浅析网格计算技术的应用与发展

浅析网格计算技术的应用与发展

郑琦1卢德利2

（1：吉林建筑工程学院，长春130021；2：吉林医药设计院有限公司，长春130021）

摘要：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。我们可以将服务器、存储系统和网络联合在一起，数据文件、应用程序和系统看起来就像是一个巨大的虚拟计算系统，为用户提供功能强大的多系统资源来处理特定的任务。本文简述了网格计算的概念、关键组件，介绍了网格计算在若干领域的应用，概述了网格计算现状和发展前景。

关键字：网格计算；分布式系统；资源共享

中图分类号：文献标识符：文章编号:

Analyze Briefly The Application and Development of Grid Computing

ZhengQi1 Lu De-li2

（1:JiLin Institute of Architecture and Civil Engineering ,Changchun 130021;

2:JiLin Pharmaceutical Design Institute Co.Ltd,Changchun 130021）

Abstract：Grid computing is a new computation pattern that aims at the complex science computation specifically, accompanied by the rapid development of the Internet. We can be able to servers, memory systems and networks together. It can provide users with a powerful multi-system resources to handle specific tasks, like a huge virtual computing systems. This paper has summarized the concept and the key components of grid computing.Introduced a number of grid computing in the field of application. Grid computing provides an overview of the current situation and development prospects.

Key Words: Grid Computing; Distributional System; Resource Sharing

0 引言

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。超级计算机虽然具有非常强大处理能力，但它造价极高，通常只有一些国家级的如航天、国防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、科学计算越来越复杂，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使得它进入普通人的工作领域成为一种奢望。于是人们在寻找造价低廉而数据处理作者简介：郑琦（1978～），女，吉林省长春市人，助教，硕士

能力超强的计算模式中历经了负载均衡技术、集群技术、分布式计算技术，这几种技术浅层次地部分解决了对较高计算能力的需求，但对于那些对计算能力要求很高的应用仍然代替不了超级计算机，这种情况一直持续到网格计算技术的出现。

1 网格计算的概念及其关键组件

1.1概念

网格计算主要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多台计算机进行处理，最后把这些计算结果综合起来得到最终结果[1]。

网格计算利用互联网技术，把分散在不同地理位置的计算机组成一台虚拟超级计算机。每一台参与的计算机就是其中的一个“节点”，所有的计算机就组成了一张节点网即网格。从本质上讲，网格中的每一台计算机只是完成工作的一个小部分，这样的计算方式就好像是“蚂蚁搬山”，虽然单台计算机的运算能力有限，但成千上万台计算机组合起来的计算能力就可以和超级计算机相比了。这种利用网络中一些闲置的处理能力来解决复杂问题的计算模式，使得跨网络的计算资源得以共享，从而创造了虚拟意义上的超级计算机，适用于大型科学计算和项目研究。

1.2关键组件

网格计算有 6 个主要组件即安全性、用户接口、任务负载管理、调度、数据管理、和资源管理[2]，如图1所示。

网格中的计算机都连接到了网络上，并且都正在运行应用程序，可能正在处理敏感的或非常有价值的数据，因此网格的安全性组件是非常值得关注的一个问题，这个组件包括诸如加密、认证和授权之类的元

素；访问网格中的信息也非常重要，用户接口组件为用户处理这种任务。这通常有两种方法，一是由用户正在运行的应用程序提供接口，二是由网格管理员提供的接口，可能是 Web 门户，在一个单一的虚拟空间中为应用程序和网格中的可用资源提供访问权限；用户想要在网格上运行的应用程序必须了解有哪些资源可用，这就是任务负载管理服务的用武之地了，应用程序可以与任务负载管理器进行通信，从而了解可用的服务以及这些服务的状态；调度器需要用来定位在哪个计算机上运行应用程序，并分配所需要的作业。这可以非常简单，只是利用下一个可用资源，但是通常都会涉及作业队列的优先级排

序、管理负载、在需要保留资源时寻找其他资源并对整个过程进行监视；如果应用程序正在某个系统上运行，而这个系统却没有应用程序所需要的数据，那么就需要采用一种安全可靠的数据管理机制将数据通过各台计算机移动到正确的位置，这可能需要采用各种协议；要处理这种关键的任务，例如使用特定的资源来启动作业、监视这些作业的状态并返回结果，就需要一种资源管理机制。

2 网格计算的应用领域

网格计算使人们可以轻而易举地为一些大型科研任务创建和提供动态、分布式、高性能的计算环境，而这些在以前是不可能实现的，或开展起来所付出的代价很高，如气候数据分析、宇宙观测、实时遥感数据处理等。网格计算也可以在商业计算领域应用，如联机分析处理数据、商业智能化等。此外，它还可以广泛地应用在电子商务、电子政务等领域[3]。

2.1网格计算在学科研究中的应用

现在科学研究的问题空前复杂化，而学科研究所需要的运算资源常常是捉襟见肘。复杂科学领域的计算通常以超级计算机作为数据处理中心，虽然处理能力强大，但是其本身的造价极其高昂，并不是所有的研究机构都有能力配备。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。

2.2网格计算在企业信息处理中的应用

当网格的深入到互联网的每一个角落时，我们从互联网获得网格计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是非常有利的。现在很多企业为了保证其业务不间断地运转，大多部署了昂贵的大型计算机系统，这些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。

2.3网格计算在电子政务中的应用

网格及网格计算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