第1章网格计算概述

1、第1章 网格计算概述华南理工大学电子与信息学院课程简介u新兴学科u参考资料u上课形式u考试形式网格计算的实例网格计算的实例u中国南非旅行的航班时刻表 中国印度 1：2010：00 印度索马里 13：4023：00 索马里坦桑尼亚 2：3010：40 坦桑尼亚南非 13：3020：50u买了前面的机票而买不到后面的机票怎么办？u随着社会的发展，人们的应用需求不断提高，同时原有问题的求解领域的不断扩展和复杂化，并层出不穷的涌现出新问题需求。u举例(1)复杂数学问题，如GIMPS (寻找最大的梅森素数)。(2)寻找最安全的密码系统，如RC-72 (密码破解)。(3)生物病理研究，如Foldingho

2、me (蛋白质折叠、误解、聚合及由此引起的相关疾病)。(4)信号处理，如SETIHome (搜寻外星智能)。网格思想的来源u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。u现有的计算机和设备无论从自身的性能还是从局部的合作上都无法满足人们日益增加的要求。u然而由于网络等相关技术的发展，使得世界各地的计算机可以联网协同工作，利用空闲的以前无法使用和共享的设备等空闲资源。网格思想的来源u网格是借鉴电力网的概念提出的。u提出网格的目的就是能够使得人们在使用网格资源的时候，能够像使用电力资源一样，自由使用，而不用关心我现在使用的电力资源是水力发电的还是核电呢，是从哪个发电厂来得之类的事情。u

3、网格也希望给最终用户提供的是与地理位置无关，与具体的计算设施无关的通用的计算能力。(比如密码破解问题)网格思想的来源网格思想的来源电力网与网格对比u网格（Grid）是构筑在Internet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，为科技人员和普通老百姓提供更多的资源。uInternet提供E-mail、网页浏览等通信功能，而网格功能更多更强，能让人们透明使用计算、存储、信息处理等其他资源。 （Ian Foster :美国阿岗国家 实验室资深科学家、美国 计算网格项目负责人）网格的概念网格的概念-Sensor netsData archivesCom

4、putersSoftwarecatalogsColleaguesSensor netsData archivesComputersSoftwarecatalogsColleagueshttp:/http:/Web网格u高性能技术和互联网的融合。u继Internet、Web之后的第三次互联网技术浪潮。u网格计算的目标是资源共享和分布协同工作，而网格是实现上述目标的新技术。u网格将Internet从信息交互平台上升到资源共享和协同处理平台。u网格是基础设施，是包括各种网络计算机、数据、设备和服务等资源的基础设施。u使用网格，无需用户端配置大量全套的计算机系统和复杂的软件，可以轻松得到各种服务。网格

5、的概念1.数据处理能力超强。u参与某项工作的不只是一台计算机，而是一个超级计算机网络。u多台机器协同工作的这种“蚂蚁搬山”的方式将具有很强的数据处理能力。 2.充分利用网上的闲置资源。 u世界上的大多数计算机并非同时工作，而是大部分时间都闲置。u充分利用这些闲置的计算机将大大提高效率。网格的优势实例：SETIHOME项目。uSearch for Extraterrestrial Intelligence（搜寻外星智能），由美国加州大学伯克利分校的空间科学实验室主办。 u1999年初开始将分布于世界各地的200万台个人电脑组成计算机阵列，用于搜索射电天文望远镜信号中的外星文明迹象。u不到2年的时

6、间里，这种计算方法已经完成了单台计算机345000年的计算量。u实例证明这种“蚂蚁搬山”式的计算能力强大。网格计算的成功实例标准1. 在非集中控制的环境中协同使用资源。u整合各种资源，协调各种使用者。u这些资源和使用者处于不同的控制域中。u这种不同的控制域属于非集中的环境。网格的判断标准标准2. 使用标准的、开放的、通用的协议和接口。u网格应用要建立在多功能的协议和界面上。u这些协议和界面要解决认证、授权、资源发现和资源存取等基本问题。u多功能协议和界面是标准的，开放的和通用的。网格的判断标准标准3. 提供非凡的服务质量。u网格允许资源被广泛协调使用。u网格提供单个主机所不能提供的多种服务质量

7、。u网格满足各种使用者的需求，如系统响应时间、工作效率、流通量、有效性、安全性等等。u网格这个联合系统比单一的计算机系统的功效大很多。网格的判断标准1.分布性。u网格的资源包括计算资源（CPU等）、存储资源（硬盘等） 、数据资源（文件）等。u这些资源分布在位置不同的地方。u网格的关键技术也不是集中在一起的。u需要解决资源分配、调度方式、协同处理等问题。网格的特征2.异构性。u组成网格的资源是异构的。u例如不同类型的计算机，不同类型的计算方式，不同类型的计算接口，不同的系统架构。u要解决不同类型资源的联通和系统工作问题。网格的特征3.自治性。u网格上的资源首先属于某本地的个人或组织。u网格资源的

8、拥有者具有最高级别的管理权限。u网格允许资源拥有者对其资源具有自主管理的权限。u网格资源根据一定的约束和规则接受网格的统一管理。u网格管理具有管理的多重性。（例：华南理工大学的各级管理）网格的特征4.动态性。u网格中的资源具有自治性，故网格中的资源可能动态地增加或减少。u网格中的资源还可能出现故障而导致不可用。u网格中的资源性能也可能发生变化。u因此对动态性，需要有一种机制保证网格运行不会遭受较大的影响。网格的特征5.自相似性。u网格的局部和整体之间存在一定相似性。u局部在许多地方具有全局的某些特征。u全局的特征在局部也有一定的体现。网格的特征1.分布式超级计算。u以往的高性能计算是集中式的。

9、u主要靠一个地方的计算机完成。u无法短期内在一台超级计算机上完成较大的复杂任务。u网格计算将各地的分布式超级计算机集中起来。u系统解决复杂的大规模问题。网格的应用网格的应用2.高吞吐率计算。u世界上的计算机大量闲置，利用率很低。u网格计算将大量闲置的计算机资源集中起来，提供长期的计算能力。u由于使用的计算机资源数量很大，即使部分资源发生故障，也影响不大。网格的应用3.数据密集型计算。u针对海量数据。u需要庞大计算能力。u例如高能物理试验，气象预报等。u网格充分利用自身资源进行数据处理。网格的应用4.社会生活领域。u更广泛的信息共享。u更广泛的人与人交互。u更广泛的资源贸易。1.美国的研究进展。

10、u网格技术研究发源于美国。u目前处于世界最前列水平。u有影响的网格项目：Globus, Condor, Legion。uGlobus工具软件在全世界得到广泛使用。网格的国内外研究进展2.欧洲的研究进展。u欧洲是网格研究的活跃地区，已经启动了多个网格研究项目，其中欧洲网格和数据网格是有多个国家参加的研究项目。u欧洲网格的基本目标是建立一个给用户提供安全、简单、透明访问欧洲范围内信息资源的平台。参加研究的机构有德国、英国、法国、瑞士、波兰和挪威的主要大学和计算中心。u欧洲数据网格是欧洲联盟支持的项目，其目标是建设提供计算强度大、共享超过1014B数据的大规模分布式数据库的下一代计算基础设施。网格的国内外研究进展3.中国的研究进展。u目前在我国已经初具规模的有“五大网格”，分别是：中国国家网格，863空间信息网格，国家自然科学基金委网格，中国教育科研网格，上海信息网格。u中国科学院计算技术研究所1996年率先开展网格技术研究与开发。u中国国家网格的试验床环境已经建设成8个结点和2个主结点，分布与北京、上海、合肥等地。网格的国内外研究进展网格的国内外研究进展中国国家网格的结点分布u全球网格论坛（GGF）。u万维网联盟（W3C）。u国际互联网工作任务组（IETF）