前沿技术论文

《网格技术与应用》

——姓名：陈曦学号：10Z0246 一、网格技术原理（黑体、四号）

网络的变化，可谓日新月异，相应的网络标准、框架、实施和相应应用也飞速向前发展。现在，网格计算的应用情形也正如web服务的早期情况，又或者是XML，表面上看来是缓慢发展，但是，一旦出现统一的标准和工具，将会出现爆炸式的发展。

1、什么是网格计算？

网格计算即分布式计算，是一门计算机科学。它研究如何把一个需要非常巨大的计算能力才能解决的问题分成许多小的部分，然后把这些部分分配给许多计算机进行处理，最后把这些计算结果综合起来得到最终结果。

网格计算是一项逐渐形成的技术，不同的人会给出不同的定义。实际上，网格计算的定义很简单：使用网格计算技术，可以将一组服务器、存储系统和网络组合成一套大的系统，并提供高质量的服务。对终端用户或者应用，网格计算像一个巨大的虚拟计算系统。

网格技术允许组织、使用无数共享的计算机资源来解决问题。被解决的问题可能会涉及到数据处理、网络或者数据存储。该由网格技术结合在一起的系统，可以存在于同一个房间中，也可以分布在世界各地、运行在不同的硬件平台、不同的操作系统或隶属于的不同组织。基本的思想是赋予某些用户执行一些特定的任务，网格技术将平衡这些巨大的IT资源，来完成任务。本质上，所有的网格用户使用一个巨大的虚拟系统工作。

若想让这些成为现实，就需要开放的、目标统一的协议和接口标准。这样的

标准正在制定中，其所带来的益处也逐渐显现出来。

2、为什么集群连接、存储设备的网络、科研设施不是网格呢？

这其中的每一个都可以是网格的重要的组成部分，而就单个组件而言，组件本身并不能建立网格。网格类型分为以下几种：

·计算网格，这些机器将处理数据，及其他繁重的工作。

·抽取网格，一般情况下是从空闲的服务器和台式机上抽取CPU时间片，用作资源密集型的任务。

·数据网格，为某一组织的数据知识库提供统一的接口，通过接口，可以查询、管理和保护数据。

3、网格计算的涵盖范围

图1-1 网格计算涵盖范围

二、网格技术特点

1、分布式计算的优点

分布式计算比起其它算法具有以下几个优点：

·稀有资源可以共享，

·通过分布式计算可以在多台计算机上平衡计算负载，

·可以把程序放在最适合运行它的计算机上，

其中，共享稀有资源和平衡负载是计算机分布式计算的核心思想之一。

实际上，网格计算就是分布式计算的一种。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。

2、网格计算的优势

网格计算的目的是，通过任何一台计算机都可以提供无限的计算能力，可以接入浩如烟海的信息。这种环境将能够使各企业解决以前难以处理的问题，最有效地使用他们的系统，满足客户要求并降低他们计算机资源的拥有和管理总成本。网格计算的主要目的是设计一种能够提供以下功能的系统：

提高或拓展型企业内所有计算资源的效率和利用率，满足最终用户的需求，同时能够解决以前由于计算、数据或存储资源的短缺而无法解决的问题。建立虚拟组织，通过让他们共享应用和数据来对公共问题进行合作。整合计算能力、存储和其他资源，能使得需要大量计算资源的巨大问题求解成为可能。通过对这些资源进行共享、有效优化和整体管理，能够降低计算的总成本。

3、网格技术的应用

最近的分布式计算项目已经被用于使用世界各地成千上万志愿者的计算机

的闲置计算能力，通过因特网，您可以分析来自外太空的电讯号，寻找隐蔽的黑洞，并探索可能存在的外星智慧生命；您可以寻找超过1000万位数字的梅森质数；您也可以寻找并发现对抗艾滋病毒更为有效的药物。用以完成需要惊人的计算量的庞大项目。

这类庞大项目一般是跨学科的、极富挑战性的、人类急待解决的科研课题。其中较为著名的是：

·解决较为复杂的数学问题，例如：GIMPS（寻找最大的梅森素数）。

·研究寻找最为安全的密码系统，例如：RC-72（密码破解）。

·生物病理研究，例如：Folding@home（研究蛋白质折叠，误解，聚合及由此引起的相关疾病）。

·各种各样疾病的药物研究，例如：United Devices（寻找对抗癌症的有效的药物）。

·信号处理，例如：SETI@Home（在家寻找地外文明）。

从这些实际的例子可以看出，这些项目都很庞大，需要惊人的计算量，仅仅由单个的电脑或是个人在一个能让人接受的时间内计算完成是决不可能的。在以前，这些问题都应该由超级计算机来解决。但是, 超级计算机的造价和维护非常的昂贵，这不是一个普通的科研组织所能承受的。为了解决这些问题，分布式计算这种廉价的、高效的、维护方便的计算方法应运而生。

目前，为了促进和规范网格计算的应用，全球范围内已经建立起各种组织，全球网格论坛就是其中最有影响力的组织。

全球网格论坛 (GGF) 的目标是为网格计算定义相关的规范。Globus联盟通过Globus工具包实现了这些标准，这个工具箱已经成为网格中间件事实上的标

准。作为一个中间件组件，它为构建于它之上的服务提供了一个标准的平台，但是网格计算也需要其他的组件，以及很多其他的工具的运转以支持一个成功的网格环境。这种情形类似于TCP/IP的开发: 互联网的有用性来自于TCP/IP 的成功以及新闻组和网页等应用程序的建立。

Globus实现了下述一些由GGF定义的协议：

1.资源管理: 网格资源分配管理协议 (GRAM)

2.信息服务: 监视及发现服务 (MDS)

3.安全服务: 网格安全基础结构 (GSI)

4.数据迁移和管理: Global Access to Secondary Storage (GASS) and GridFTP Globus同时还提供了一些工具，使网格计算平台更加健壮，更适用于高性能计算的需要。他们有：

·网格入口软件(Grid Portal Software)，如 GridPort 和 OGCE

·网格封装工具集(Grid Packaging Toolkit)(GPT)

·MPICH-G2 (Grid Enabled MPI)

·网络气象服务(Network Weather Service)(NWS) (QoS监控和统计)

·Condor (CPU Cycle Scavenging) and Condor-G (Job Submission) 北美及欧洲的研究机构和学术社区里运行的大多数网格都采用Globus工具集作为核心中间件。基于XML的web服务提供了在分布式环境中访问各种不同的服务和应用的方法。2003年网格计算界开始共同将网格作为web服务提供出来（称为网格服务）。开放网格服务结构定义了这种环境，提供了一些遵守网格服务语义的功能。