大程度地提高了现有网络计算资源的利用率。目前，利用网格提高现有资源利用率主要有两种办法。

一是利用网格技术可以将各个实验室的超级计算机连接起来，形成一个“强强联合”的超级信息处理中心。

另外一种方式就是通过互联网，利用互联网个人用户的闲置计算机，进行科学研究。

3.2企业信息处理

网格专家为我们描绘的是这样的一幅画面：等网格的触角深及到互联网的每一个角落时，我们从互联网获得网格的运算资源就会像我们从电网上获取电力那么简单，我们只需要支付少量费用，就可以租用这台“超级信息处理中心”为我们工作。这对于信息处理需求大的企业来讲，无疑是个福音。现在很多企业为了保证其业务不间断地运转，大多部署了价格不菲的大型IT系统，这些IT设备除了在少数的业务高峰时间可以得到充分利用外，大部分时间都是闲置的，这些闲置资源无疑导致了企业运行成本的增加。一个强大的可租用虚拟系统，可以让用户完成以前难以承担的任务，其生产成本却不会有明显的增长。

3.3电子政务

网格技术可以整合和管理分散在各部门的信息化资源，实现各个政府部门之间数据的无缝交换，消除“信息孤岛”，打破电子政务资源共享的瓶颈；另一方面，网格技术的分布式工作模式，可以有效地实现在网络虚拟环境下的协同办公，提高政府的工作效率、增强为公众服务的能力。

3.4个人娱乐

随着互联网的发展，网络视频点播与在线游戏已经成为个人娱乐重要的一环。使用网格可以为游戏开发商和服务供应商提供可扩展的、高弹性的基础设施以运行大型多人游戏。利用了网格技术自恢复特性，能够无缝隙地将所玩的游戏转到最近的可用服务器上，实现了用户资源的统一调动、统一保存，极大提高了游戏运行和服务的可扩充性。而对于个人用户来说，网格服务器则意味着更安全、更快捷的游戏体验。

网格技术有望使虚拟现实技术走向平民化。由于运行虚拟现实技术所需要的计算资源太过于庞大，目前虚拟现实技术只用于飞行员、宇航员等的训练工作，普通个人根本无法享受这一技术带来的娱乐体验。利用网格这种造价低廉而数据处理能力超强的计算模式，可以将虚拟现实技术运用于网络游戏中，让参与游戏的人可以真切地感受虚拟环境所带来的游戏快感。毫无疑问，如果这一技术移植成功，将对目前的网络游戏起革命性的变化。

4网格计算的发展趋势

随着网格计算的发展，也有人把它看成是未来的互联网技术。国外媒体常用“下一代互联网”、“互联网2”、“下一代Web”等词语来称呼与网格相关的技术。企业界用的名字就更多了，包括内容分发、服务分发、电子服务、实时企业计算、分布式计算、P2P计算、Web服务等。这些名词所代表的技术有一个共同点，即将互联上的资源整合成一台超级服务器，有效地提供内容服务、计算服务、存储服务等。网格计算的兴起将改变传统的Client/Server和Client/Cluster结构，形成新的Pervasive/Grid（普适计算/网格计算）体系结构。在这种结构中，客户端是各种各样的上网设备，而连在网上的各种服务器将组成单一的逻辑上的网格。

据专家预测，网格计算作为信息产业的新热点，将是近期内解决如高能物理实验、破解基因代码等数据量极大的科学工程计算问题最直接和最有效的途径。随着网格计算技术的进一步发展以及服务提供商的共同努力，网格计算将会应用于更广阔的领域及行业。网格计算的发展势必成为互联网的又一次革命，对计算机网格技术的应用以及其它产业的发展将产生巨大而深远的影响。

参考文献：

[1]刘鹏.网格应用研究现状.清华大学计算机系高性能所网格研究组.

[2]都志辉,刘鹏.网格计算.清华大学出版社.

[3]陈明德.Novell网络实际操作[M].北京电子工业出版社,1998

[4]网格计算./gridstudy/gridstudy.htm

网格计算范文篇2

关键词：数据库浮点运算虚拟化资源共享

一、网格计算的由来与发展

网格计算是伴随着互联网技术而迅速发展起来的，是将地理上分布的计算资源（包括数据库、贵重仪器等各种资源）充分运用起来，协同解决复杂的大规模问题，特别是解决仅靠本地资源无法解决的复杂问题，是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”，而整个计算机是由成千上万个“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。简单地讲，网格是把整个网络整合成一台巨大的超级计算机，实现计算资源、存储资源、数据资源、信息资源、知识资源、专家资源的全面共享。

近几年，随着计算机计算能力的迅速增长，互联网络的普及和高速网络成本的大幅降低以及传统计算方式和计算机的使用方式的改变，网格计算已经逐渐成为超级计算发展的一个重要趋势。网格计算是一个崭新而重要的研究领域，它以大粒度资源共享、高性能计算和创新性应用为主要特征，必将成为21世纪经济发展的重要推动力。

二十世纪九十年代以来，世界各个国家，尤其是发达国家，建立了很多超级计算应用中心和工程研究中心，美国还制定了新一轮规划的先进计算框架（ACIP），发展面向21世纪的先进计算技术。我国在科技部的领导和主持下，经过专家组及相关单位的努力，作为我国高性能计算和信息服务战略性基础设施的国家高性能计算环境发展很快。在已经建成的5个部级高性能计算中心的基础上，又于中南、西北等地建立了新的国家高性能计算中心，科技部加强了网络节点的建设，形成了以科学院为主体的计算网格。教育部也启动了网格计算工程，第一批12个网点正在建设之中，国家基金委也列出专项基金资助网格计算。

网格是借鉴电力网的概念出来的，网格的最终目的是希望用户在使用网格的计算能力时，就如同现在使用电力一样方便简单。

二、网格计算的应用

（一）分布式超级计算

网格计算可以把分布式的超级计算机集中起来，协同解决复杂大规模的问题。是大量的闲置计算机资源得到有效的组织，提高了资源的利用效率，节省了大量的重复投资，使用户的需求能够得到及时满足。

（二）高吞吐率计算机

网络技术能够十分有效地提高计算的吞吐率，它利用CPU周期窃取技术，将大量闲置计算机的计算资源集中起来，提供给对时间不太敏感的问题，作为计算资源的重要来源。

（三）数据密集型计算

数据密集型计算的问题求解通常同时产生很大的通讯和计算需求，需要网格能力才可以解决。网格已经在药物分子设计、计算力学、计算材料、电子学、生物学、核物理反映、航空航天等众多领域得到广泛应用。

（四）给予更广泛信息共享的人与人交互

网格的出现更急突破了人与人之间地理界线的限制，使得科技工作者之间的交流更加的方便，从某种程度上说，可以实现人与人之间的智慧共享。

（五）更广泛的资源贸易

随着大型机性能的提高和微机的更加普及，其资源的闲置问题越来越突出，网络技术可以有效地组织这些闲置资源，使得有大量的计算需求用户能够获得这些资源，而资源提供者的应用也不会受到太大的干扰。

三、网格计算应用的优点

（一）网络中所有的服务都基于这些接口的实现，就可以很容易的构造出具有层次结构的、更高级别的服务，这些服务可以跨越不同的抽象层次，以一种统一的方式来看待。

（二）虚拟化也使得多个逻辑资源应射到相同的物理资源上成为可能，在对服务进行组合时不必考虑具体的实现，可以以低层资源组成为基础，在虚拟组织中进行货源管理。

四、网格的分类

网格是指把整个整合成一台巨大的超级计算机，实现计算资源、存储资源、数据资源、信息资源、知识资源、专家资源的全面共享，其规模可以大到某个州，小到企事业单位、局域网、甚至家庭和个人。

目前，在复杂科学计算领域中仍然以超级计算机作为主宰，但是由于其造价极高，通常只被用于航空航天、气象等部级部门。网格计算作为一种新型计算模式，其低廉的造价和超强的数据处理能力备受青睐。

网格计算范文篇3

[关键词]数据库；浮点运算；虚拟化；资源共享

现代社会由于大规模的科学和工程计算的需求，迫使计算机必须不断地提高其运算速度和存储容量。计算机的发展历史表明，为了达到更好的处理性能，除了必须提高系统的硬件的速度外，系统的结构也必须不断改进，特别是当元器件的速度达到极限时，后者将变成焦点问题。于是，超级并行机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”，但它的造价极其昂贵，通常只有一些部级的部门，如航天、军事、气象等部门才有能力配置这样的设备。而随着人们在日常工作遇到的商业计算越来越复杂，人们迫切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，最终科学家们经过努力找到了答案——GridComputing（网格计算）。

网格（grid）是一个集成的计算与资源环境，或者说是一个计算资源池。网格也是一种先进的计算基础设施（AdvancedComputationalInfrastructure，简称ACI），用于研究与工程应用相结合的项目，学科领域涉及超级计算技术、网络技术、数据库技术、中间件技术、并行算法和各种计算科学研究与应用技术，是一个综合性的跨学科高技术研究课题。网格计算（GridComputing）是伴随着互联网技术而迅速发展起来的，是将地理上分布的计算资源（包括数据库、贵重仪器等各种资源）充分利用起来，协同解决复杂的大规模问题,特别是解决仅靠本地资源无法解决的复杂问题，是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。简单地讲，网格是把整个网络整合成一台巨大的超级计算机，实现计算资源、存储资源、数据资源、信息资源、知识资源、专家资源的全面共享。

近年来，随着计算机计算能力的迅速增长，互联网络的普及和高速网络成本的大幅度降低以及传统计算方式和计算机的使用方式的改变，网格计算已经逐渐成为超级计算发展的一个重要趋势。网格计算是一个崭新而重要的研究领域，它以大粒度资源共享，高性能计算和创新性应用为主要特征，必将成为21世纪经济发展的重要推动力。

二十世纪九十年代以来，世界各个国家，尤其是发达国家，建立了很多超级计算应用中心（NCSA）和工程研究中心，美国还制定了新一轮规划的先进计算框架计划(ACIP),发展面向21世纪的先进计算技术.我国在科技部的领导和主持下，经过306主题专家组及相关单位的努力，作为我国高性能计算和信息服务的战略性基础设施的国家高性能计算环境发展很快。在已建成的5个部级高性能计算中心基础上，又于中南、西北等地建立了新的国家高性能计算中心，科技部并加强了网格节点的建设，形成以科学院为主体的计算网格。教育部也启动了网格计算工程，第一批12个网点正在建设中，国家基金委也列出专向基金资助网格计算。

网格是借鉴电力网（electricpowergrid）的概念出来的，网格的最终目的是希望用户在使用网格的计算能力时，就如同现在使用电力一样方便简单。

在科学计算领域，网格计算可以在以下几个方面得到广泛应用：

1.分布式超级计算。网格计算可以把分布式的超级计算机集中起来，协同解决复杂的大规模的问题。使大量闲置的计算机资源得到有效的组织，提高了资源的利用效率，节省了大量的重复投资，使用户的需求能够得到及时满足。

2.高吞吐率计算。网格技术能够十分有效地提高计算的吞吐率，它利用CPU的周期窃取技术，将大量空闲的计算机的计算资源集中起来，提供给对时间不太敏感的问题，作为计算资源的重要来源。

3.数据密集型计算。数据密集型的问题的求解往往同时产生很大的通讯和计算需求，需要网格能力才可以解决。网格可以药物分子设计、计算力学、计算材料、电子学、生物学、核物理反应、航空航天等众多的领域得到广泛的需求。

4.基于广泛信息共享的人与人交互。网格的出现更加突破了人与人之间地理界线的限制，使得科技工作者之间的交流更加的方便，从某种程度上可以说实现人与人之间的智慧共享。

5.更广泛的资源贸易。随着大型机的性能的提高和微机的更加普及，及其资源的闲置的问题也越来越突出，网格技术能够有效地组织这些闲置的资源，使得有大量的计算需求的用户能够获得这些资源，资源的提供者的应用也不会受到太大的干扰。需要计算能力的人可以不必购买大的计算机，只要根据自己的任务的需求，向网格购买计算能力就可以满足计算需求。早期的网格体系结构是五层沙漏结构。在五层沙漏结构中，最重要的思想是以“协议”为中心，它侧重于外部的行为而不是内部的特征，通过协议可以实现一种机制，使得虚拟组织的拥护与资源之间可以进行资源使用的协商，建立共享关系，并且可以进一步管理和开发新的共享关系。这一标准化的开放结构对网格的扩展性、互操作性、一致性以及代码的共享都有好处。

在2002年的2月，IBM与Globus共同发表了OGSA（OpenGridServicesArchitecture），勾勒了GlobusToolkit3.0的蓝图。OGSA主要是将WebServices、数据库存取、J2EE等技术规范纳入网格计算。初步的规范已经公布在网络上供大家评估建议。

五层沙漏模型中，强调的是被共享的物理资源（或者是这些资源所支持的服务）在OGSA中，服务所指的概念更广，包括各种计算资源、存储资源、网络、程序、数据库等等，一切都是服务。五层模型实现的是对资源的共享，而在OGSA中，实现的对服务的共享。在OGSA中一切都看作是网格服务，网格是可扩展的网格服务的集合，即网格={网格服务}。

以网格服务为中心的模型的好处有以下几点：

网格中所有组建都是虚拟的，通过提供一组相对统一的核心接口，所有的网格服务都基于这些接口的实现，就可以很容易地构造出具有层次结构的、更高级别的服务，这些服务可以跨越不同的抽象层次，以一种统一的方式来看待。

虚拟化也使得将多个逻辑资源实例映射到相同的物理资源上成为可能，在对服务进行组合时不必考虑具体的实现，可以以底层资源组成为基础，在虚拟组织中进行资源管理。通过网格服务的虚拟化，可以将通过的服务语义和行为，无缝地映射到本地平台的基础设施之上。

“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企业版软件的、，继续提升它的网络技术计算水平。该软件自推出以来，SunGridEngine企业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，网格计算将成为未来网络市场发展的热点。据《ForbesASAP》预测，网格技术将在本年度达到高峰，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.

【参考文献】

[1]李秀.计算机文化基础[M].北京：清华大学出版社，2003.

[2]王森.计算机原理[M].北京：电子工业出版社，2002.

网格计算范文篇4

关键词：计算网格资源管理资源分配作业资源调度GlobusToolkit

计算网格是近年兴起的一种重要的并行分布式计算技术，其关键技术之一是对网格中的资源进行管理。网格中的资源具有广域分布、异构和动态的特性，使得网格资源管理变得很复杂。当前还没有一种模型能够处理所有的网格应用需求。目前，网格资源管理模型主要分为分层模型、抽象所有者模型和经济／市场模型三类。Globus项目组在网格协议制定上有重要发言权，包括IBM、Microsoft、Sun、Compaq、SGI、NEC在内的众多重要公司都宣布支持GlobusToolkit。因此Globus所采用的分层模型代表了网格资源管理的发展趋势。

本文在Globus分层模型设计思想的基础上提出一种优化的网格资源管理模型HRMM(HierarchicalResourceManagementModel)，并给出了相应的资源管理算法。为了提高效率，在HRMM的主要模块中运用了GlobusToolkit2．4提供的数据结构和接口。

1HRMM的总体结构

HRMM的设计思想是：动态接收来自用户的作业请求，并为该作业分配符合条件的计算资源，同时提供整个计算过程中有关资源信息的在线反馈，接受用户的在线控制。HRMM的体系结构如图1所示，将计算网格的资源管理任务分为四个层次：作业并行分析、全局资源分配、局部资源分配和本地资源管理。

由图1可见，用户经过GUI(图形用户界面)向HRMM提交作业请求，作业并行分析器接收用户的作业请求，再按最大并行度将作业中的任务划分为若干任务组，提交给全局资源分配器。对多任务组中的每个任务，全局资源分配器在静态资源库中一次搜索多个满足该需求的集群，组成候选集群组提交给局部资源分配器。局部资源分配器在动态资源库中读取候选集群组中每个集群的有关信息，并将相应任务分配给最符合条件的集群。然后，该集群应用本地资源管理器执行任务。在整体上，本地资源管理器每隔一定时间向静态资源库发送静态资源更新信息。另外，局部资源分配器读取动态资源库前，动态资源库会从本地资源管理器读取更新信息。

在这个分层模型中，一方面，用户提交的作业能够以最大的并行度执行，从而高效体现了并行计算的思想；另一方面，选多个集群组成候选集群组，再确定其中某一分配资源的方案，由于综合考虑了任务的静态需求和动态需求，避免重复的查询操作，从而提高了资源分配的效率。

2作业并行分析器

如图1所示，用户经过GUI向作业并行分析器提交作业请求。这个请求包括该作业中所含的多个任务的相关信息、任务间的依赖关系及每个任务的计算资源需求。作业并行分析器分析该作业中的任务及相互关系，根据各任务的依赖关系将作业中的任务划分为不同的任务组，并对每个任务组进行适当描述后提交给全局资源分配器。

2．1作业的拓扑表示

一个作业由一个或多个任务组成。作业的拓扑定义为一个满足如下条件的有向无环图：该图的节点与作业中的任务一一对应；若任务B直接依赖于任务A，则存在一条由节点A到节点B的有向边，称A为B的直接前驱，B为A的直接后继；如果存在一条从A到B的由多条有向边组成的有向通路，则称A为B的前驱，B为A的后继。

图2表示一个作业的拓扑结构。设该作业由标记为A~G的7个任务及其相互关系组成。如图2所示，任务D需要在任务A和B完成后才能开始，而任务G必须在任务正和F完成后才能开始。

为了提高作业的并行执行效率，需要关注任务在拓扑定义中的深度。记任务T的直接前驱集合为Pd(T)，则其深度d(T)为：

若Pd(T)=φ，则d(T)=1；

若Pd(T)≠φ，则d(T)=max{d(R)}+1．

R∈Pd(T)

2．2作业的最大并行度划分

作业的并行划分是指：一个作业拆分后形成的一系列对应每个任务、前后有序且相互独立的任务组。一个作业可以有一个或多个并行划分方案，形成该作业对应的并行划分集，记作Θ，I(Θ)为Θ中的任务组数。称为作业的最大并行度划分，如果：E∈Θ,且ξ∈Θ。I（）≤I（ξ）将作业中的多个任务按照相应的深度进行划分，形成一个最大并行度划分。如图2中的作业，其最大并行度划分为：={(A，B)，(C，D，E)，F，G}。

3全局资源分配器

全局资源分配器接收到以RSL描述的任务组后，立刻进行分析和解释，获得每个任务的静态资源需求。系统根据每个任务的资源需求在静态资源库中搜索满足条件的多个集群，并将结果提交给局部资源分配器。

3．1静态资源库

系统中的静态资源库采用基于轻量目录访问协议LDAP结构。在HRMM模型中，网格系统的所有静态资源都在LDAP服务器的DIT(目录信息树)中建立了相应的目录项，并用<属性，值>的组合描述各种资源属性。静态资源库选择LDAP可以在性能上带来以下优点：

(1)LDAP专门对读操作进行了优化，在读操作频繁的情况下，可以提高读取效率。

(2)LDAP是跨平台协议，可在任何计算机上使用。从而增加系统对异构网格环境的适应性。

(3)LDAP服务器支持分布式的结构，静态资源库可访问本地或全局的LDAP服务器，并能很方便地实现同步，即增强资源管理的分布性。

3．2全局资源分配算法

根据任务组中每个任务的静态需求，全局资源分配器在静态资源库中搜索满足需求的集群。在搜索时首先随机选择搜索的起始位置，然后为每个任务分别返回最先发现的N个满足该任务需求的集群，形成候选集群组，并以ClusterList数据结构描述后提交给局部资源分配器；其中ClusterList是用来描述候选集群组的广义表结构，如图3所示。对于任何一个任务，如果只找到K(<N)个符合条件的集群，则只由这K个组成候选集群组；如果任何一个集群都不满足任务的静态需求，则向局部资源分配器提交空值，同时向作业并行分析器发送反馈信息，取消任务。设LDAP服务器所记录的集群数量为M，则全局资源分配的计算复杂度为O(MN)。

4局部资源分配器

局部资源分配器在动态资源库中搜索候选集群组的动态信息，将这些动态信息和从全局资源分配器获得的静态信息相组合并进行综合分析，最终将任务组中的每个任务分配给最适合的集群。

4．1动态资源库

动态资源库中的数据以XML描述，带来如下优点：

(1)XML针对更新操作进行了优化。因此，对于需要不断更新的动态资源库，可有效提高效率。

(2)XML和LDAP在存储结构上都是树状结构，可以很方便地相互转化。用XML描述数据，可使动态资源库和基于LDAP的静态资源库具有更好的耦合性。

(3)XML与平台无关，以XML表示的数据可很方便地被其他程序使用。

4．2局部资源分配策略

局部资源分配器得到候选集群组ClusterList后，从动态资源库获取每个候选集群的动态信息，并将这些动态信息添加到相应集群的静态信息之后，然后将静态资源和动态资源信息相组合，形成集群综合资源信息。设一个集群的动态资源信息为h=[h1,…，hm]T，静态资源信息为t=[t1,…,td]T，其中m和d分别为动态和静态资源描述的字段数，则集群综合信息为υ=[tThT]T=[υ1,…,υp]T，其中P=m+d。如图3所示，集群2，2的综合信息表示为υ2.2。类似地，将任务静态资源需求和动态资源组合，设一个任务的动态资源需求为g=[g1,…，gm]T，静态资源需求为s=[s1,…，sd)T，则综合资源需求为r=[sTgT]T=[r1,…，rp]T。任务i的综合资源需求表示为ri。在确定分配策略时，将只考虑任务的综合资源需求和集群的综合资源信息。

首先，为了任务能够顺利完成，最终被选择的集群必须同时满足任务的静态资源需求和动态资源需求，即满足任务的综合资源需求：

∨i∈[1,n],∨j∈[1，p]，Vi,f(i)[j]≥ri[j]

其中，n为任务组中的任务数量，p为向量u／和r的维数，f(i)为任务i的候选集群(即ClusterList中Taski对应的集群链表)中最终被选择集群的序号。因此，首先在ClusterList中删除所有不满足上述条件的集群，并记第i个任务还剩余Ki个符合综合资源需求的候选集群，其中1≤i≤n，1≤Ki≤N。最后，局部资源分配器要为每个任务Taski从Ki个候选集群中选择最合适的一个。综合考虑计算网格的整体资源分配效率，在具体选择集群时采用如下决策机制：

(1)获选集群的综合资源信息应尽量接近相应任务的综合资源需求，避免资源的浪费，即：

(2)获选集群和任务提交节点间的总网络延迟应尽量小，即：

其中tj为全局标识为j的集群的延迟；

(3)HRMM为每个用户规定了计算资源占用量的上限，即：

其中W为该用户对计算资源占用量的上限，且W>0。

综合考虑上述三方面，局部资源分配可以描述为如下二次规划问题：

其中C是可以改变的加权系数，且C>0。由于f(i)为离散值且取值范围有限，因此提出以下优化方法，通过较少的计算来搜索近似的最优解。记候选集群组为ClusterList，则算法表示如下：

STEP1．对每个任务和候选集群，将静态和动态资源信息组合为综合资源信息；

STEP2．删除ClusterList中不满足总和资源需求的集群；

STEP3.，计算每个集群i,j的局部损失Cost[i,j]:=‖vi,j-ri‖+C·tij；

STEP4．并行地对Cost的每一列排序，并按从小到大的次序重排ClusterList中的集群链表；

STEP5．如果，则报告不存在满足条件的解，算法结束；

STEP6．∨i∈[1,n],并行计算Cost*[i]：=‖vi,k-ri‖+C·ti,k，其中k=aramin(‖vi,j‖<‖vi,1‖)；

STEP7．∨i∈[1,n]，并行计算d(i]：=

STEP8．置b:=argmin(d[j])，并删除ClusterList中任务b的集群链表中前k-1个集群节点；

STEP9．如果满足则转STEPl0，否则转STEP6；

STEP10．∨i∈[1,n]，将第i个任务分配给ClusterList中相应任务集群链表中的第一个集群，算法结束。

该算法为资源分配查找到了近似的最优解，并在最大程度上利用了资源管理站点所在集群的计算资源，将大部分计算并行化。设资源管理站点所在集群的节点数为户，则该算法在每个节点上的计算复杂度为O(n2n／P)<O(N3)；如果在全局资源分配器中设置N≈P户，则计算复杂度为O(n2)。

网格计算范文篇5

关键词：计算网格资源管理资源分配作业资源调度GlobusToolkit

计算网格是近年兴起的一种重要的并行分布式计算技术，其关键技术之一是对网格中的资源进行管理。网格中的资源具有广域分布、异构和动态的特性，使得网格资源管理变得很复杂。当前还没有一种模型能够处理所有的网格应用需求。目前，网格资源管理模型主要分为分层模型、抽象所有者模型和经济／市场模型三类。Globus项目组在网格协议制定上有重要发言权，包括IBM、Microsoft、Sun、Compaq、SGI、NEC在内的众多重要公司都宣布支持GlobusToolkit。因此Globus所采用的分层模型代表了网格资源管理的发展趋势。

本文在Globus分层模型设计思想的基础上提出一种优化的网格资源管理模型HRMM(HierarchicalResourceManagementModel)，并给出了相应的资源管理算法。为了提高效率，在HRMM的主要模块中运用了GlobusToolkit2．4提供的数据结构和接口。

1HRMM的总体结构

HRMM的设计思想是：动态接收来自用户的作业请求，并为该作业分配符合条件的计算资源，同时提供整个计算过程中有关资源信息的在线反馈，接受用户的在线控制。HRMM的体系结构如图1所示，将计算网格的资源管理任务分为四个层次：作业并行分析、全局资源分配、局部资源分配和本地资源管理。

由图1可见，用户经过GUI(图形用户界面)向HRMM提交作业请求，作业并行分析器接收用户的作业请求，再按最大并行度将作业中的任务划分为若干任务组，提交给全局资源分配器。对多任务组中的每个任务，全局资源分配器在静态资源库中一次搜索多个满足该需求的集群，组成候选集群组提交给局部资源分配器。局部资源分配器在动态资源库中读取候选集群组中每个集群的有关信息，并将相应任务分配给最符合条件的集群。然后，该集群应用本地资源管理器执行任务。在整体上，本地资源管理器每隔一定时间向静态资源库发送静态资源更新信息。另外，局部资源分配器读取动态资源库前，动态资源库会从本地资源管理器读取更新信息。

在这个分层模型中，一方面，用户提交的作业能够以最大的并行度执行，从而高效体现了并行计算的思想；另一方面，选多个集群组成候选集群组，再确定其中某一分配资源的方案，由于综合考虑了任务的静态需求和动态需求，避免重复的查询操作，从而提高了资源分配的效率。

2作业并行分析器

如图1所示，用户经过GUI向作业并行分析器提交作业请求。这个请求包括该作业中所含的多个任务的相关信息、任务间的依赖关系及每个任务的计算资源需求。作业并行分析器分析该作业中的任务及相互关系，根据各任务的依赖关系将作业中的任务划分为不同的任务组，并对每个任务组进行适当描述后提交给全局资源分配器。

2．1作业的拓扑表示

一个作业由一个或多个任务组成。作业的拓扑定义为一个满足如下条件的有向无环图：该图的节点与作业中的任务一一对应；若任务B直接依赖于任务A，则存在一条由节点A到节点B的有向边，称A为B的直接前驱，B为A的直接后继；如果存在一条从A到B的由多条有向边组成的有向通路，则称A为B的前驱，B为A的后继。

图2表示一个作业的拓扑结构。设该作业由标记为A~G的7个任务及其相互关系组成。如图2所示，任务D需要在任务A和B完成后才能开始，而任务G必须在任务正和F完成后才能开始。

为了提高作业的并行执行效率，需要关注任务在拓扑定义中的深度。记任务T的直接前驱集合为Pd(T)，则其深度d(T)为：

若Pd(T)=φ，则d(T)=1；

若Pd(T)≠φ，则d(T)=max{d(R)}+1．

R∈Pd(T)

2．2作业的最大并行度划分

作业的并行划分是指：一个作业拆分后形成的一系列对应每个任务、前后有序且相互独立的任务组。一个作业可以有一个或多个并行划分方案，形成该作业对应的并行划分集，记作Θ，I(Θ)为Θ中的任务组数。称为作业的最大并行度划分，如果：E∈Θ,且ξ∈Θ。I（）≤I（ξ）将作业中的多个任务按照相应的深度进行划分，形成一个最大并行度划分。如图2中的作业，其最大并行度划分为：={(A，B)，(C，D，E)，F，G}。

3全局资源分配器

全局资源分配器接收到以RSL描述的任务组后，立刻进行分析和解释，获得每个任务的静态资源需求。系统根据每个任务的资源需求在静态资源库中搜索满足条件的多个集群，并将结果提交给局部资源分配器。

3．1静态资源库

系统中的静态资源库采用基于轻量目录访问协议LDAP结构。在HRMM模型中，网格系统的所有静态资源都在LDAP服务器的DIT(目录信息树)中建立了相应的目录项，并用<属性，值>的组合描述各种资源属性。静态资源库选择LDAP可以在性能上带来以下优点：

(1)LDAP专门对读操作进行了优化，在读操作频繁的情况下，可以提高读取效率。

(2)LDAP是跨平台协议，可在任何计算机上使用。从而增加系统对异构网格环境的适应性。

(3)LDAP服务器支持分布式的结构，静态资源库可访问本地或全局的LDAP服务器，并能很方便地实现同步，即增强资源管理的分布性。

3．2全局资源分配算法

根据任务组中每个任务的静态需求，全局资源分配器在静态资源库中搜索满足需求的集群。在搜索时首先随机选择搜索的起始位置，然后为每个任务分别返回最先发现的N个满足该任务需求的集群，形成候选集群组，并以ClusterList数据结构描述后提交给局部资源分配器；其中ClusterList是用来描述候选集群组的广义表结构，如图3所示。对于任何一个任务，如果只找到K(<N)个符合条件的集群，则只由这K个组成候选集群组；如果任何一个集群都不满足任务的静态需求，则向局部资源分配器提交空值，同时向作业并行分析器发送反馈信息，取消任务。设LDAP服务器所记录的集群数量为M，则全局资源分配的计算复杂度为O(MN)。

4局部资源分配器

局部资源分配器在动态资源库中搜索候选集群组的动态信息，将这些动态信息和从全局资源分配器获得的静态信息相组合并进行综合分析，最终将任务组中的每个任务分配给最适合的集群。

4．1动态资源库

动态资源库中的数据以XML描述，带来如下优点：

(1)XML针对更新操作进行了优化。因此，对于需要不断更新的动态资源库，可有效提高效率。

(2)XML和LDAP在存储结构上都是树状结构，可以很方便地相互转化。用XML描述数据，可使动态资源库和基于LDAP的静态资源库具有更好的耦合性。

(3)XML与平台无关，以XML表示的数据可很方便地被其他程序使用。

4．2局部资源分配策略

局部资源分配器得到候选集群组ClusterList后，从动态资源库获取每个候选集群的动态信息，并将这些动态信息添加到相应集群的静态信息之后，然后将静态资源和动态资源信息相组合，形成集群综合资源信息。设一个集群的动态资源信息为h=[h1,…，hm]T，静态资源信息为t=[t1,…,td]T，其中m和d分别为动态和静态资源描述的字段数，则集群综合信息为υ=[tThT]T=[υ1,…,υp]T，其中P=m+d。如图3所示，集群2，2的综合信息表示为υ2.2。类似地，将任务静态资源需求和动态资源组合，设一个任务的动态资源需求为g=[g1,…，gm]T，静态资源需求为s=[s1,…，sd)T，则综合资源需求为r=[sTgT]T=[r1,…，rp]T。任务i的综合资源需求表示为ri。在确定分配策略时，将只考虑任务的综合资源需求和集群的综合资源信息。

首先，为了任务能够顺利完成，最终被选择的集群必须同时满足任务的静态资源需求和动态资源需求，即满足任务的综合资源需求：

∨i∈[1,n],∨j∈[1，p]，Vi,f(i)[j]≥ri[j]

其中，n为任务组中的任务数量，p为向量u／和r的维数，f(i)为任务i的候选集群(即ClusterList中Taski对应的集群链表)中最终被选择集群的序号。因此，首先在ClusterList中删除所有不满足上述条件的集群，并记第i个任务还剩余Ki个符合综合资源需求的候选集群，其中1≤i≤n，1≤Ki≤N。最后，局部资源分配器要为每个任务Taski从Ki个候选集群中选择最合适的一个。综合考虑计算网格的整体资源分配效率，在具体选择集群时采用如下决策机制：

(1)获选集群的综合资源信息应尽量接近相应任务的综合资源需求，避免资源的浪费，即：

(2)获选集群和任务提交节点间的总网络延迟应尽量小，即：

其中tj为全局标识为j的集群的延迟；

(3)HRMM为每个用户规定了计算资源占用量的上限，即：

其中W为该用户对计算资源占用量的上限，且W>0。

综合考虑上述三方面，局部资源分配可以描述为如下二次规划问题：

其中C是可以改变的加权系数，且C>0。由于f(i)为离散值且取值范围有限，因此提出以下优化方法，通过较少的计算来搜索近似的最优解。记候选集群组为ClusterList，则算法表示如下：

STEP1．对每个任务和候选集群，将静态和动态资源信息组合为综合资源信息；

STEP2．删除ClusterList中不满足总和资源需求的集群；

STEP3.，计算每个集群i,j的局部损失Cost[i,j]:=‖vi,j-ri‖+C·tij；

STEP4．并行地对Cost的每一列排序，并按从小到大的次序重排ClusterList中的集群链表；

STEP5．如果，则报告不存在满足条件的解，算法结束；

STEP6．∨i∈[1,n],并行计算Cost*[i]：=‖vi,k-ri‖+C·ti,k，其中k=aramin(‖vi,j‖<‖vi,1‖)；

STEP7．∨i∈[1,n]，并行计算d(i]：=

STEP8．置b:=argmin(d[j])，并删除ClusterList中任务b的集群链表中前k-1个集群节点；

STEP9．如果满足则转STEPl0，否则转STEP6；

STEP10．∨i∈[1,n]，将第i个任务分配给ClusterList中相应任务集群链表中的第一个集群，算法结束。

该算法为资源分配查找到了近似的最优解，并在最大程度上利用了资源管理站点所在集群的计算资源，将大部分计算并行化。设资源管理站点所在集群的节点数为户，则该算法在每个节点上的计算复杂度为O(n2n／P)<O(N3)；如果在全局资源分配器中设置N≈P户，则计算复杂度为O(n2)。

网格计算范文篇6

关键词网格网格计算服务网格；

1引言

网络技术是一次计算革命，有可能将全球计算机联合起来协同工作，被人们视为21世纪的新型网络基础架构。网格的概念来源于电力网格，如电力网把强大的电力输送到每家每户的每个插座，用户不必过问电是水电、火电，还是核电，也不必过问电站位于何方。网格技术可把分布在各地的计算机联网，将充足的计算资源分配给每个用户，如同个人使用一台虚拟的超级计算机一样。但网格不是万能技术，不是所有问题都能解决，只有那些能并行运算的应用才可能被拆成若干细小任务分配到每个网格计算节点，通过并行处理来提高计算速度。

网格研究源于美国联邦政府过去10年来资助的高性能计算项目。这类研究使用的名词就是“网格”或“计算网格”。这类研究的目标是将跨地域的多台高性能计算机、大型数据库、贵重科研设备、通信设备、可视化设备和各种传感器整合成一个巨大的超级计算机系统，支持科学计算和科学研究。

2国外网格技术研究动向

2.1美国的网格技术研究

美国是网格研究起步最早的国家，美国多家研究机构开展了与网格相关的研究工作，制定了很多网格研究计划，如美国国家科学基金会资助的TeraGrid、美国国防部的“全球信息网格”(GIG)、美国政府资助的“大型物理实验网格”(GriPhyN)及美国能源部的ASCIGrid、国家技术网格(NTG)等计划。

(1)TeraGrid

美国国家科学基金会TeraGrid计划是一个需要多年分段实施的，为开放式科学研究而建立和使用的世界上最大、最全面的分布式基础设施。目前，TeraGrid已能提供40TFLOPS的聚合计算及近4千万亿字节的网络数据存储能力，并建成了能融合许多系统结构的网络环境，可通过GlobusToolkit支持基于网格的计算，提供诸如基于证书的单个注册和分布应用管理、TeraGrid资源恢复、对用户软件结构的持续监控和TeraGrid的协同能力等。

(2)全球信息网格(GIG)

GIG是美国国防部(DOD)于20世纪90年代末提出并开始建设的一种集成的信息基础设施，由一套全球互联的端对端信息系统、相关程序和人员组成，它可将美军在全球范围内的计算机网、传感器网和武器平台网联为一体，预计在2020年完成。从系统组成上看，GIG将系统分为基础、通信、计算、全球应用和使用人员五个层次。从技术体制上看，GIG包括了多种专用或租借的通信计算机系统和设备、各种软件和数据、安全服务设备，以及有助于谋求信息优势的其他相关技术。

(3)大型物理实验网格(GriPhyN)

GriPhyN是由实验物理学家和IT研究人员共同发起的，其目标是为21世纪的数据密集型科学构建第一台千万亿次计算系统。GriPhyN计划将通过一个名为“千万亿级的虚拟数据网格(PVDG)”的计算环境来满足全球各地成千上万的科学家们的数据密集型计算需求。GriPhyN合作组织计划实行必要的计算机科学研究，最终形成一系列产品型的数据网格。

2.2欧洲的网格技术研究

欧洲近来启动了一系列网格开发计划，其中包括DataGrid、SIMDAT、NextGRID、AkoGriMo和CoreGRID等计划”。这些项目的情况如下：

(1)DataGrid计划

欧洲数据网格计划(DataGrid)涉及到欧盟的二十几个国家，其目的是开发一种能支持全球性分布科学探索的全新环境。该计划旨在设计并开发中间件解决方案和可扩展的测试床，以便于处理千万亿字节的分布式数据、成千上万的资源(如处理器、磁盘等)以及大量同步用户的请求。该计划的重点是高能物理学、地球科学和生物信息科学等科学应用领域。

(2)SIMDAT计划

SIMDAT是欧洲的一个大型网格研究计划。该计划的目标是利用数据中心的网格技术来开发解决工业复杂问题的方案。主要用于国际经济的四个重要领域：汽车制造、制药、太空研究和气象研究。该项目的7个网格技术开发领域包括(除了一般的网格结构)：分布式数据访问、VO管理、工作流、实体论、分析服务和知识服务。

(3)NextGRID计划

NextGRID是面向工商业领域建立的下一代网格服务结构。该计划针对的是广泛的应用领域：法律部门的数据挖掘；广播和娱乐；金融模型；数字媒体和供应链管理。研究和开发领域包括：网格结构、核心服务以及动态联合体和网格商业模型。

(4)AkoGriMo计划

AkoGriMo注重为动态虚拟组织提供传输移动通信的网格结构和服务。

包括两个测试床：E—Learning和Hospital。该计划在下一代网格使用的分层方法有：域和应用专门服务、复杂的网格服务、核心网格服务、网络中间件和移动互连网。该技术在下一代Ipv6网络基础上建立下一代网格，并支持操作系统的安全性、账目管理己账和用户。

(5)CoreGRID计划

核心网格是一个研究网络，主要用于大规模分布式网格和对等技术的基础建设、软件基础设施和应用。主要研究包括从知识，数据管理到问题解决环境的各种情况，有42个组织参加。在欧洲开展网格技术研究最积极的是英国、荷兰、意大利与德国。研制“英国国家网格”。

2.3日本的网格技术研究

日本认为网格计算技术将极大地改变日本的产业结构，成为激活经济的原动力。目前，日本主要在进行国家研究网格计划(NAREGI)和生物网格计划(BioGrid)的研究。(2)生物网格计划(BioGrid)

生物网格计划是在2002年启动的一项为期五年的网格研究计划，主要由日本文部科学省资助。计划利用网格计算技术与超高速网络，将各大学生物工程研究机构所拥有的超级计算机、数据库、高性能观测设备等研究资源联合起来。生物网格计划主要由五个部分组成：

·网格基础技术组：主要进行安全、高性能的网格技术开发；

·数据联机分析组：使Spring一8及超高压电子显微镜等高性能分析设备的连接成为可能，并实现分析数据的共享；

·计算网格技术组：研究开发蛋白质结构预测及各种生物模拟技术；

·数据网格组：主要任务是各种生物数据库相关技术的研发；

·商业开发组：以各项开发技术为桥梁，开发超大型网格计算机，它比现在世界上运算速度最快的计算机还快数倍，将达每秒300万亿次。

3中国网格技术研究动向

我国同世界其他各国政府一样，为大幅度提高我国的综合国力和国际竞争能力，对于网格的建设也十分关注，同时在网格计算方面做了大量基础性和前瞻性研究工作。并在863专项中提出了具体的目标。专项确立了“战略与系统综合研究”、“高性能计算机”、“网格结点”、“网格软件”和“应用网格”五个方面的课题。主要任务是研制面向网格的每秒万亿次级高性能计算机和具有每秒数万亿次聚合计算能力的高性能计算环境；开发具有自主知识产权的网格软件；建设科学研究、经济建设、社会发展和国防建设急需的重要应用

网格；形成若干网格技术的国家标准，参与制定国际标准。

目前，我国已开展了“中国国家网格”、“教育科研网格”、“织女星网格”和“先进计算基础设施北京、上海试点工程”等五大网格项目的研究。参与研究的主要有中科院计算所、清华大学、联想集团、江南计算所等几家在高性能计算方面有较强实力的研究单位。

(1)中国国家网格(ChinaNationalGrid)

“中国国家网格”是部级高性能计算和信息服务的战略性基础设施，它将在全国范围内为各行业和社会大众提供各种一体化的高性能计算环境和信息服务。专项于2002年4月启动，投资高达3亿人民币，目标是提供高性能计算、资源共享、协同工作的能力，同时在科学研究、环境资源、制造业、服务业中建设若干大型行业应用网格；并研制面向网格计算，具有良好的应用开发环境的高性能计算机，装备网格结点，促进我国高性能计算机的研究和产业化。

(2)“教育科研网格”(ChinaGrid)

教育部依托教育与科研网CERNET和高校的大量计算资源和信息资源，推出了ChinaGrid计划。ChinaGrid包括开发相应的网格软件，配合网络计算机(NC)的使用，将分布在教育与科研网格上自治的分布异构的海量信息资源集成起来，建立聚合能力超过每秒15万亿次量级的教育科研网格，总存储容量超过260TB，结点覆盖211建设的100所部属高等院校，实现CERNET环境下资源的有效共享，消除信息孤岛，ChinaGrid第一期规划：在2002年～2005年期间，一是建立12个计算网格的主结点，提供具有高性能计算、资源共享、协同工作的服务平台。每个主结点将建立一个聚合计算能力超过每秒5000亿次、存储能力分别达到5TB的超级计算结点，并通过相应的计算网格软件将分布在12个主结点的高性能计算机连接起来，使整个ChinaGrid的聚合峰值计算能力超过每秒6万亿次，存储能力超过60TB。

(3)“织女星网格”(VegaGrid)“织女星网格”是由中科院计算所联合国内十几家科研单位，共同承担的“863”重点项目。该项目的目标是：把我国的8个高性能计算中心通过Internet连接起来，进行统一的资源管理、信息管理和用户管理，并在此基础上开发出多个需要高性能计算能力的网格应用系统。它是我国的第一个网格雏形。目前，该项目已取得了一系列研究成果。包括研制出了运算速度达每秒4万亿次以上，主要用作“中国国家网格”的主机、网格应用路由器和“织女星”网格操作系统等。“织女星网格”主要研究内容如下：

在网格硬件层面，主要工作是研究下一代曙光高性能计算机，它们将是面向网格的超级服务器；

在网格系统软件层面，主要工作是研究开发一个名为GCP的网格计算协议栈(GridComputingProtocolStack)以及有效支持GCP的“织女星”网格操作系统(VegaGOS)；

在网格应用层面，主要研究的是信息网格和知识网格，以及科学计算类应用网格。“织女星网格”在尽量使用国际上已有的先进技术的同时，它最大特点就是提出了“服务网格”的概念。

4结束语

网格计算技术是一个正在迅猛发展的新兴学科。从生物领域的后基因组计划，到高能物理领域更深层次物质结构的研究，再到哈勃望远镜所获取的大量宇宙数据的处理，再到气象、地震预报预测这些重大科学领域的计算问题，促使科学家必须利用分布在世界各地的计算机资源，通过高速网络连接起来，共同完成计算问题，这正是网格计算快速发展的源动力。可以说网格是未来信息技术和产业发展的大趋势，它将极大地改变我们的生活和工作。未来的网格计算主要有三大发展趋势：即标准化、大型化和技术融合化。也就是说，网格计算将在行业应用的引导下，以标准化向更广域、多学科渗透，网格的一切对外功能都将以网格服务来体现，技术将进一步融合，且将逐渐从高性能计算走向商业应用，从前沿技术走向实用化、大众化。可以预见，今后网格计算技术仍将快速发展，从而开创计算科学的一个新纪元。

参考文献

【1】许文韬．网格技术综述[J]．微型电脑应用，2002．(18)：62—64

【2】都志辉，陈渝，刘鹏．网格计算[M]．北京：清华大学出版社．2002

【3】孙培德．网格计算的研究新进展[J]．计算机工程与应用,2003，(16)

网格计算范文篇7

关键词：网格Globus开放网格服务结构OGSA沙漏结构

2003年10月13日，IBM与中国国家教育部在京宣布，双方将建立中国教育科研网格以促进全国高校在教育、科研及更广泛项目上的全面合作。该项目由北京大学、华南理工大学、清华大学等12所大学联合提出，是迄今由政府推出的最宏大的网格工程，也是迄今为止世界上规模最大的网格计算工程之一。其应用领域包括从生命科学、图像处理到远程教育等方面的众多领域。到网格建成时，它将在教育科研网上把全国100所211工程建设重点大学的资源广泛共享，并将在该工程完成时达到超过15万亿浮点运算的功能。美国《福布斯》杂志的科技版《ForbesASAP》2001年就曾预言下一代互联网浪潮将是万维网（WorldWideWeb）升级为网格（GreatGlobalGrid）。那么到底什么是网格呢？

1网格的涵义

1.1网格概念

网格就是一个集成的计算与资源环境，或者说是一个计算资源池。它能够把整个互联网集成为一台巨大的超级计算机，实现全球范围的计算资源、存储资源、数据资源、信息资源、知识资源、专家资源、设备资源甚至是人才等各种相关的广泛分布的各种资源的全面共享。网格的根本特片是资源共享，消除资源孤岛。当然，我们也可以构造地区性的网格、企事业内部网格、局域网网格甚至家庭网格和个人网格。可从以下三方面理解网格概念：

第一，从概念上，网格的目标是资源共享和分布协同工作。网格的这种概念可以清晰地指导行业和企业中各个部门的资源进行行业或企业整体上的统一规划、部署、整合和共享，而不仅仅是行业或大企业中的各个部分自己规划、占有和使用资源。

第二，网格是一种技术。为了达到多种类型的分布资源共享和协作，网络计算技术必须解决多个层次的资源共享和合作技术，制定网格的标准，将Internet从通讯和信息交互的平台提升到资源共享的平台。但是目前并行计算、分布计算中间件等现行技术远远没有解决多组织之间资源的共享问题，以及广域范围的多系统之间联合处理和计算等网格计算所面临的关键问题。因此，网格计算技术研究具有独特性、紧迫性和挑战性。

第三，网格是基础设施，是通过各种网格综合计算机、数据、设备和服务等资源的基本设施。这种设施的建立，将使用户如同今天我们按需使用电力一样，无需在用户端配套大量的全套计算机系统和复杂软件，就可以简便地得到网格提供的各种服务。这样，设备、软件投资和维护开销将大大减少。

图1

1.2网格组成

网格环境的构建层次如图1所示，主要由资源、中间件、工具软件和应用程序等几部分组成。其中资源由分布在Internet上的各类资源组成，包括各类主机、工作站甚至PC机，也可以是上述机型的机群系统、大型存储设备、数据库或其他设备。中间件是网格计算的核心，负责提供远程进程管理、资源分配、存储访问、登录和认证、安全性和服务质量（QoS）等。工具软件和应用程序提供用户二次开发利用的环境、工具、语言及接口等，以便更好地利用网格资源。

1.3网格的判断标准

证判一个系统是否是网格，从根本上说，必须看此系统所能提供的应用、商业价值和科学结论，而不是它的系统结构。全球网格研究的邻军人物伊安·福斯特（IanFoster）对于网格作为三点限制：

首先，协调非集中控制资源。网格整合各种资源、协调各种使用者。这些资源和使用者在不同控制制域中，比如，个人电脑和中心计算机、相同或不同公司的不同管理单元；网格还解决在这种分布式环境中出现的安全、策略、使用费用、成员权限等问题。否则，只能称得上本地管理系统而非网格。

其次，使用标准、开放、通用的协议和界面。网格建立在多功能的协议和界面之上，这些协议和界面解决认证、授权、资源发现和资源存取等基本问题。否则，只能是一个具体应用系统而非网格。

其次，使用标准、开放、通用的协议和界面。网格建立在多功能的协议和界面之上，这些协议和界面解决认证、授权、资源发现和资源存取等基本问题。否则，只能是一个具体应用系统而非网格。

第三，得到非平凡的服务质量。网格允许它的资源被协调使用，以得到多种服务质量，满足不同使用者需求，如系统响应时间、流通量、有效性、安全性及资源重定位，使得联合系统的功效比其各部分的功效总和要大得多。

2网格的体系结构

目前，比较重要的网格体系结构有两个：一个是伊安·福斯特（IanFoster）等在早些时候提出的五层沙漏结构；另一个是以IBM为代表的工业界的影响下，在考虑到Web技术的发展与影响后，伊安·福斯特（IanFoster）等结构WebService提出的开放网格服务结构OGSA（OpenGridServicesArchitcture）。

2.1五层沙漏结构

五层沙漏结构是一种影响十分广泛的结构，它的主要特点就是简单，主要侧重于定位的描述而不是具体的协议定义。其基本思想就是以"协议"为中心，也十分强调与API（ApplicationProgrammingInterfaces）和SDK（SoftwareDevelopmentKits）的重要性。

五层沙漏模型从底层开始分别为构造层、连接层、资源层、汇聚层和应用层。

网格构造层由各种物理资源所构成，包括存储资源、计算资源、目录、数据库、网络资源、传感器等，构造层的基本功能就是控制和管理局部的资源，向上提供访问这些资源的接口。

网格连接层实现构造层资源之间的通信、数据交换，定义了核心的通信和认证协议。

网格资源层建立在连接层的通信与认证协议之上，工、提供数据访问、计算机访问、状态与性能信息访问等服务。它考虑的是单个的局部资源，全局状态和跨越分布资源集合的原子操作由汇聚层考虑。

网格汇聚层的主要功能是协调“多种”资源的共离，协同完成任务。汇聚层在资源基础上，实现更高级的应用。汇聚层可分为通用的汇聚层和面向特定问题的汇聚层。

网格应用层是在虚拟组织环境中存在的，应用可根据上面作一层次上定义的服务来构造，它可以调用资源层的服务，也可以调用汇词聚层的服务，从而满足应用需求。拿电力系统做个比喻，前四个层次就相当于发电厂、电网、变电所和配电房，而应用层相当于住宅里的电闸、电表和电源插座。

其另一个重要特点就是沙漏形状，如图2所示。核心协议就形成了协议层次结构中的一个瓶颈，资源层和连接层共同组成这一核心的瓶颈部分，它们提供资源的安全访问。

2.2开放网格服务结构OGSA

开放式的网格服务体系OGSA是一个由节点和连线构成的框架。该框架的节点是网格服务而网格服务之间的连线是网格服务相互交流时所用的语言。网格服务是特殊的网络服务专供用来维持和管理网格体系。

OGSA网格也为五层结构，其结构同五层沙漏结构，自下而上为结构层、连接层、资源层、汇聚层及应用层。但OGSA结构较五层沙漏结构有着以下特点：

（1）以服务为中心的模型

如果说五层沙漏结构是以协议为中心的“协议结构”，其试图实现的是对资源的共享，则OGSA就是以服务为中心的“服务结构”，其实现的是对服务的共享。OGSA将一切看作服务，并定义了“网格服务”，该服务提供了一组接口，这些接口明确遵守特定的惯例，解决服务发现、动态服务创建、生命周期管理、通知等问题。因此，网格是可扩展的网格服务的集合。简单地说，网格服务=接口/行为+服务数据。

（2）统一的WebService框架

WebService描述了一种新出现的、重要的分布式计算范式，定义了一种技术，用于描述被访问的软件组件、访问组件的方法以及找到相关服务才蝗发现方法，解决了发现和激发永久服务的问题。OGSA是符合标准的Webservice框架的。但是在网格中，大量的是临时服务，因此OGSA对Webservice进行了扩展，提出的是网格服务（GridService）的模仿，使得它可以支持临时服务实例，并且能够支柱创建和删除。

（3）突破科技应用领域

正如Web技术一开始是科学协议而出现的，但是后来在商业领域却大量使用一样，OGSA将原来主要在科技领域应用的网格技术转移到工商业领域。OGSA而向服务的特点允许我们在不同的层次虚拟化资源，因此相同的机制与抽象可以应用于多个组织之间的分布式网格支持的协作，或者是跨越多个特点主要环境。

2.3应用实例：Globus系统

Globus是美国Argonne国家实验室研发的网络计算项目，有12所大学和研究机构参加该项目。Globus对资源管理、信息安全、信息服务、数据管理等网络计算关键理论进行了研究，开发了在各种平台上运行的网络计算工具软件（Toolkit），帮助组建和规划大型网络试验平台，开发大型网络系统运行的应用软件。Toolkit是Globus最重要的成果，其第一版在1999年推出。2003年1月13日，符合OGSA规范的GlobusToolkit3.0（Alpha版）已经在第一届Globusworld会议上。这标志着OGSA已经从一种理念、一种体系结构，走到付诸实践的阶段了。Toolkit开放源码，任何人都可以从其网站上直接下载源代码。

Globus的协议分为五层：构造层、连接层、资源层、汇集层和应用层。每层都有自己的服务、API和SDK，上层协议调用下层协议的服务。网格内的全局应用都通过协议提供的服务调用操作系统。Globus的网格计算协议建立在互联网协议之上，以互联网协议中的通信、路由、名字解析等功能为基础。在Globus看来，现有的共享方案，比如互联网、B2B、ASP、SSP、Java、CORBA、DCE等，要么在共享配置的灵活性上、要么在共享资源种类上不能完全满足虚拟组织的需要。同时，Globus并不试图取代现有技术，而是希望在现有技术之上建立更高层次的共享。为了有效支持网格计算环境，Globus工具包针对Globus项目中提出的各种协议，提供了一系列的服务、软件库、编程接口（API）和使用例子。

迄今为止，GlobusToolkit已经成为事实上的网格标准。一些重要的公司，包括IBM、Microsoft、Compaq、Cray、SGI、Sun、Fujitsu、Hitachi、NEC等公开宣布支持GlobusToolkit。目前大多数网格项目都是基于GlobusToolkit所提供的协议及服务而建设的，例如美国的物理网格GriPhyN、欧洲物数据网格DataGrid、荷兰的集群计算机网格DAS-2、美国能源部的科学网格、DISCOM网格、美国学术界的TeraGrid等等。

3网格的研究历史与现状

从美国、日本及欧洲的发达国家到印度这样的发展中国家都启动了大型网格研究计划，并得到了产业界的大力支持。网格的发展到目前为止基本上可以划分为以下几个阶段：

一是萌芽阶段：在上个世纪90年代初期，主要是千兆网的测试床以及一些元计算的实施。

二是早期实验阶段：在上个世纪90年代中期到晚期，如I-WAY项目，还包括一些学术性的软件项目，例如Globus、Legion等。

三是飞速发展阶段：2002年以来，出现了大量的应用社团和项目，主要基础市话的开发和使用，工业界对网格计算的兴趣在增长，例如IBM、Platform、Microsoft、Sun、Compaq等重要的公司。同时也出现了一比较显著的技术基础，如GlobusToolkit，形成了具有相当规模和世界影响的全球网格论坛GGF（GlobalGriaForum）组织。

目前，IBM是网格系统和服务方面的领先供应商，已经为很多科技团体、政府机构、商业化用户的网格系统提供了产品和服务，其中包括英国国家网格、荷兰国家各、北卡州的生物网格等等。美国太阳微系统公司2002年了“网格引擎”企业版的测试版。HP公司也提出了UtilityComputing计划和UtilityDataCenter产品。Oracle公司2002年11月推出面向网格的基于Globus的数据库应用工具。2008年北京奥运会的计算机信息处理系统将应用网格，IBM、Oracle、SUN、NP都已推出了一系列可应用网格的产品。日本文部科学省2003年5月决定投资700亿日元开发超大型网格计算机，它出现在世界上运算速度最快的计算机还快近10倍，将达每秒300万亿次。

我国“十五”863计划的高性能计算专项和软件专项等重大科研项目都与网格技术相关。目前，我国已开展了“国家高性能计算环境”和“先进计算基础设施北京上海试点工程”两个项目，对网格计算进行研究。中科院计算所正在进行的“织女星计划”（Vega计划）正是以元数据、构件框架、智能体、网格公共信息协议和网格计算协议为主要突破点对网格计算进行的研究。

4网格存在问题及发展前景

4.1存在问题

下一代互联网技术是完全崭新的，从光纤到路由器、交换机、上层服务器、操作系统、各种系统软件和应用软件都将产生革命性的变革。因而，在网格的发展道路上，Globus和它的各种替代版本将面临巨大障碍。为实现网格的广泛应用，还必须解决下列问题：

（1）标准是成功关键。就像TCP/IP协议是互联网的核心一样，构建网格计算也需要对标准协议和服务进行定义。迄今为止，网格计算还没有正式的标准，但在核心技术上，GlobusToolkit已成为网格计算事实上的标准。

（2）网格资源动态分配问题。如何在动态、异构虚拟组织间实现协同的资源共享以及协同是网格中非常重要的问题。已有的一些并行和分布计算系统的资源分配技术，并不能很好地适应计算网格资源分配问题的特点。

（3）数据通过因特网时形成的延迟问题。智能软件应确保按时传送数据，否则，网格处理问题的手段将被限定在“并行运算”。并行计算在不同的机器上完成，某一台计算机不需要等待另一台计算机的处理结果。

（4）目前互联网的数据传输能力不足问题。为此，发展网格要和建设下一代宽带互联网（如美国的“下一代Internet（NGI）”和“Internet2等”）结合起来。另一方面，采用无线移动和卫星通信，也是一种现实的途径。

（5）进一步解决人机结合问题，使网络格更加个性化、智能化和科学化。

（6）通过法律的手段解决网上资源共享中的智能产权、相互信任和报酬等问题以及如何保障网格计算的安全性、认证和可靠性等。

网格计算范文篇8

关键词网格网格计算服务网格；

1引言

网络技术是一次计算革命，有可能将全球计算机联合起来协同工作，被人们视为21世纪的新型网络基础架构。网格的概念来源于电力网格，如电力网把强大的电力输送到每家每户的每个插座，用户不必过问电是水电、火电，还是核电，也不必过问电站位于何方。网格技术可把分布在各地的计算机联网，将充足的计算资源分配给每个用户，如同个人使用一台虚拟的超级计算机一样。但网格不是万能技术，不是所有问题都能解决，只有那些能并行运算的应用才可能被拆成若干细小任务分配到每个网格计算节点，通过并行处理来提高计算速度。

网格研究源于美国联邦政府过去10年来资助的高性能计算项目。这类研究使用的名词就是“网格”或“计算网格”。这类研究的目标是将跨地域的多台高性能计算机、大型数据库、贵重科研设备、通信设备、可视化设备和各种传感器整合成一个巨大的超级计算机系统，支持科学计算和科学研究。

2国外网格技术研究动向

2.1美国的网格技术研究

美国是网格研究起步最早的国家，美国多家研究机构开展了与网格相关的研究工作，制定了很多网格研究计划，如美国国家科学基金会资助的TeraGrid、美国国防部的“全球信息网格”(GIG)、美国政府资助的“大型物理实验网格”(GriPhyN)及美国能源部的ASCIGrid、国家技术网格(NTG)等计划。

(1)TeraGrid

美国国家科学基金会TeraGrid计划是一个需要多年分段实施的，为开放式科学研究而建立和使用的世界上最大、最全面的分布式基础设施。目前，TeraGrid已能提供40TFLOPS的聚合计算及近4千万亿字节的网络数据存储能力，并建成了能融合许多系统结构的网络环境，可通过GlobusToolkit支持基于网格的计算，提供诸如基于证书的单个注册和分布应用管理、TeraGrid资源恢复、对用户软件结构的持续监控和TeraGrid的协同能力等。

(2)全球信息网格(GIG)

GIG是美国国防部(DOD)于20世纪90年代末提出并开始建设的一种集成的信息基础设施，由一套全球互联的端对端信息系统、相关程序和人员组成，它可将美军在全球范围内的计算机网、传感器网和武器平台网联为一体，预计在2020年完成。从系统组成上看，GIG将系统分为基础、通信、计算、全球应用和使用人员五个层次。从技术体制上看，GIG包括了多种专用或租借的通信计算机系统和设备、各种软件和数据、安全服务设备，以及有助于谋求信息优势的其他相关技术。

(3)大型物理实验网格(GriPhyN)

GriPhyN是由实验物理学家和IT研究人员共同发起的，其目标是为21世纪的数据密集型科学构建第一台千万亿次计算系统。GriPhyN计划将通过一个名为“千万亿级的虚拟数据网格(PVDG)”的计算环境来满足全球各地成千上万的科学家们的数据密集型计算需求。GriPhyN合作组织计划实行必要的计算机科学研究，最终形成一系列产品型的数据网格。

2.2欧洲的网格技术研究

欧洲近来启动了一系列网格开发计划，其中包括DataGrid、SIMDAT、NextGRID、AkoGriMo和CoreGRID等计划”。这些项目的情况如下：

(1)DataGrid计划

欧洲数据网格计划(DataGrid)涉及到欧盟的二十几个国家，其目的是开发一种能支持全球性分布科学探索的全新环境。该计划旨在设计并开发中间件解决方案和可扩展的测试床，以便于处理千万亿字节的分布式数据、成千上万的资源(如处理器、磁盘等)以及大量同步用户的请求。该计划的重点是高能物理学、地球科学和生物信息科学等科学应用领域。

(2)SIMDAT计划

SIMDAT是欧洲的一个大型网格研究计划。该计划的目标是利用数据中心的网格技术来开发解决工业复杂问题的方案。主要用于国际经济的四个重要领域：汽车制造、制药、太空研究和气象研究。该项目的7个网格技术开发领域包括(除了一般的网格结构)：分布式数据访问、VO管理、工作流、实体论、分析服务和知识服务。

(3)NextGRID计划

NextGRID是面向工商业领域建立的下一代网格服务结构。该计划针对的是广泛的应用领域：法律部门的数据挖掘；广播和娱乐；金融模型；数字媒体和供应链管理。研究和开发领域包括：网格结构、核心服务以及动态联合体和网格商业模型。

(4)AkoGriMo计划

AkoGriMo注重为动态虚拟组织提供传输移动通信的网格结构和服务。

包括两个测试床：E—Learning和Hospital。该计划在下一代网格使用的分层方法有：域和应用专门服务、复杂的网格服务、核心网格服务、网络中间件和移动互连网。该技术在下一代Ipv6网络基础上建立下一代网格，并支持操作系统的安全性、账目管理己账和用户。

(5)CoreGRID计划

核心网格是一个研究网络，主要用于大规模分布式网格和对等技术的基础建设、软件基础设施和应用。主要研究包括从知识，数据管理到问题解决环境的各种情况，有42个组织参加。在欧洲开展网格技术研究最积极的是英国、荷兰、意大利与德国。研制“英国国家网格”。

2.3日本的网格技术研究

日本认为网格计算技术将极大地改变日本的产业结构，成为激活经济的原动力。目前，日本主要在进行国家研究网格计划(NAREGI)和生物网格计划(BioGrid)的研究。

(1)NAREGI计划

日本文部科学省推出的“激活经济研究开发计划”。目标是使最高运算速度达到100TFLOPS。并预定从2008年开始在产业界加以应用。包括了一个从2003年开始的五年规划：2005年为中间评估阶段，2006年度开始实施面向实际应用的强化研究，2007年为实证试验时期，2008年进入实用化阶段。五年计划的研究内容可分为三个部分：进行网格应用开发的“系统实证研究开发”、进行网格中间件开发的“网格研究开发”，以及进行运用技术开发的“基础研究”。其中，系统实证研究主要进行有关纳米级分子、电子模拟的应用开发，并计划将NAREGI开发的应用程序和中间件用于分子电子学和生物分子元件领域；网格研究则主要是想充分利用现有的成品软件，开发出新的工具和中间件；而基础研究则主要侧重于网络通信基础技术和应用技术的研究。

(2)生物网格计划(BioGrid)

生物网格计划是在2002年启动的一项为期五年的网格研究计划，主要由日本文部科学省资助。计划利用网格计算技术与超高速网络，将各大学生物工程研究机构所拥有的超级计算机、数据库、高性能观测设备等研究资源联合起来。生物网格计划主要由五个部分组成：

·网格基础技术组：主要进行安全、高性能的网格技术开发；

·数据联机分析组：使Spring一8及超高压电子显微镜等高性能分析设备的连接成为可能，并实现分析数据的共享；

·计算网格技术组：研究开发蛋白质结构预测及各种生物模拟技术；

·数据网格组：主要任务是各种生物数据库相关技术的研发；

·商业开发组：以各项开发技术为桥梁，开发超大型网格计算机，它比现在世界上运算速度最快的计算机还快数倍，将达每秒300万亿次。

3中国网格技术研究动向

我国同世界其他各国政府一样，为大幅度提高我国的综合国力和国际竞争能力，对于网格的建设也十分关注，同时在网格计算方面做了大量基础性和前瞻性研究工作。并在863专项中提出了具体的目标。专项确立了“战略与系统综合研究”、“高性能计算机”、“网格结点”、“网格软件”和“应用网格”五个方面的课题。主要任务是研制面向网格的每秒万亿次级高性能计算机和具有每秒数万亿次聚合计算能力的高性能计算环境；开发具有自主知识产权的网格软件；建设科学研究、经济建设、社会发展和国防建设急需的重要应用

网格；形成若干网格技术的国家标准，参与制定国际标准。

目前，我国已开展了“中国国家网格”、“教育科研网格”、“织女星网格”和“先进计算基础设施北京、上海试点工程”等五大网格项目的研究。参与研究的主要有中科院计算所、清华大学、联想集团、江南计算所等几家在高性能计算方面有较强实力的研究单位。

(1)中国国家网格(ChinaNationalGrid)

“中国国家网格”是部级高性能计算和信息服务的战略性基础设施，它将在全国范围内为各行业和社会大众提供各种一体化的高性能计算环境和信息服务。专项于2002年4月启动，投资高达3亿人民币，目标是提供高性能计算、资源共享、协同工作的能力，同时在科学研究、环境资源、制造业、服务业中建设若干大型行业应用网格；并研制面向网格计算，具有良好的应用开发环境的高性能计算机，装备网格结点，促进我国高性能计算机的研究和产业化。

(2)“教育科研网格”(ChinaGrid)

教育部依托教育与科研网CERNET和高校的大量计算资源和信息资源，推出了ChinaGrid计划。ChinaGrid包括开发相应的网格软件，配合网络计算机(NC)的使用，将分布在教育与科研网格上自治的分布异构的海量信息资源集成起来，建立聚合能力超过每秒15万亿次量级的教育科研网格，总存储容量超过260TB，结点覆盖211建设的100所部属高等院校，实现CERNET环境下资源的有效共享，消除信息孤岛，ChinaGrid第一期规划：在2002年～2005年期间，一是建立12个计算网格的主结点，提供具有高性能计算、资源共享、协同工作的服务平台。每个主结点将建立一个聚合计算能力超过每秒5000亿次、存储能力分别达到5TB的超级计算结点，并通过相应的计算网格软件将分布在12个主结点的高性能计算机连接起来，使整个ChinaGrid的聚合峰值计算能力超过每秒6万亿次，存储能力超过60TB。

(3)“织女星网格”(VegaGrid)“织女星网格”是由中科院计算所联合国内十几家科研单位，共同承担的“863”重点项目。该项目的目标是：把我国的8个高性能计算中心通过Internet连接起来，进行统一的资源管理、信息管理和用户管理，并在此基础上开发出多个需要高性能计算能力的网格应用系统。它是我国的第一个网格雏形。目前，该项目已取得了一系列研究成果。包括研制出了运算速度达每秒4万亿次以上，主要用作“中国国家网格”的主机、网格应用路由器和“织女星”网格操作系统等。“织女星网格”主要研究内容如下：

在网格硬件层面，主要工作是研究下一代曙光高性能计算机，它们将是面向网格的超级服务器；

在网格系统软件层面，主要工作是研究开发一个名为GCP的网格计算协议栈(GridComputingProtocolStack)以及有效支持GCP的“织女星”网格操作系统(VegaGOS)；

在网格应用层面，主要研究的是信息网格和知识网格，以及科学计算类应用网格。“织女星网格”在尽量使用国际上已有的先进技术的同时，它最大特点就是提出了“服务网格”的概念。

4结束语

网格计算技术是一个正在迅猛发展的新兴学科。从生物领域的后基因组计划，到高能物理领域更深层次物质结构的研究，再到哈勃望远镜所获取的大量宇宙数据的处理，再到气象、地震预报预测这些重大科学领域的计算问题，促使科学家必须利用分布在世界各地的计算机资源，通过高速网络连接起来，共同完成计算问题，这正是网格计算快速发展的源动力。可以说网格是未来信息技术和产业发展的大趋势，它将极大地改变我们的生活和工作。未来的网格计算主要有三大发展趋势：即标准化、大型化和技术融合化。也就是说，网格计算将在行业应用的引导下，以标准化向更广域、多学科渗透，网格的一切对外功能都将以网格服务来体现，技术将进一步融合，且将逐渐从高性能计算走向商业应用，从前沿技术走向实用化、大众化。可以预见，今后网格计算技术仍将快速发展，从而开创计算科学的一个新纪元。

参考文献

【1】许文韬．网格技术综述[J]．微型电脑应用，2002．(18)：62—64

网格计算范文篇9

【摘要题】数字图书馆论坛

【关键词】网格技术/因特网/数字图书馆

1网格技术的特点及其意义

网格(Grid)是近年来兴起的一种前沿信息技术，是互联网信息技术发展的新趋势。它的思想来源于电力网格，目的是将计算能力和信息资源象电力网一样通过网络形式方便地传送到用户中。网格是高性能计算机、数据资源、因特网三种技术的有机组合和发展，它把分布在各地的各种计算机连接起来，进行资源共享。美国网格项目的负责人之一伊安·福斯特在他所主编的题为《网格：21世纪信息技术基础设施的蓝图》一书认为：“网格就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，为科技人员和普通用户提供更多的资源、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，而网格的功能则更多和更强，能让人们透明地使用计算、存储等其他资源。”因此，网格是一个一致、开放、标准的计算环境的信息基础设施，支持聚合地理上广泛分布的高性能计算资源、大容量数据和信息存储资源、软件和应用系统、高速测试和获取系统、以及人力等各种资源的合作问题求解系统的构造。

网格的根本特征是资源共享。它把整个网络整合成一台巨大的超级虚拟计算机，实现各种资源的全面共享。目前因特网上各种信息资源由于分散在不同的地方，要进行资源共享十分困难，并且利用效率比较低。网格则可以实现互联网上所有资源包括硬软件资源、计算资源、存储资源、通信资源、信息资源、知识资源等的全面连通，通过网格系统进行利用，使网络信息资源能充分利用，从而发挥网络信息资源的价值。

网格是因特网应用的新发展。有人把网格看成是未来的互联网技术，是继因特网之后的第三次互联网浪潮，是“下一代因特网”、“新一代Web”等。因特网实现了计算机硬件、网页等的联想，而网格的性能比因特网具有更强的功能：首先，网格比因特网具有更大的带宽，欧美的网格计划都使用更高速度的主干网。第二，网格上将有更多高性能计算机，它的计算速度、数据处理速度可以大幅度提高。第三，网格的体系结构将比因特网更能有效地利用网络信息资源。网格采用广域缓存技术，能够自动把用户最需要的信息放在离用户最近的服务器上。第四，网格将促进更多、更大规模的网络社区的出现，这些相互联结的社区最终构成一个庞大的网格社区。

网格将带来一场互联网的革命。互联网的作用是将各种计算机连结起来，而网格是将各种信息资源连结起来。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，包括计算资源、存储资源、通信资源、软件资源、信息资源、知识资源等。网格的应用将会遍及各个领域，从而给各行各业带来巨大的效益。正如IBM深度计算研究所所长比尔·普里布兰所说，网格和高性能计算机等信息技术的根本目的就是辅佐人类实现人与机器共生，从而解放人的大脑，提高社会的生产力。有人认为，美国70年代对因特网的研究导致了今天网络经济的繁荣，而现在对网格的研究可与当年的因特网研究相提并论，可以预料10年后的网格将如同今天的因特网一样，普及到国民经济和社会的各个领域，从而起到重大的作用。

网格将成为信息产业的新热点，从而带来许多机会和巨大的经济效益。据美国《福布斯》杂志的预测，网格技术将在2005年达到高峰。如果网格技术能按预期的17%年增长率持续发展的话，那么，在2020年将会形成一个年产值20万亿美元的大产业，将对世界社会经济产生巨大的影响。

2网格技术的兴起和发展

网格技术是现代信息技术发展的必然产物。现代社会产生大量的数据和信息，而利用这些数据需要更大的计算能力，许多领域的计算和资源共享问题促使要利用分布在各地的计算机和信息资源，只有通过高速网络连接起来，才能共同完成有关的任务。网格可以连接广域范围内不同标准的异构“孤岛”，形成庞大的计算和信息共享体系。由于网格是因特网进一步的发展，因此它一经提出就受到世界各国的高度重视。

美国、欧洲、日本等国家都启动了大型网格研究计划。美国政府用于网格技术的基础研究经费则高达5亿美元。目前美国正规划实施一个宏大的网格计划“全球信息网格(GlobalInformationGrid)”，预计在2020年完成。美国国防部和欧洲能源机构等在三年前先后采用了网格技术，并得到了产业界的大力支持。英国政府已投资1亿英镑用来研制“英国国家网格(UKNationalGrid)”，将英国主要大学的超级计算机利用网格技术和高速宽带连接起来，并计划将这一系统面向企业用户开放。日本的NTTData计划进行一项网格计算试验，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5倍。许多信息产业界的企业也相继实施网格研究开发计划，如IBM公司正在研究一种能被多家科研单位和众多用户同时使用的超级计算机网格。2002年5月，IBM与一家名为的公司合作开发网络视频游戏平台——“蝴蝶网格(ButterflyGrid)”，使用了多台通过光纤连接的Linux服务器，采用分布式人工智能技术，支持无限用户数量以及数以百万用户同时在线的视频游戏。另外，还计划推出相应的开发工具，供网格计算技术的开发商使用。蝴蝶网格的技术核心是网格计算，是真正意义上的第一个商用网格系统。2002年6月，Sun公司推出网格引擎企业版软件，该软件提供了更高水平的控制能力和灵活性能拥有策略管理功能，允许多个小组根据公司确定的目标共享可用的计算资源，通过该软件Sun扩展了它对开放企业网格架构的理念，有关网格计算的开放方法排除了在异种环境中利用网格技术的障碍，继续强化了它在网格计算领域的领导地位，从而把网格计算技术推向了一个新的发展阶段。Microsoft也决定支持网格组织Globus企业建造和管理网格的计划。Microsoft的研究部门还参与了各项分布式计算研究项目，包括容错远程文件系统，以及建设分布式系统等。Compaq与加拿大PlatformComputing结盟，为用户提供完整的、集成的、开放的网络解决方案。Oracle在其最新版本的应用服务器中推出了全新的OraclePortal技术，是面向信息网格的新一代技术和解决方案。

网格技术在我国也开始引起重视，863计划已经启动了中国网格技术的研究，着手建立我国的国家高性能计算环境和国家信息网格，目前正在开发网格计算协议(GridComputingProtocol)，将应用于网络资源的连接中。中科院计算所正在进行“织女星网格”研究项目，目标是达到大规模的数据处理能力、高性能计算能力以及具备资源共享和提高资源利用率的能力。织女星网格支持多种应用类型、多种应用模式、多种服务器和客户端设备，并兼容多种现有技术。中科院计算所目前正联合国内重点高校开发网格操作系统，将分布在全国的国家高性能计算中心的超级计算机已经初步实现统一的资源目录管理。预料不久的将来，我国的信息网格将会初步建成并发挥巨大的作用。

3网格技术在数字图书馆建设中的应用

数字图书馆是综合运用多方面高新技术支持的数字信息资源系统，将分散于不同载体、不同地域的数字化信息资源以网络化方式互相联结起来，实现资源共享。数字图书馆是计算机可处理的、有序组织的信息集合，是存储数字信息的仓储。数字图书馆通过数字技术进行信息资源的组织和管理，能够储存海量信息，用户可以通过互联网络高效方便地进行查询、检索服务。数字图书馆具有信息资源数字化、信息组织非线性化、结构复杂化、信息传递网络化、服务方式多样化等特点。而网格是高性能计算机、数据源、因特网三种技术的有机组合，它具有高性能、一体化、知识生产、资源共享、异地协同工作、支持开放标准、功能动态变化等优点，为数字图书馆建设提供了有利的条件。

(1)网格为数字图书馆构造统一的平台。网格技术的巨大优势是比较明显地降低建立网站和提供网络服务的成本。网格的许多平台和资源都是共享的，它将分布在各地的计算机、数据、信息、知识等组织成一个逻辑整体，此基础上运行各自的应用网格，为数字图书馆提供各种一体化信息服务的信息基础设施。在信息网格中，资源被统一管理和使用，用户可以通过网格操作系统透明地使用整个网络资源。网格利用现有的网络基础设施为用户提供一体化的智能信息平台，创建一种基于因特网的新一代信息平台和软件基础设施。在这个平台上，信息处理是分布式、协作和智能化的，用户可以通过单一入口访问所有信息，而不是像目前的因特网那样，用户需要自己在成千上万的网站中去寻找合适的信息。

(2)网格有利于数字图书馆的信息集成。数字图书馆建设是一个庞大的信息工程，涉及到许多方面，只有协同工作，才能保证正常地运转。网格将分布在不同地理位置的资源通过高速的互联网进行资源集成，从而提供一种高性能计算、管理及服务的资源能力。在分布式的异构环境中，网格技术能够精确定位所需的数据集，并为后续处理提供支持。人们利用这些资源就像用电源一样，不必计较这些资源的来源和负载情况。网格计算可以合理而有效地将远程资源高效地组织起来，形成网络虚拟计算机，形成超强的能力。网格已经发展成为连接和统一各类远程异构资源的一种重要的途径。

(3)网格有利于实现数字图书馆的资源共享。网格把整个因特网整合为一个巨大的超级计算机，实现网上所有资源的全面连通，能消除信息孤岛，实现计算机资源、存储资源、数据资源、信息资源、知识资源等多种资源的全面共享。网格提供单一的系统映像，具有透明性、可靠性、负载平衡等功能。网格支持对异构数据资源的访问，为用户提供统一的访问接口，选择适当的访问协议来实现用户提出的数据访问请求。网格与目前的计算机网络不同，网格能实现应用层面的连通，它主要关注的是如何消除信息孤岛，实现信息资源的智能共享。网格技术的进一步充分应用，能够极大地提高数字图书馆资源的利用效率。

(4)网格有利于数字图书馆的海量数据处理。数据图书馆所要处理的数据通常比较大，网格则能够很好地解决海量数据的计算处理和分析问题。它能将分布在不同地方的计算机连接在一起，用户只需通过客户端发出要求计算的指令，网格就把这些任务调配给各个计算机执行，然后将各个计算机计算出来的结果汇总反馈给用户，连接的计算机规模越大，计算能力就越高。此外，通过网格用户还可以在较短时间内把需要的数据从不同的数据库中找出来综合在一起，省去了多次访问不同数据库的麻烦，并能直接调用网格中的算法和程序等资源，避免许多重复性的工作。网格计算可以智能地分配计算资源，能够优化现有的计算资源，更快地解决数字图书馆的设计和利用问题；能够将应用程序的每个部分调整到最适合它的系统中去，从而以更短的时间、更低的成本解决有关应用问题。网格与数字图书馆技术有机结合起来，从而为在分布式异构环境中实施信息资源发现和知识发现提供支持。具体而言，数据网格通过提供一组服务来支持资源和信息发现，通过存储资源使计算可以在异构的存储资源上进行。

(5)网格有利于数字图书馆进行知识管理。网格的知识生产特性是网格与因特网两者之间质的区别，因特网本身不生产知识，人们都是先把信息知识用其他方式生产出来以后再放到网上，供用户查找利用。而网格则能根据用户的要求自动地生产知识。在知识生产的过程中，高性能计算机将起到关键的作用，它把从数据源得到的各种原始数据，运行特定的程序加工成信息和知识。网格可以自动地找有关的数据源进行综合分析和知识的发现，形成新的认识。可见，网格有利于数字图书馆进行知识管理。随着网格技术的不断发展，数字图书馆的功能和作用都会得到全面提高，在客户提出请求或查询时，网络将会自动处理分析，并把有关的结果传送到客户登录的节点上，从而使得数字图书馆的服务更加完善。

4网格对数字图书馆的挑战

网格技术的应用对数字图书馆建设提出新的要求，其中比较突出的问题是：

(1)安全性问题。网格环境下数字图书馆的数据安全保障尤为重要。网格应用的最大难题是系统的安全性。由于网格的节点位于不同地域，节点的数字图书馆间如何安全地共享数据资源，如何保证共享数据的完整性是要着重解决的问题。网格安全主要包括网格系统安全、数据传输安全、信息存储安全等。在构建完善的安全机制的同时，还要避免安全验证耗费过多的系统资源。

(2)标准化问题。标准是网格应用的成功关键，构建网格需要对标准协议和服务进行定义。目前全球网格论坛、W3C以及Globus等标准化团体都开始了筹划工作，加快全球大网格(GGG)标准的制定。开放源代码网格标准组织——Globus正致力于开发标准的网格架构。在核心技术上，相关机构已达成共识。由美国有关机构开发的GlobusToolkit已成为网格计算事实上的标准。作为一种开放架构和开放标准基础设施，GlobusToolkit提供了构建网格应用所需的很多基本服务，如安全、资源发现、资源管理、数据访问等，许多计算机和软件厂商已宣布将采用GlobusToolkit，目前许多重大的网格项目都是基于GlobusToolkit提供的协议与服务建设的。如何把数字图书馆的标准和网格标准更好地结合起来，从而使数字图书馆在网格环境下发挥更好的作用是值得我们研究的问题。

(3)数字版权问题。由于在网格环境下信息资源的共享程度极大提高，知识产权问题相当突出。数字版权管理是数字图书馆产生和快速增长的需要，是数字化内容传播发展的一个关键问题。它需要利用法律、经济、技术等手段对数字化的内容信息给予一定的权益保护，从而维护作者和出版商的权益，鼓励数字化作品创新，促进信息的传播与交流。数字版权管理的技术手段是通过对数字化内容的控制，使数字作品的所有权人能够掌握其作品被使用情况，并且获得相应的报酬。数字版权管理系统通过建立有关的权利转让模型，利用技术手段对不同性质的作品给予不同的权利限制，由于数字化作品的内容信息通过加密控制，用户必须要通过注册、获得许可和使用权才能使用。只有解决数字版权管理才能为网格环境下信息资源的共享打下基础。

(4)基础设施问题。网格的应用对网络带宽的要求是非常高的，而目前我们拥有的网络带宽还不能达到应用网格的要求，此外网格对系统的自管理能力要求也非常高，因此，需要对现有的信息基础设施进一步改造。

(5)系统改造问题。网络系统平台建好后的应用移植是网格技术走向应用的最大障碍。网格技术要求用户将原有的系统应用标准化，并平移到新的系统之中。实际上很多现有的数字图书馆应用系统如果将其推向网格环境，将面临重新编写应用代码的问题，虽然目前已经有一些相关的工具已经开发出来，但有许多技术问题仍需解决，还需要进一步支持和相互之间合作。

面对网络技术的进一步发展，数字图书馆建设的指导思想应该具有前瞻性，要适应将来网格环境的发展需要。首先，在资源建设方面要特色化。在网格环境下，由于信息的高度综合和集成，任何重复建设都是毫无意义的，只能造成巨大的浪费。故数字图书馆的资源建设要进行合理的配置和相互的协调。其次是要增强数字图书馆系统的相互可操作性，以便更好通过网格系统共享资源。再次是进一步完善数字图书馆协同服务，系统模式要走向集成的、多层次的分布系统，实现各类服务组件集成化。第四是不断丰富服务中的交互模型。通过提供各种交互模型使数字图书馆服务能够不断地适应发展变化的要求，更加具有针对性和个性化。

【参考文献】

1陈颖健.下一代网络技术：网格计算.国外科技动态，2002,(7):13-14

2郝巧红.Internet第三次浪潮——网格.山西统计，2002,(7):36-38

3李伟.浅谈网格计算基础.计算机世界报，2002,(43):B4

4李晓林.信息网格——下一代信息服务平台.计算机世界报，2002,(43):B9

5黄晓斌，邱明辉.数字图书馆的可用性研究.图书馆学研究，2002,(4):11-13

6王意洁等.数据网格及其关键技术研究.计算机研究与发展，2002,39(8):943-947

7GlobalGridForum.

网格计算范文篇10

[关键词]网格；互联网；数据库；资源共享

现代社会由于大规模的科学和工程计算的需求，迫使计算机必须不断地提高其运算速度和存储容量。计算机的发展历史表明，为了达到更好的处理性能，除了必须提高系统的硬件的速度外，系统的结构也必须不断改进，特别是当元器件的速度达到极限时，后者将变成焦点问题。于是，超级并行机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。而随着人们在日常工作遇到的商业计算越来越复杂，人们迫切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，最终科学家们经过努力找到了答案——GridComputing（网格计算）。

网格（grid）是一个集成的计算与资源环境，或者说是一个计算资源池。网格也是一种先进的计算基础设施（AdvancedComputationalInfrastructure，简称ACI），用于研究与工程应用相结合的项目，学科领域涉及超级计算技术、网络技术、数据库技术、中间件技术、并行算法和各种计算科学研究与应用技术，是一个综合性的跨学科高技术研究课题。网格计算（GridComputing）是伴随着互联网技术而迅速发展起来的，是将地理上分布的计算资源（包括数据库、贵重仪器等各种资源）充分利用起来，协同解决复杂的大规模问题,特别是解决仅靠本地资源无法解决的复杂问题，是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。

近年来，随着计算机计算能力的迅速增长，互联网络的普及和高速网络成本的大幅度降低以及传统计算方式和计算机的使用方式的改变，网格计算已经逐渐成为超级计算发展的一个重要趋势。网格计算是一个崭新而重要的研究领域，它以大粒度资源共享，高性能计算和创新性应用为主要特征，必将成为21世纪经济发展的重要推动力。

二十世纪九十年代以来，世界各个国家，尤其是发达国家，建立了很多超级计算应用中心（NCSA）和工程研究中心，美国还制定了新一轮规划的先进计算框架计划(ACIP),发展面向21世纪的先进计算技术.我国在科技部的领导和主持下，经过306主题专家组及相关单位的努力，作为我国高性能计算和信息服务的战略性基础设施的国家高性能计算环境发展很快。在已建成的5个部级高性能计算中心基础上，又于中南、西北等地建立了新的国家高性能计算中心，科技部并加强了网格节点的建设，形成以科学院为主体的计算网格。教育部也启动了网格计算工程，第一批12个网点正在建设中，国家基金委也列出专向基金资助网格计算。

网格是借鉴电力网（electricpowergrid）的概念出来的，网格的最终目的是希望用户在使用网格的计算能力时，就如同现在使用电力一样方便简单。

在科学计算领域，网格计算可以在以下几个方面得到广泛应用：

1.分布式超级计算。网格计算可以把分布式的超级计算机集中起来，协同解决复杂的大规模的问题。使大量闲置的计算机资源得到有效的组织，提高了资源的利用效率，节省了大量的重复投资，使用户的需求能够得到及时满足。

2.高吞吐率计算。网格技术能够十分有效地提高计算的吞吐率，它利用CPU的周期窃取技术，将大量空闲的计算机的计算资源集中起来，提供给对时间不太敏感的问题，作为计算资源的重要来源。

3.数据密集型计算。数据密集型的问题的求解往往同时产生很大的通讯和计算需求，需要网格能力才可以解决。网格可以药物分子设计、计算力学、计算材料、电子学、生物学、核物理反应、航空航天等众多的领域得到广泛的需求。

4.基于广泛信息共享的人与人交互。网格的出现更加突破了人与人之间地理界线的限制，使得科技工作者之间的交流更加的方便，从某种程度上可以说实现人与人之间的智慧共享。

5.更广泛的资源贸易。随着大型机的性能的提高和微机的更加普及，及其资源的闲置的问题也越来越突出，网格技术能够有效地组织这些闲置的资源，使得有大量的计算需求的用户能够获得这些资源，资源的提供者的应用也不会受到太大的干扰。需要计算能力的人可以不必购买大的计算机，只要根据自己的任务的需求，向网格购买计算能力就可以满足计算需求。

早期的网格体系结构是五层沙漏结构。在五层沙漏结构中，最重要的思想是以“协议”为中心，它侧重于外部的行为而不是内部的特征，通过协议可以实现一种机制，使得虚拟组织的拥护与资源之间可以进行资源使用的协商，建立共享关系，并且可以进一步管理和开发新的共享关系。这一标准化的开放结构对网格的扩展性、互操作性、一致性以及代码的共享都有好处。

在2002年的2月，IBM与Globus共同发表了OGSA（OpenGridServicesArchitecture），勾勒了GlobusToolkit3.0的蓝图。OGSA主要是将WebServices、数据库存取、J2EE等技术规范纳入网格计算。初步的规范已经公布在网络上供大家评估建议。

五层沙漏模型中，强调的是被共享的物理资源（或者是这些资源所支持的服务）在OGSA中，服务所指的概念更广，包括各种计算资源、存储资源、网络、程序、数据库等等，一切都是服务。五层模型实现的是对资源的共享，而在OGSA中，实现的对服务的共享。在OGSA中一切都看作是网格服务，网格是可扩展的网格服务的集合，即网格={网格服务}。

以网格服务为中心的模型的好处有以下几点：

网格中所有组建都是虚拟的，通过提供一组相对统一的核心接口，所有的网格服务都基于这些接口的实现，就可以很容易地构造出具有层次结构的、更高级别的服务，这些服务可以跨越不同的抽象层次，以一种统一的方式来看待。

虚拟化也使得将多个逻辑资源实例映射到相同的物理资源上成为可能，在对服务进行组合时不必考虑具体的实现，可以以底层资源组成为基础，在虚拟组织中进行资源管理。通过网格服务的虚拟化，可以将通过的服务语义和行为，无缝地映射到本地平台的基础设施之上。

结语：网格计算将成为未来网络市场发展的热点。据《ForbesASAP》预测，网格技术将在近年度达到高峰，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.

【参考文献】

[1]李秀.计算机文化基础[M].北京：清华大学出版社，2003.

[2]王森.计算机原理[M].北京：电子工业出版社，2002.