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浅析网格技术及其对教育的影响
作者：陈竞艺冷飞
来源：《教育与职业·理论版》2007年第18期
［摘要］网格作为一种数据和计算资源管理的基础设施，具有管理分布式资源、完成分布式协同计算的能力。

随着网格技术的发展壮大和广泛应用，它必然对未来的教育产生重要影响。

［关键词］网格网格技术功能和特点策略影响
［作者简介］陈竞艺（1974- ），男，河北邢台人，邢台学院现代教育技术管理中心讲师，从事计算机网络管理及教学、计算机硬件和计算机基础教学及研究；冷飞（1979- ），男，河北邢台人，邢台学院现代教育技术管理中心，助教，从事计算机网络管理及教学。

（河北邢台 054001）
［中图分类号］G640-057［文献标识码］A［文章编号］1004-3985（2007）26-0167-02
一、网格的功能和特点
“网格”这个名词最早出现在上个世纪90年代中期，它被用来表示一种适合于高级科学与工程研究的分布式计算基础设施。

网格作为一种数据和计算资源管理的基础设施将为全球的商业、政府、研究、科学和企业提供基础支撑。

通过网格，我们可以在多个动态的虚拟组织之间共享资源，协同解决问题。

和以往的分布式系统一样，网格具有管理分布式资源、完成分布式协同计算的能力，而且网格要求的分布性能与以往相比更加广泛。

网格上的资源将不再局限于同一组织内，更多的是面向Internet上的所有资源。

网格支持的协同计算除了计算的协同完成和分布合作外，还包括对资源的远程使用。

这种分布格局更多的是依赖网格的传输和使用网格服务（Grid Service）、Web服务（Web service）和其他一些协作工具来完成。

要完全开发出网格的潜力，就意味着必须利用实质性的网格基础设施来加快处理过程或提高协作程度。

随着OGSA等网格标准的逐渐成熟，启用网格意味着应用程序在网格环境中以Web服务的方式运行，同时能够选择是否利用网格基础设施中提供的多种服务。

例如，在即将发布的WebSphere?誖Application Server中，J2EE或C的应用程序可以作为Web服务在启用网格的中间件之上运行，同时还可以利用中间件和网格基础设施中所提供的服务。

二、启用网格的策略
启用网格的策略有六种。

从仅仅在网格中运行程序到充分利用网格的优势，网格的标准已经构建到适当的Web服务规范中，在应用程序中启用Web服务也变得越来越重要。

面向服务的架构和Web服务正成为战略网格环境的基础。

策略1：简单批处理（Batch Anywhere）
策略2：独立并发批处理（Independent Concurrent Batch）
策略3：并行批处理（Parallel Batch）
策略4：服务（Services）
策略5：并行服务（Parallel Services）
策略6：紧耦合并行程序（Tightly-Coupled Parallel Programs）
这些策略可以分为三个实现阶段：运行阶段——策略1、策略2以及策略3的最简单形式，这一阶段着重实现应用程序能够在网格中运行。

适应阶段——策略3中较复杂的形式以及策略4和策略5，在不要求针对网格中间件的特定要求做很多变化的前提下，通过在应用程序中启用网格功能来适应其功能和价值。

利用阶段——处于策略6的应用程序可以在其操作中利用网格或群集基础设施。

这六种策略不是互相排斥的。

它们是策略，也可以看做采纳网格的阶段或集成的风格。

它们之间相互关联，从相对简单的采纳网格的策略，如作为简单批处理（Batch Anywhere）任务运行，逐渐发展到启用更强的网格功能，如紧耦合并行程序（Tightly Coupled Parallel Programs）。

这六种策略中的每一种都可以在其前面一种策略的基础上发展起来，从这个意义上讲，它们是密切联系的。

例如，可以在已有的应用程序中按这样的方式启用网格功能：将其中消耗资源最多的计算任务当做简单批处理任务，在网格中最适当的计算机上执行（策略1）。

由网格在运行时决定将该任务指派给哪一台机器，然后通过消除抑止并发操作的因素，同一个应用程序进一步发展为启用网格功能的任务单元，可以作为同一个批处理任务中的独立并发批处理的（Independent Concurrent Batch）实例来运行（策略2）。

这样，整个应用程序的吞吐量就比某个时刻只有一个实例运行的情况大大提高了。

下一步的应用程序可以朝两个方向发展：可以进一步消除阻碍并发的因素，允许其中启用网格功能的任务单元作为并行批处理（Parallel Batch）任务运行（策略3）。

需要强调的是，这时可能发生改变的是工作单元的定义，而应用程序不会变化。

在这种情况下的工作单元可能是实现前两种策略时采用的一组原始工作单元。

因此，必须向应用程序中加入两个组件：一个负责对任务进行分解，并将其提交给网格；另一个负责收集计算结果。

重新设计应用程序，启用网格的工作单元不再作为一组批处理任务运行，而是作为服务（策略4）。

最后，可以进一步重新设计应用程序的工作单元，将其作为多个在后台运行的可并行调用的服务。

已有的应用程序通常很难达到策略6的要求，因为重新设计应用程序的代价会抵消其所带来的好处。

最好是重新开始设计，将应用程序实现为
紧耦合并行程序。

当然，并不是每一个应用程序都需要实现第六种策略。

大多数程序甚至不能实现它。

应用组件可以在网格中的节点上运行，而且可能不需要知道网格中间件的存在。

应用程序不断地发展变化，也将更好地利用网格。

三、网格技术对教育的影响
步入信息时代，网络教育作为一种能延伸、拓展学习时空的教育形式，越来越受到教育界人士的普遍关注，网络化学习的浪潮已经到来。

在网络教育的实施过程中，教育资源是整个系统的一个重要组成部分，它突破了传统教育资源在人员、地域、时空上的多重限制，提供大量、全面、开放的资源，为网络教育的成功提供了必要保障。

网络教育资源存在着需求大、来源广、数量众、种类多等一系列特点，而网格技术正好能支持资源和服务的动态调整和规划。

网格技术的实施促使资源和服务的退出不会影响到系统的正常工作。

而且，由网格技术组织、协调和支撑的网络教育资源具有如下的优越性：一个教学软件或一个网站一旦开发成功，就可以低成本、重复地被很多人使用；网络资源对青年学生有特殊的吸引力，可以正面引导青年，培养青年学生崇尚文化、热爱科学的精神；可以把教师从一些不必要的重复劳动中解放出来；可以更加灵活的学习，不受时间和地域的限制；具有多媒体的特点，图文并茂、绘声绘色，能激发学生的学习热情；可以做到交互学习，使学生在网上接受训练，并能检测自己的学习情况；可以容纳很大的信息量，比传统的教科书具有更明显的优势。

考虑到经济、商业利益、竞争的因素，未来的网格环境中的系统是各种异构的系统。

它们或者位于不同的网格体系结构下，或者采用不同的操作平台。

网格必须能够支持这些异构系统的通信和交互。

而网格服务的虚拟化提供了一种将通用语义行为无缝地映射到本地平台的能力。

虚拟化使得我们能够跨平台对资源进行透明的一致性访问，以及将多个逻辑资源实例映射到同一个物理资源上。

网格中的资源管理将比现在更加智能化，它将能随着计算机环境的变化而自动进行调节和适应，对于资源的搜索将更能满足用户的实际需要。

同时，未来网格中的资源不仅包括计算机硬件，还包括一些特殊设备、贵重仪器，甚至是家用电器。

用户访问网格服务使用的工具不再局限于计算机，手机等其他移动设备都将纳入这一行列。

在发达的网格技术支持下，教师和学生通过无所不在的网络，就可以方便快捷地使用各种设备。

例如，使用物理实验室的设备进行调试，使用化学实验室的仪器进行实验，使用电教实验室的设备进行展示等。

而且，学校可以节约大量的硬件投入成本。

据介绍，起步较早的欧洲通过网格实现的计算能力，远远超过美国任何一台超级计算机。

对于学校而言，教学、科研所需的计算机设备的更新换代也是一笔很大的开支，在网格技术的支持下，学校可以省去很多不必要的投入，对比较陈旧的计算机仍然可以充分地利用。

总之，随着网格技术的发展壮大以及在社会生活中的广泛应用，它必然也对未来的教育产生重要的影响。

熟练操作计算机，掌握网格应用的办法，必将成为未来教师和学生应该具备的基本素质和基本要求。

［参考文献］
［1］都志辉，陈渝，刘鹏.网格计算［M］.北京：清华大学出版社，2002.
［2］陈炎.INTERNET改变中国［M］.北京：北京大学出版社，1999.。