网格计算综述_肖连兵
网格计算综述-许东菊
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网 格计算实际上应归属于分布式计算(Distributed Computing)。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程序，然后处于不同节点的 计算机可根据自己的处理能力下载一个或多个数据 片断和程序。只要节点的计算机的用户不使用计算 机时，程序就会工作。
构造层（Fabric）它的功能是向上提供网格中可供 共享的资源，它们是物理或逻辑实体。
连接层（Connectivity.）它是网格中网络事务处理 通信与授权控制的核心协议。构造层提交的各种资 源间的数据交换都在这一层的控制下实现。各资源 间的授权验证、安全控制也在这里实现。
资源层（Resource）这一层的作用是对单个资源实 施控制，与可用资源进行安全握手、对资源做初始 化、监测资源运行状况、统计与付费等有关的资源 使用数据。
网格计算综述
Review on Grid Computing
•什么是网格计算 •为什么需要网格计算 •目前的主要研究现状 • 主要的研究内容 • 主要的应用
什么是网格计算
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。这种计算模式利 用互联网把分散在不同地理位置的计算机组织成一 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。
网格计算的安全问题
网格计算一个最早的引发点是受到了电网的 启示,所以,网格计算与电网有很多地方可以类比。 正如电网的首要问题是安全一样, 网格计算的安 全也是最为重要的。通俗地说,需要重视的安全 问题主要来自两个方面,一是身份验证的问题,另 一个是网格计算必须要受到有序的控制和管理。 对于网格计算中的身份验证问题, 虽然与我们现 在的基于客户机/服务器模式的身份验证有所不 同,但目前各大学和研究机构多是采用安全的 telnet 和ftp 应用环境,虽然黑客们也会对此发 动攻击和挑战,以达到"偷电"的目的,但其危险性 会因人为的干预或者安全措施的加强而并不十分 严重。
通信网格计算的基础知识
通信网格计算的基础知识随着信息化时代的到来，计算机科学和技术的应用不断地扩大。
其中，网格计算技术不仅被广泛应用于学术、科研和工程领域，也正在逐渐地渗透到商业和社会生活中。
通信网络是实现网格计算的关键，因此掌握通信网格计算的基础知识十分重要。
本文将从以下几个方面介绍通信网格计算的基础知识：网格计算的概念、通信技术、网格计算的应用、安全性和限制因素。
一、网格计算的概念网格计算是一种将计算机资源和应用程序分布在不同地理位置，通过互联网进行交互访问和调度的计算模式。
网格计算的目的是将不同地理位置、不同组织和不同域的资源有机地集成起来，以提供高效、高质量的计算服务。
与传统的超级计算机相比，网格计算强调的是应用程序的复杂性和资源之间的分布性。
网格计算通过规范化的接口、通信和协议，使得不同的资源能够相互交流，从而充分利用分布在不同地点的、类型不同的计算机设备。
二、通信技术面对分布在不同地理位置的计算资源，通信技术的作用就显得至关重要了。
通信技术是将分散的资源集成到网格计算中的重要基础。
目前在互联网上应用最广泛的通信技术是TCP/IP协议。
TCP/IP协议是一种面向连接的协议，通过三次握手的交互方式，建立客户端和服务器之间的连接；紧接着，双方就可以开始数据传输。
TCP/IP协议实现了可靠的数据传输，但是会对延迟造成很大影响。
为了响应大规模数据处理和高性能计算的需求，还开发了一些专业的通信技术。
例如，InfiniBand、Myrinet等高速互连技术以及RDMA、Scalable Coherent Interconnect等低延迟技术。
这些技术可以有效地解决网格计算中的数据传输问题，提高数据传输的带宽和效率，从而提高了网格计算的整体性能。
三、网格计算的应用网格计算的应用十分广泛，例如：科学计算：将分散在不同国家、不同机构的超级计算机相结合，创建虚拟的超级计算机，实现高性能的科学计算。
商业计算：对机构的计算资源进行集中调度，提高计算效率和速度，加速业务流程。
网格化分布式新安江模型并行计算算法
网格化分布式新安江模型并行计算算法随着计算机技术的发展和应用需求的增加，分布式计算系统在实践中得到了广泛的运用。
如何利用分布式计算系统高效地实现对新安江模型进行计算是当前研究的热点之一。
本文将介绍一种基于网格化分布式计算的新安江模型并行计算算法，该算法通过合理的任务划分和数据通信机制的设计，实现对新安江模型的快速计算。
一、引言新安江模型是一种经典的水文模型，用于模拟和预测河流的径流过程。
在实际应用中，对于大规模的河流系统，传统的串行计算方法往往效率低下，无法满足实时性和精度要求。
将新安江模型应用于分布式计算系统中，将大大提高计算效率。
二、算法设计1. 网格化分布式计算架构为了将新安江模型应用于分布式计算系统中，首先需要设计合适的计算架构。
本文采用网格化架构，将计算区域划分成均匀的网格单元，并将每个网格单元分配到不同的计算节点上。
这样可以实现对于不同区域的并行计算，提高整体计算效率。
2. 任务划分在网格化架构中，需要将整个计算过程划分成多个子任务，分配给不同的计算节点进行并行计算。
任务划分的关键是合理划定每个子任务的计算区域，以及确定子任务之间的数据依赖关系。
本文采用均匀划分的策略，将整个计算区域平均分配给不同的计算节点，并通过数据通信机制进行数据交换和同步。
3. 数据通信在并行计算过程中，不同计算节点之间需要进行数据通信，以实现数据的交换和共享。
本文采用消息传递机制，通过发送和接收消息来完成节点之间的数据通信。
每个计算节点计算完成后，将计算结果发送给相邻的节点，接收相邻节点的计算结果后进行数据合并，并进行下一轮的计算。
三、实验与结果分析为了验证所提出的算法设计的有效性，本文进行了一系列的实验。
实验结果表明，网格化分布式新安江模型并行计算算法在不同规模的计算任务中都具有较好的计算效率和可扩展性。
并且，随着计算节点数量的增加，算法的计算时间近似线性减小，说明算法能够充分利用分布式计算系统的计算资源。
三角形网格生成算法的研究与应用
三角形网格生成算法的研究与应用一、引言三角网格是计算机图形学领域中最常见的图形表示方式之一。
三角形网格生成算法的出现为图形学在各个领域的应用提供了强有力的支持，如计算机辅助设计、数字娱乐、医学图像处理等等。
然而目前三角形网格的生成算法依然存在许多难点，本文将针对这些难点进行研究和分析，探讨三角形网格生成算法的研究与应用。
二、先进的三角形网格生成算法三角形网格生成算法主要分为离散型和连续型两种。
离散型算法主要是针对离散数据点进行分析和处理，是传统算法的核心。
而连续型算法则主要考虑通过合理的数值方法对连续函数进行求解得到三角形网格。
2.1 离散型算法离散型算法主要方法包括 Delaunay 三角剖分、Voronoi 图、alpha 参数、最小生成树等等。
Delaunay 三角剖分是三角形网格分割中最常见的算法之一。
该算法的核心思想是保持尽量少的单纯形边长相交。
Voronoi 图是一种基于点的分割方法，可以将平面分割成一系列多边形。
Alpha 参数是控制 Delaunay 三角剖分质量的措施之一，通过调整 alpha 参数，可以在不同场景下获得合适的 Delaunay 三角剖分。
最小生成树算法则是对点集进行聚类的一种方法，通常用于优化 Delaunay三角剖分的质量。
2.2 连续型算法连续型算法主要包括渐近线、等值线、样条曲面拟合、卷积核方法等等。
渐近线的求解方法主要是对三角形网格表面进行采样后，通过函数空间中的拟合逼近来求解渐近线。
等值线方法则是在网格表面中寻找等值线，从而实现扫描三角形网格的目的。
样条曲面拟合是利用拟合优化方法，对离散的三角形网格点进行拟合，得到连续的三角形网格。
卷积核方法则通过对三角形表面求导以及在线性空间中构建卷积核，从而求得三角形网格表面的连续性信息。
三、三角形网格生成算法在计算机图形学领域的应用三角形网格生成算法在计算机图形学领域的应用十分广泛，主要包括三维重构、曲面拟合、形状建模、虚拟现实等等。
网格计算技术
互联网服务提供方 企业间及合作伙伴
企业内部
1996
2000
2004
2008
time
网格技术研究现状
网格技术从支持科学计算为主向市场更 大和应用面更宽方向发展
Data grid、Sensor grid 、 Information Grid和Service grid扩展 和 扩展
重点是在网格软件技术的研究和实现
ASPs
Grid today
Web Service
Enterprise Computing
Grid tomorrow
发展趋势（续） 发展趋势
结合网格概念和技术、 单机操作系统和 结合网格概念和技术 、 目前主流中间件技术， 目前主流中间件技术 ， 向网格操作系统 方向发展
IBM 已 经 把 WebSphere ＋ grid 当 作 “Internet operating system” .Net及其未来版本就是微软的 及其未来版本就是微软的Internet操作 及其未来版本就是微软的 操作 系统。 系统。 Globus目标是成为 “ 分布式计算的 目标是成为“ 目标是成为 分布式计算的Linux”。 。 形成一个网格操作系统平台
工业界的网格
2002年 10月 IBM年投资 100亿美元 年投资100 亿美元， 2002 年 10 月 IBM 年投资 100 亿美元 ， 全面转 Computing”,实质是网格； 向“On Demand Computing ,实质是网格； Sun公司公布了它的网格计划和 公司公布了它的网格计划和Sun One/1 Sun公司公布了它的网格计划和Sun One/1; 微软、 HP、 ORCALE等公司开始投资此方面 微软 、 HP 、 ORCALE 等公司开始投资此方面 的研究; 的研究; 2002 年 底 第 一 个 商 业 上 的 游 戏 网 格 Grid建立 建立， Butterfly Grid 建立 ， 目标是解决许多人 同时在线游戏的技术挑战。 同时在线游戏的技术挑战。 全球网格论坛：www.gridforum. 全球网格论坛：
网格图形的计算与应用
网格图形的计算与应用随着计算机技术的不断发展，网格图形在各个领域的计算与应用中发挥着重要的作用。
网格图形是由一系列节点和边组成的二维或三维结构，它可以用于模拟和分析复杂的现实问题，如物理仿真、医学图像处理、城市规划等。
本文将探讨网格图形的计算方法和应用领域，并介绍一些相关的研究进展。
一、网格图形的计算方法网格图形的计算方法主要包括网格生成、网格优化和网格变形等。
网格生成是指根据给定的几何模型自动生成网格的过程。
常见的网格生成算法有四边形网格生成算法、三角形网格生成算法和自适应网格生成算法等。
网格优化是指通过调整网格节点和边的位置，使得网格的质量达到最优的过程。
常见的网格优化算法有Laplacian平滑算法、Delaunay三角化算法和拓扑优化算法等。
网格变形是指通过对网格节点和边进行形变操作，改变网格的形状和结构。
常见的网格变形算法有拉普拉斯变形算法、弹性网格变形算法和形状优化算法等。
二、网格图形的应用领域网格图形在各个领域的应用非常广泛。
在物理仿真领域，网格图形可以用于模拟材料的力学行为、流体的运动行为和光的传播行为等。
例如，在汽车工业中，可以利用网格图形模拟汽车的碰撞行为，以评估汽车的安全性能。
在医学图像处理领域，网格图形可以用于对医学图像进行分割、配准和重建等操作。
例如，在肿瘤治疗中，可以利用网格图形对患者的CT扫描图像进行分割，以确定肿瘤的位置和大小。
在城市规划领域，网格图形可以用于建立城市的地理信息系统，进行城市的规划和管理。
例如，在城市交通规划中，可以利用网格图形模拟交通流量，以优化交通信号的配时方案。
三、相关研究进展近年来，网格图形的计算和应用方面取得了一些重要的研究进展。
例如，在网格生成方面，研究人员提出了一种基于机器学习的自适应网格生成算法，能够根据输入的几何模型自动调整网格的密度和形状。
在网格优化方面，研究人员提出了一种基于人工智能的拓扑优化算法，能够通过学习和演化的方式优化网格的拓扑结构，提高网格的质量和效率。
网格计算在国防科技中的应用前景展望与思考案例解析与探讨
网格计算在国防科技中的应用前景展望与思考案例解析与探讨国防科技作为现代军事的重要组成部分，一直以来都面临着巨大的挑战和需求。
随着科技的不断发展，网格计算作为一种新兴的计算模式正逐渐展现出在国防科技领域中的应用前景。
本文将围绕网格计算在国防科技中的应用前景进行案例解析与探讨，分析其在军事作战、信息共享和资源管理等方面的潜力，并提出相关思考。
一、网格计算在军事作战中的应用案例解析网格计算作为一种将分布式计算资源进行整合和利用的技术手段，可以为军事作战提供强大的支撑。
例如，在作战指挥系统中，将各个作战单元的计算资源整合形成一个网格计算平台，可以实现实时的指挥与控制。
通过网格计算，指挥员可以快速地获取各个单元的作战情报，进行战场态势分析，并做出及时的决策。
同时，网格计算还可以提供强大的计算能力，用于模拟和预测作战结果，帮助指挥员制定更加科学和有效的战略。
二、网格计算在信息共享中的应用案例解析在国防科技中，信息共享是一个至关重要的环节。
利用网格计算的特点，可以实现多个军事信息系统之间的数据交换和共享。
例如，在情报分析领域，网格计算可以将各个情报系统整合在一起，实现情报数据的共享和融合。
通过网格计算，情报分析人员可以快速地获取来自各个系统的信息，进行综合分析和判断。
这不仅可以提高情报分析的准确性和效率，还可以加强各个系统之间的协同作战能力。
三、网格计算在资源管理中的应用案例解析在军事作战中，资源管理是一个重要的问题。
利用网格计算，可以实现对军事资源的有效管理和调度。
例如，在装备保障领域，通过网格计算可以将各个装备维修单位的计算资源整合起来，形成一个统一的装备维修网格。
通过网格计算，可以快速地进行装备维修任务的分配和预测，提高维修效率和资源利用率。
同时，网格计算还可以实现对装备状态的实时监测和预警，及时发现和解决可能存在的问题。
四、网格计算在国防科技中的应用思考尽管网格计算在国防科技中的应用前景广阔，但仍然面临一些挑战和思考。
网格计算技术综述
网格计算技术综述佚名【期刊名称】《计算机教育》【年(卷),期】2003(000)001【摘要】网格技术被公认为下一代互联网技术,是信息化应用的第四个阶段。
网格的目的就是将计算能力和信息资源像电力一样方便地送到每一个用户。
美国的"分布式万亿级设施"重大科研项目.英国的e—science计划;"IBM百亿美元的网格计划","INTEL计算和通信的融合","微软对网格提出无处不在的计算";国内联想、中科院计算所曙光4000服务器、海尔、TCL等都在进行着网格技术的研发。
为此,我们选择了"网格计算技术"作为本期的技术讲坛专题。
我们很高兴地约请到国防科技大学肖依博士做主讲人,同时,特约嘉宾还有清华大学扬广文教授和华中科技大学金海教授。
感谢冀复生老师,他不仅欣然接受出任了本刊的编委,而且快速地给我们发来了"议信息技术发展战略"的稿件。
感谢中科院计算所的盂丹老师,在他的帮助下,我们组织到"织女星网格系统平台研究进展"稿件。
为了丰富本期的专题,我们搜集到许多有益的材料——包括社会新闻链接,政府项目链接,企业研发链接等等,在此我们一并感谢这些资料的提供者。
【总页数】3页(P42-44)【正文语种】中文【相关文献】1.网格及网格计算技术综述 [J], 邓永红2.网格及网格计算技术综述 [J], 马书月;王健3.网格及网格计算技术研究 [J], 姚莉;高占国4.网格计算技术及应用综述 [J], 洪学海;许卓群;丁文魁5.网格计算技术综述 [J], 胡沐隽因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
网格计算介绍及相关案例
网格计算介绍及相关案例网格计算的核心思想是将计算资源（包括硬件和软件）组织成一个统一的虚拟计算环境，使得用户可以透明地获取和利用分散的、异构的计算资源。
这种分散的互联计算环境可以包括多台计算机、存储设备、网络和传感器等，这些设备可能位于不同的物理位置，由不同的管理者管理。
网格计算的目标是提供高性能、可扩展性、高度灵活和可靠的计算服务。
网格计算的运行方式可以分为两种：任务型和数据型。
任务型网格计算是将任务分解成小任务在各个计算节点上并行执行，每个计算节点独立计算一部分，并将结果返回给任务协调者进行集成。
数据型网格计算则是将数据存储在可以共享的存储设备上，各个计算节点可以根据需要访问这些共享数据进行计算。
网格计算可以应用在许多领域，下面是一些网格计算的相关案例：1.生物医学研究：网格计算可以用于模拟和分析蛋白质结构、分子动力学模拟、基因组学数据的分析和解读等。
例如，生物医学研究者可以使用网格计算来加速药物筛选和设计过程，通过对大量分子进行模拟和计算，寻找具有潜力的药物候选物。
2.天文学研究：天文学家常常需要处理和分析来自多个天文观测站的大量数据，网格计算可以帮助天文学家处理和分析这些数据。
例如，使用网格计算可以实现天体模拟、星系演化研究和脉冲星信号的检测等。
3.航空航天工程：航空航天工程常常需要进行复杂的数值模拟和工程计算，网格计算可以提供大规模的计算资源来支持这些计算需求。
例如，航空航天工程师可以使用网格计算来模拟飞机在不同飞行状态下的气动特性，以提高飞机的性能和安全性。
4.金融风险分析：金融行业需要对大量的金融数据进行分析和风险评估，网格计算可以提供高性能的计算资源来支持大规模的数据分析。
例如，金融机构可以使用网格计算来进行金融衍生品的定价和风险度量，以支持投资决策和风险管理。
5.大规模数据处理：随着数据量的不断增加，许多领域都面临着大规模数据处理的挑战，网格计算可以提供高性能和可扩展的计算资源来支持大规模数据处理。
网格类型对流场计算效率和收敛性的影响
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｉｎ ｔｈｅ ｖｉｅｗ ｏｆ ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｕｎｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄ ｍ ｅｓｈ ｔｙｐｅｓ ｏｎ ｔｈｅ ｆｌｕｉｄ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｅｆｆｉｃｉｅｎ— ｃｙ ａｎｄ ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ ｏｎ ｐｒｅｍｉｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｓａｍ ｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｍｅｓｈ ｓｉｚｅ ａｎｄ ｂｏｄｙ ｍｅｓｈ ｕｎｉｔ ｎｕｍ ｂｅｒ，ｔｈｅ ｃｏｍｐｕｔａ— ｔｉｏｎａｌ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ａｎｄ ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ ｏｆ ｔｅｔｒａｈｅｄｒａｌ ｍ ｅｓｈ，ｈｅｘａｈｅｄｒａｌ ｍ ｅｓｈ ａｎｄ ｐｏｌｙｈｅｄｒａｌ ｍｅｓｈ ｉｎ ＣＦＤ ｃａ１ｃｕ— ｌａｔｉｏｎ ａｒｅ ｃｏｍｐａｒｅｄ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔ ｓｈｏｗｓ ｔｈａｔ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｏｆ ｓａｍｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｍｅｓｈ ｓｉｚｅ，ｔｈｅ ｃｏｎｖｅｒ— ｇｅｎｃｅ ｏｆ ｈｅｘａｈｅｄｒａｌ ｍｅｓｈ ｉｓ ｂｅｔｔｅｒ ｔｈａｎ ｔｈａｔ ｏｆ ｔｈｅ ｏｔｈｅｒｓ． Ｂｅｓｉｄｅｓ，ｔｈｅ ｔｉｍｅ ａｎｄ ＲＡ Ｍ ｆｏｒ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｈｅｘａｈｅｄｒａｌ ｍ ｅｓｈ ａｒｅ ｌｅｓｓ ｔｈａｎ ｔｈａｔ ｏｆ ｔｈｅ ｏｔｈｅｒｓ．Ｔｈｅ ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ ｒａｔｅ ｏｆ ｐｏｌｙｈｅｄｒａｌ ｍｅｓｈ ｉｓ ｍ ｕｃｈ ｂｅｔｔｅｒ． ｂｕｔ ｔｈｅ ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｏｆ ｐｏｌｙｈｅｄｒａｌ ｍｅｓｈ ｉｓ ａ ｌｉｔｔｌｅ ｌｏｗｅｒ ｔｈａｎ ｔｈａｔ ｏｆ ｔｅｔｒａｈｅｄｒａ１ ｍｅｓｈ Ｔｈｅ
基于内包围盒的网格结构光线跟踪算法
1
引言
经典的光线跟踪模型被 Whitted［1］于 1980 年提
( x1 y1) ( x 0 y 0)
出， 给出了通用光线跟踪算法描述。光线跟踪算法 原理如图 1 所示， 由视点与像素 （x， y） 发出一条射 及折射光线， 找出影响该点光强的所有光源， 从而 计算出该点上精确的光线强度。经典的加速结构 等。空间网格结构， 对场景进行均等的划分， 该方 面分布不均匀的场景效率较低。
ray intersects the triangle. The inner-box divides the triangle in the grid into two parts，the one part has a intersection with the in⁃ ner-box， the other part hasn������ t. So the ray needs to do intersection testing with the first part， thus pushing the second part out of inter⁃ section testing， improving the efficiency of ray tracing. Compared to BVH and KD-Tree structure， improved algorithm has a signifi⁃ cant advantage in large scenes. Key Words Class Number ray tracing， grid， inner-box， accelerated methods TP301.6
图 2 所示， 光线在通过一个场景时求得光线与场景 包围盒的相交交点 p 0 ， 通过该点坐标来确定光线 第一个穿过的网格 （0， 0） ， 采用 DDA 算法记录光线 穿过的网格， 依次遍历这些网格中的三角片面， 直 至光线射出或找到交点后返回。
网格计算的三种体系结构概述
⽹格计算的三种体系结构概述 来成都⼀个⽉了，⼀直断断续续地在下⾬，中途天晴了两天。
整个⼈⼀直处于昏昏欲睡的状态。
⽹格体系结构是关于如何构建⽹格的技术，它包括两个层次的内涵。
⼀是要标识出⽹格系统由哪些部分组成，清晰地描述出各个部分的功能、⽬的和特点。
⼆是要描述⽹格各个组成部分之间的关系，如何将各个部分有机地结合在⼀起，形成完整的⽹格系统，从⽽保证⽹格有效地运转，也就是将各个部分进⾏集成的⽅式或⽅法。
研究⽹格体系结构的⽬的是为了更好地实现⽹格，因此在⽹格体系结构的研究过程中，⾸先需要确定的就是⽹格系统到底由哪些基本的功能模块组成的，它们之间如何有机地组合，成为⼀个完整的⽹格系统。
⽹格系统的基本功能模块⽰意图如下： ⽹格⽤户通过⽤户界⾯实现与⽹格之间的信息交互，实现诸如⽤户作业提交、结果返回等输⼊输出功能。
⽹格在提供服务之前要知道哪个资源当前可以向⽤户提供服务，这就需要⽹格中信息管理模块提供相应的信息。
选定合适的资源后，⽹格需要把该资源分配给⽤户使⽤，并对使⽤的过程中的资源进⾏管理，这些是资源管理的功能。
⽹格在提供服务的过程中需要⽹格数据管理功能模块将远程数据传输到所需节点。
作业运⾏过程中由作业管理模块提供作业的运⾏情况汇报。
使⽤⽹格的⽤户及其使⽤时间和费⽤等的管理则由⽤户和记账管理模块实现。
⽤户使⽤⽹格的整个过程中都需要QoS（Quality of Service，服务质量）保证、通信和安全保障，以提供安全可靠、⾼性能的服务。
五层沙漏体系结构 在五层沙漏体系结构中，最基本的思想就是：以协议为中⼼，强调服务与API和SDK的重要性。
五层沙漏结构的设计原则就是要保持参与的开销最⼩，即作为基础的核⼼协议较少，类似于OS内核，以⽅便移植。
五层沙漏结构根据该结构中各组成部分与共享资源的距离，将对共享资源进⾏操作、管理和使⽤的功能分散在五个不同的层次，由下⾄上分别为构造层（Fabric）、连接层（Connectivity）、资源层（Resource）、汇聚层（Collective）和应⽤层（Application）。
网格计算的研究与应用
网格计算的研究与应用随着计算机技术的发展，人们对计算的需求越来越高。
在科学研究、工程设计、大数据分析等领域，对计算资源的需求量也日益增大。
然而，传统的计算机系统已经无法满足这些需求。
这时候，网格计算这一新兴技术逐渐得到人们的关注和研究。
一、网格计算的定义和特点网格计算是一种分布式计算模型，可以把几千甚至几百万个分布在全球不同地点的计算机联接在一起，形成一个庞大而强大的虚拟计算机系统。
它采用了动态协商、任务划分、数据传输、错误处理等技术，可以实现高可靠性、高性能的分布式计算。
网格计算技术的主要特点包括：1. 分布性。
网格计算是由大量分布在不同地理位置的计算机组成的网络，这些计算机可以是超级计算机、局域网、广域网等。
2. 复杂性。
网格计算的应用范围非常广泛，通常需要处理庞大的数据集，要求计算机系统资源的利用效率高。
3. 动态性。
网格计算系统中会随时加入或退出计算机节点，因此需要具备动态调度和管理能力。
4. 安全性。
网格计算系统中的数据通常具有高度机密性，需要采用高级的加密和安全措施来保护数据。
二、网格计算的主要应用领域1. 科学研究。
网格计算技术在生命科学、气象学、物理学和地质学等领域，可以实现模拟、数据组织、分析、处理等操作，大大提高了研究效率和效果。
2. 工程设计。
网格计算技术可以帮助工程师完成复杂的计算任务，例如流体动力学分析、结构分析、优化设计等。
3. 大数据分析。
随着大数据时代的来临，数据存储和处理已成为企业最为关注的问题。
网格计算可以对海量数据进行分析和处理，为企业的决策提供支持和帮助。
4. 人工智能。
人工智能需要巨大的计算资源进行训练和运行。
网格计算可以为人工智能提供强大的计算支撑，为人工智能的发展提供助力。
三、网格计算的发展趋势网格计算技术与云计算、大数据等领域的技术相互交织，形成了一系列新的技术，如混合云、容器技术等。
网格计算将向着以下方向发展：1. 规模化。
随着计算机技术的发展，网格计算系统的规模将继续扩大，节点数量不断增加，形成更加庞大的计算网络。
网格计算综述_肖连兵
网格应用
科学计算 工程应用 …
Web应用
开发工具
语言 库 调试器 …
Web工具
网格中间件
通讯 安全 信息 …
Qos
本地资源管理
操作系统 连接库
…
TCP/IP & UDP
网络资源：计算机、Cluster、仪器...
图1 网格计算系统体系结构 1.4 网格系统的主要功能
通常网格环境必须提供以下的基本服务： (1)管理等级结构(Administrative Hierarchy) 它定义网格计算 系统的组织方式，如网格环境如何分级以适应全局的需要。 (2)通信服务 网格中的应用可能有多种通信方式：可靠的， 不可靠的，点对点和广播方式。网格的通信基础设施需要支持多种 协议，如流数据、群间通信、分布式对象间通信等。同时，它还要 提供QoS支持，如延迟、带宽、可靠性、容错性和抖动控制。 (3)信息服务 作为一个动态的网格，它提供服务的位置和类 型是不断变化的。网格计算系统的一个目标就在于不管用户和资源 的相对位置如何，都能提供资源的全局访问。因此，有必要提供一 种能迅速、可靠地获取网格结构、资源、服务、状态的机制，保证 所有资源能被所有用户使用。 (4)名称服务 网格计算系统和其他的分布式系统一样，使用 名字引用种资源，如计算机、服务或者数据对象。如同Internet的 DNS服务，网格名称服务给网格中所有资源提供统一的名称空间。 (5)分布式文件系统及Cache 分布式应用经常需要对分布在 多个服务器上的文件进行存取，因此分布文件系统是分布式系统的 重要组成部分。从应用的观点来看，分布文件系统能提供一致的全 局名字空间，支持多种文件传输协议，同时提供良好的Cache 机制 以I/O性能。 (6)安全及授权 网格安全机制相当复杂，各种自治资源交互 时既不能影响资源本身的可用性又不能在整个系统中引入漏洞。因 此，安全机制是网格环境成功的关键。 (7)系统状态和容错 为了提供一个可靠的、强壮的网格环 境，系统应该提供资源监视工具。 (8)资源管理和调度 网格必须对网格中的各种部件，如处理 器时间、内存、网络、存储进行有效的管理和调度。从用户的观点 来看，这种资源的管理和调度应该对用户透明。用户与网格系统的 交互只限于用户向系统提交任务。 (9)计算付费和资源交易 网格环境提供一种机制刺激人们贡 献他们的闲置资源。同时，资源管理系统根据资源性能价格比和用 户需求调度最合适的资源。 (10)编程工具 网格系统提供良好的环境。网格应提供多种 工具、应用、API、开发语言等以构造良好的开发环境。如C、 C++ 以及Fortran等通用科学计算语言，MPI、PVM等应用开发界面，并 支持消息传递、分布共享内存等多种编程模型。网格系统同时还应
网格计算综述
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元计算系统到期的规模较小
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黄链 词 ：网 格 计 算 元 计算 ； 阀格 ： 巾 仲
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ＸＩ Ａ０ ｉ ｎ ｉ ｇ Ｈ ＵＡＮＧ ｎ ｅ ｇ Ｉ ａ ｂｎ ． Ｌｉ ｐ ｎ ｆ ｅ Ｌ ｆ ｍｐ ｔ ｒ ｃｅ ｃ ｎ ｎ ｉｅ ｒ ｇ Ｓ ａ ｇ ａ Ｊａ ｔ ｎ Ｉ ｖ ｒ ￣ ，ｈ ｎ ｈ ｉ ０ ０ ０ Ｄ ｐ ｏ Ｃｏ ｕ Ｅ ｉｎ ｅ ｄＥ ｇ ｎ ｅ ｉ ．ｈ ｎ ｈ ｉ ｉｏ ｏ ｇ［ｎ ｅ ｓ ＇ ａ ｇ ａ ２ ０ ３ ） Ｓ ａ ｎ Ｓ
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第２ 卷 ８
第３ 期
计
算
机
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２ ０ 年３ ０２ 月
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发 展趋 势／ 热点 技术 ・
文 章编号：［ ０ ３２， ０１ Ｉ＿ 】 ０ － ４８ ０２ ３ Ｉ—【 ０ ｄ ０ ２ Ｉ 】 ｌ
在科学、１ 程和 商业 计算领域 ，还有很多问题难 以使 ｆ ： １ ｊ 现有的超级计算机解 决，如需要处脚 的海量数据资源分布 ： ｌ 的地理压域 ，所需 的特殊计算设施和输入输 出设备等 ； 足本地的 基 选种情况 ，网格 计算技术披提了出米 ．它将 ＝ 似络 ｆ 并种资源 ，包括超级计算机 、大 楼存储系统、 个 ： 的 人计算机、各种设备等组织在一个统 瑚 框架 １，从而能够 － 常 方便的 法解决各种复杂的问题 ，这种方法义被称为
网格计算模型及其应用研究
网格计算模型及其应用研究随着数字化时代的到来，海量数据的存储、处理和分析已经成为了亟待解决的问题。
而网络化计算技术在此方面发挥着越来越大的作用。
网格计算模型就是一种利用分布式计算资源进行科学计算的新型模型。
它既可以在企业内部实现资源共享，提高计算效率，也可以在学术界和研究领域开展科学计算，推动计算进步。
网格计算模型是一种分布式计算系统模型，它将分散的计算资源整合为一个整体以提高计算效率和性能。
网格计算模型中的计算任务可以分散到不同的计算节点上，并通过网络连接起来，以协同处理计算任务。
这些通常是大规模的、耗费资源和时间的计算任务，如气候模拟、天文学仿真、流体动力学模拟等。
这些任务往往需要大量的计算资源和海量的存储空间，传输数据的速度也非常关键。
因此，网格计算模型成了解决这些问题的有效途径。
作为一种分布式计算模型，网格计算还有一些其他特点。
首先，它可以实现动态分配计算资源，由于不同计算节点的性能和资源不同，网格计算可以根据不同的计算任务分配不同的计算资源，以提高运算效率。
其次，网格计算模型可以完成分布式处理，即将计算任务分散到不同的计算节点上，可以避免计算任务中断或挂起的问题。
最后，网格计算对于组织内部资源协调有很大帮助，实现跨越企业组织的资源共享，提高了企业的计算效率。
关于如何应用网格计算模型，目前已经有很多相关领域的研究。
例如，在医学领域，使用网格计算技术可以加速药物开发和疾病诊断等计算任务。
而在金融领域，网格计算可以应用于预测和优化金融市场，提高交易效率。
此外，网格计算还可以应用于视觉和声音处理、数据挖掘和机器学习等领域。
网格计算技术还需进一步发展，需要进一步优化资源管理、网络通信和系统安全与可靠性和智能化等方面。
随着大数据和人工智能的不断发展，未来网格计算将扮演越来越重要的角色。
而在新的研究方向下，我们需要更多的人们加入到网格计算的研究领域，共同推动网格计算技术发展为更加高效、可靠、智能的计算模型，为各行业带来更多的创新和竞争力。
三维网格模型的空间布尔运算
孔洞等错误．文献Ｅｌｉ所提供的布尔运算算法，是 通过文献ｉ－ｅ＿１的方法实现的，这种方法要求模型必 须是封闭的，而且需要通过射线法来判断内外关 系，需要很大的计算量．本文利用可定向复式网格 的顶点顺序一致性，建立交线与交线、交线与网 络、网格与网格的拓扑关系，从而判断网格的取
收稿日期：２００７—０５—２１． 作者简介：毕林（１９７５一），男，博士研究生；长沙，中南大学资源与安全工程学院（４１００８３）． Ｅ－ｍａｉｌ：Ｍｒ．ＢｉＬｉｎ＠１６３．ｃｏｒｎ 基金项目：“十五”国家重点科技攻关课题（２００４ＢＡ６１５Ａ一０４）；国家自然科学基金资助项目（５０７７４０９２）．
边和交点共同形成的，分别用Ｅｘ，Ｅｒ和Ｐｘ来表
示．在算法的执行过程分别引入如下变量：Ｖ，Ｔ，
万方数据
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华中科技大学学报（自然科学版）
第３６卷
Ｐ。，Ｅ。，Ｚｘ，西和Ｐ，ｘ分别为当前顶点、当前三角 形、相交边Ｂ的起点、结果交域多边形的第一条
边、下一条相交边、下一条三角形边和下一个交 点．结果交域形成流程图如图３所示．
第３６卷 第５期 ２００８焦 ５Ｂ
华中科技大学学报（自然科学版） Ｊ．Ｈｕａｚｈｏｎｇ Ｕｎｉｖ．ｏｆ Ｓｃｉ．８Ｌ Ｔｅｃｈ．（Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｅｄｉｔｉｏｎ）
Ｖ０１．３６ Ｎｏ．５ Ｍａｙ ２００８
三 维网格模型的空间布尔运算
毕林１’２ 王李管１’２ 陈建宏１ 冯兴隆１
（１中南大学资源与安全工程学院，湖南长沙４１００８３； ２长沙迪迈信息科技有限公司，湖南长沙４１００８３）
断其他网格的取舍，得到最终结果．实验表明该算法结果正确、计算量少、速度快，同时适应于封闭与开放网格
模型． 关键词：计算机辅助设计；网格模型；布尔运算；可定向；相交测试；拓扑关系
网格不只是计算
网格不只是计算
王震雷
【期刊名称】《科技中国》
【年(卷),期】2005(000)006
【摘要】20世纪90年代中期，第三代因特网技术——网格(Grid)的出现，为人们提供了建设信息系统的新视角、新理念和新技术。
但是，当时大多数人并不清楚什么是网格，甚至有人看到网格二字会问是不是把网络错写成了网格。
但是四、五年之后的今天，这一字之差的背后却是翻天覆地的变化。
【总页数】2页(P52-53)
【作者】王震雷
【作者单位】《科技中国》杂志记者
【正文语种】中文
【中图分类】TP301
【相关文献】
1.新网格新世界——记上海网格首席专家、上海交大网格计算中心主任李明禄教授[J], 戴思桐
2.电子警务网格建设之初探——公安"网格化"体系与计算机网格系统 [J], 齐立伟;张明亮
3.网格、计算网格和智能体网格 [J], 冯珊;周剑岚
4.采用动网格与滑移网格技术的垂直轴风力机启动性能计算 [J], 史亮;钱潇如;韩万
金
5.浅析网格技术及网格计算的应用 [J], 刘彩利
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计 算 机 工 程 Computer Engineering
2002年 3月 March 2002
·发展趋势 /热 点 技 术 · 文章编号： 1000— 3428(2002)03 — 0001— 03
文献标识码：A
中图分类号： TP302.1
网格计算综述
目 前 使 用 Globus 实 现 的 项 目 有 Cactus,MM5,Nimrod, Tardis,Neph,HTB 。CoG 实 现 了Globus 服 务 的 图 形 化 客 户 端。
2.2 Legion[3] Legion是美国Virginia大学开发的基于对象的元计算系
统, 它和Globus类似，提供地理分布的无缝的异构系统集 成。Legion由类和元类(类的类)组成，具有以下特点：
Technology of Grid Computing
XIAO Lianbing， HUANG Linpeng (Dept.of Computer Science and Engineering,Shanghai Jiaotong University,Shanghai 200030) 【 Abstract 】 Grid computing ,a important method to solve complex application ,is growing more successful in distributed computing.
作 者 简 介 ：肖连兵(1974～)，男，硕士生，主要研究领域是分布式计 算；黄林鹏，硕士生
收 稿 日 期 ：2001-06-22
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·网格发展环境和工具：网格必须提供网格应用开发工具。 ·网格应用和网格门户(Grid Portal)：可以使用PVM、MPI等 工具开发参数模拟等应用，这些应用通常需要相当多的计算资源以 及远程数据访问。网格门户提供基于Web的应用服务，用户通过网 络界面提交任务，并得到结果。
(3)可适应性(adaptability) 在网格中，具有很多资源， 资源发生故障的概率很高。网格的资源管理或应用必须能动态适应 这些情况，调用网格中可用的资源和服务来取得最大的性能。与一 般的局域网系统和单机的结构不同，网格计算系统由于地域分布和 系统的复杂使其整体结构经常发生变化；网格计算系统的应用必须 能适应这种不可预测的结构。
网格应用
科学计算 工程应用 …
Web应用
开发工具
语言 库 调试器 …
Web工具
网格中间件
通讯 安全 信息 …
Qos
本地资源管理
操作系统 连接库
…
TCP/IP & UDP
网络资源：计算机、Cluster、仪器...
图1 网格计算系统体系结构 1.4 网格系统的主要功能
通常网格环境必须提供以下的基本服务： (1)管理等级结构(Administrative Hierarchy) 它定义网格计算 系统的组织方式，如网格环境如何分级以适应全局的需要。 (2)通信服务 网格中的应用可能有多种通信方式：可靠的， 不可靠的，点对点和广播方式。网格的通信基础设施需要支持多种 协议，如流数据、群间通信、分布式对象间通信等。同时，它还要 提供QoS支持，如延迟、带宽、可靠性、容错性和抖动控制。 (3)信息服务 作为一个动态的网格，它提供服务的位置和类 型是不断变化的。网格计算系统的一个目标就在于不管用户和资源 的相对位置如何，都能提供资源的全局访问。因此，有必要提供一 种能迅速、可靠地获取网格结构、资源、服务、状态的机制，保证 所有资源能被所有用户使用。 (4)名称服务 网格计算系统和其他的分布式系统一样，使用 名字引用种资源，如计算机、服务或者数据对象。如同Internet的 DNS服务，网格名称服务给网格中所有资源提供统一的名称空间。 (5)分布式文件系统及Cache 分布式应用经常需要对分布在 多个服务器上的文件进行存取，因此分布文件系统是分布式系统的 重要组成部分。从应用的观点来看，分布文件系统能提供一致的全 局名字空间，支持多种文件传输协议，同时提供良好的Cache 机制 以I/O性能。 (6)安全及授权 网格安全机制相当复杂，各种自治资源交互 时既不能影响资源本身的可用性又不能在整个系统中引入漏洞。因 此，安全机制是网格环境成功的关键。 (7)系统状态和容错 为了提供一个可靠的、强壮的网格环 境，系统应该提供资源监视工具。 (8)资源管理和调度 网格必须对网格中的各种部件，如处理 器时间、内存、网络、存储进行有效的管理和调度。从用户的观点 来看，这种资源的管理和调度应该对用户透明。用户与网格系统的 交互只限于用户向系统提交任务。 (9)计算付费和资源交易 网格环境提供一种机制刺激人们贡 献他们的闲置资源。同时，资源管理系统根据资源性能价格比和用 户需求调度最合适的资源。 (10)编程工具 网格系统提供良好的环境。网格应提供多种 工具、应用、API、开发语言等以构造良好的开发环境。如C、 C++ 以及Fortran等通用科学计算语言，MPI、PVM等应用开发界面，并 支持消息传递、分布共享内存等多种编程模型。网格系统同时还应
(1)软硬件部件都是对象。所有的对象都是响应系统中其他对 象调用的进程。Legion定义了对象交互的API，但是Legion没有定 义编程语言和通信协议。
(2)类管理自身的实例。类定义和管理其对象。类对象具有系 统级权限，能生成新实例、调度实例，或向其它对象提供状态信 息。
This paper outlines the definition of grid computing,its speciality and fundamental structure.In addition,the paper introduces servral grid systems,analyzes the existing problem and points out the future trend of this technology. 【 Key words】 Grid computing； Metacomputing； Grid； Middleware
网格计算技术的产生是应用对计算资源和计算能力不断 增长的需求的结果。当单台计算机系统不能满足应用的需求 时，就需要使用其它计算机系统的资源。但一方面，由于超 级计算机系统现在还非常昂贵，不可能添置超级计算机作为 解决该应用的专用系统；另一方面，即使可以使用其它超级 计算机，由于不具备通用性，也不可能直接利用这些计算机 上的资源。网格计算系统的出现为解决上述问题提供了崭新 的途径。从20世纪80年代末期Larry Smarr在CASA计划中[1] 首先提出这种方案以来，网格计算系统的研究就吸引了众多 的注意力。在网格计算领域，已成立了Global Grid Forum ， eGrid: European Grid Computing Initiative 等论坛，以及多家 面向网格计算的公司，而且一直不断有新的研究机构或工业 组织加入到研究网格计算系统的活动中来。网格计算研究已 成了当今软件技术的一个研究热点。
计算网格需要支持多种应用和编程方法，因此GMT 不 是提供一种统一的编程模型(如面向对象模型)，而是提供一 组服务包，这样开发人员就可以利用它们自己特定的需要。
Globus是一种多层结构，高层的全局服务建立在低层的 本地核心服务上。GMT是模块化的，包括下列服务：资源 分配和进程管理(GRAM),单点和多点广播通信服务(Nexus), 授权和安全服务(GSI),信息服务(MDS),系统监控服务(HBM), 远程数据存取(GASS), 建构Cache服务(GEM), 高级资源保留 和分配(GARA)。因此，Globus 可看作基于底层服务上的元 计算框架，它以API的方式提供对外接口。研究人员可在其 基础上开发各种应用执行环境。
(1) 异 构 性 (heterogeneity) 网格可以包含多种异构资 源，包括跨越地理分布的多个管理域。构成网格计算系统的超级计 算机有多种类型，不同类型的超级计算机在体系结构、操作系统及 应用软件等多个层次上可能具有不同的结构。
(2)可扩展性(scalability) 元计算系统初期的规模较小， 随着超级计算机系统的不断加入，系统的规模随之扩大。网格可以 从最初包含少数的资源发展到具有成千上万资源的大网格。由此可 能带来的一个问题是随着网格资源的增加而引起的性能下降以及网 格延迟，网格必须能适应规模的变化。
在科学、工程和商业计算领域，还有很多问题难以使用 现有的超级计算机解决，如需要处理的海量数据资源分布在 不同的地理区域，所需的特殊计算设施和输入输出设备等不 是本地的。基于这种情况，网格计算技术被提了出来，它将 网络上的各种资源，包括超级计算机、大规模存储系统、个 人计算机、各种设备等组织在一个统一的框架下，从而能够 以非常方便的方法解决各种复杂的问题，这种方法又被称为 元 计 算 (Meta Computing) ， 无 缝 、 可 扩 展 计 算 (Seamless Scalable Computing)，全局计算(Global Computing)等。
2.1 Globus[2] Globus是美国多家研究机构提出的建立计算网格的研究
项目Globus是一种软件基础设施，它使应用能以单一虚拟 机的方式处理分布的异构计算资源。所谓计算网格，是指对 于地理分布的资源和用户，提供可靠的、一致的高端资源服 务的硬件和软件基础设施。Globus 系统的核心在于Globus Metacomputing Toolkit(GMT),它提供了建构一个计算网格所 需的基本服务，如安全、资源定位、管理和调度、通信服务 等。用户能利用GMT提供的服务满足其应用的需要。
网格计算系统的体系机结构如图1。 其中： ·网格基础设施：包含网上可访问的所有资源，如运行NT或 Unix的PC机或工作站、运行Cluster操作系统的机群、存储设备、 数据库，也可能是科学仪器。 ·网格中间件(Grid Middleware)：网格中间件提供核心服务， 如远程进程管理服务、资源分配服务、存储访问服务、信息服务、 安全控制服务、质量服务(QoS)。