网格技术(GRID)

1、第三代Internet网格技术GRID 感谢美国网格计算权威Ian Foster博士、中科院计算所和清华大学李三立院士最早将我们带到网格技术这一前沿研究领域！ 前言 “常有人问我，互联网之后最重要的技术是什么？IBM负责互联网策略的副总裁帕脱克对记者说，“现在还没有答案，但我相信是网格计算。 前言 “网格是一个新出现的概念，代表了一种先进的技术和根底设施，是继Internet之后又一次重大科技进步。 网格作为建立在互联网之上的新一代根底设施引起了国内外的广泛关注。国外对此研究最早在90年代初，国内大概在2000年左右开始这方面的研究。目录一、Internet技术回忆二、计算机技术开展三、网格技

2、术介绍四、网格技术应用五、网格技术开展InternetInternet是当今世界上最大的计算机信息网络，它是一个由多个网络互联组成的网络集合。Internet的实用性在于它在全球范围内提供的丰富的信息资源。Internet开展迅速，成为信息高速公路的雏形，并且它没有严格的定义。Internet技术是以TCP/IP协议和WWW技术为核心的信息技术。Internet开展1Internet的前身ARPANETARPA美国国防部高级研究方案局1969年建成，1977年成为实用性网络，1983年分裂成军、民两个网，1990年关闭。与ARPANET几乎同时，其他专门用途的网络和网络效劳。美国国家科学基金会

3、NSF的NSFNET，1986年接管ARPANET，并改名为Internet。Internet开展2WWW技术World Wide Web1991年欧洲粒子物理实验室CERN公布了WWW技术标准。WWW的创立是为了解决Internet上的信息传递问题。在WWW和HTML标准支持下，各种文字、图形、声音等信息能够通过一种统一友好的界面直接呈现用户面前，同时实现了信息资源的自由链接，极大方便了用户，特别是非网络专业人员对网上信息的查询、检索和浏览，这成为Internet指数级增长的主要驱动力。WWW效劳使用的技术WWW效劳的根底是Web页面，核心是Web效劳器。超文本与超链接超文本技术采用指针连接

4、的网状交叉索引方式，对不同来源的信息加以链接。超媒体是超文本的自然扩展，是超文本和多媒体的组合。HTTP与HTML浏览器1994年11月，Netscape公司推出NI导航者浏览器；1995年11月，Microsoft公司推出IE 1.0图形浏览器。由于WWW的流行，许多上网的新用户接触的都是WWW效劳，因而把WWW和Internet混为一谈，甚至产生WWW就是Internet的误解，其实WWW只是Internet的一局部， Internet还拥有许多类型的效劳资源，如： E-mail、FTP和Telnet等。Internet带宽Internet主干网的带宽已经从原来的56kb/s开展到现在百兆

5、、千兆，网络速度的提高为跨地域的资源共享提供了根底和前提。第二代因特网的缺点1、互联网上的信息未经有效的标准和整理。2、各种类型的信息标准不统一，难以实现互操作。使用网络资源：直接访问网站或通过搜索引擎手工作坊式的网络时代。计算机技术计算机的摩尔定理从1986年到2000年计算机的速度提高了500倍，网络的速度提高了340,000倍。估计从2001到2021年，计算机的速度将提高60倍，而网络速度将提高4000倍。目前PC机的速度比10年前的超级计算机还要快，而大量微机在很多情况下计算资源是闲置的。计算机主流计算形式的变化在不同开展阶段，都有一种形式的计算占主导地位。集群的思想集群的思想是把大

6、量现成的PC直接放上机架，用高速网络连接在一起，构成一台超级计算机。而不像大型计算机需要专门研制集成电路板，这大大缩减了制造的时间和本钱。2004年6月公布的世界超级计算机500强排名，集群计算机已经占到了其中的58.2%。Food Chain Picture网格将成为主流计算形式网络技术和计算机技术的开展，都预示了网格将成为不久将来的主流形式。MainframeVector SupercomputerMPPWorkstationPC1990s Computer Food ChainMini Computer(hitting wall soon)(future is bleak)引用Compu

7、ter Food Chain (Now and Future)从WWW到GGG2001年9月10日，美国?福布斯?杂志的科技版?Forbes ASAP?发表了一组文章，预告了网格技术的普及。文章分析了计算机技术的开展历史和近几年的趋势，并指出：信息技术的下一波大浪潮将在20042005年度出现。这个大浪潮将极大地改变我们的工作和生活。到2021年，由此产生的互联网将成长为一个20万亿美元产值的大工业。这一波浪潮的本质特征，就是万维网升华为网格Great Global Grid。开展趋势中国科学院计算所所长李国杰院士认为，网格是继传统因特网、Web之后的第三次互联网浪潮，可以称之为第三代因特网应

8、用。传统因特网实现了计算机硬件的连通，Web实现了网页的连通，而网格那么试图实现互联网上所有资源的全面连通，其中包括计算资源、存储资源、通信资源、软件资源、信息资源、知识资源等。 Web与Grid的比较Sensor netsData archivesComputersSoftwarecatalogsColleaguesGrid: 对Internet上所有资源进行灵活、高效的访问http:/http:/Web: 以统一的方式存取HTML文档按需求产生虚拟的、强大的计算机系统开展趋势 什么是网格？ Ian Foster 定义： “网格是构筑在互联网上的一组新兴技术，它将高速互联网、高性能计算机、大

9、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、功能和交互性。互联网主要为人们提供电子邮件、网页浏览等通信功能，而网格功能那么更多更强，让人们透明地使用计算、存储等其他资源。 定义二： 动态多机构虚拟组织中的资源共享和协同问题解决 。 “Resource sharing & coordinated problem solving in dynamic, multi-institutional virtual organizations网格的任务网格的主要任务是在动态变化的网络环境中共享资源和协同解决问题。网格对现有互联网进行友好管理，把分散在不同位置的资源虚拟成一个

10、空前强大的信息系统，实现各种资源的全面共享。网格的作用是如何实现的？ 网格软件平台起到融合资源和支撑应用的作用。1.网格软件平台起到综合集成各资源的作用，所有资源都以统一的标准描述其功能和访问接口，然后注册登记。2.网格软件平台还提供了一些支持各类型应用的常用工具，如协同工作工具、数据管理工具和分布式仿真工具等，这些工具使应用开发变得更加容易。 网格分类研究 Grid 的研究和开展源于高性能计算领域，最初的目标在于解决高性能计算对计算能力提出的越来越高的需求。网格这个词来自电力网，希望计算资源就像电力一样，接上插头就能用电电力网和网格的比较 从孤立的Web结点到联合的Grid体系架构“WWW

11、“GGG 从分布的网络资源到透明的网格效劳物理地点透明异构资源透明效劳方式透明从简单效劳器/客户端模式到广泛参与的计算无所不在Pervasive广泛协作和共享Peer-to-peer网格是二十一世纪信息技术的根底设施简单地讲，网格是把整个因特网整合成一台巨大的超级计算机，实现各种资源的全面共享。当然，网格并不一定非要这么大，网格的根本特征不是它的规模，而是资源共享，消除资源孤岛。 IT业界的动态SUN的GridWare和Grid Engine开放源代码工程。IBM与TeraGrid和英国的National Grid工程合作，提供高性能的软、硬件。Microsoft给Globus工程投资一百万美

12、元，用于资助研究如何将Globus的grid技术与microsoft的.Net技术结合，如何利用.Net的高级特性来实现Grid功能，同时微软内部正在开发全面支持格网的下一代视窗操作系统。Globus工程Globus是美国Argonne国家实验室的研发工程，全美有12所大学和研究机构参与了该工程。Globus对资源管理、平安、信息效劳及数据管理等网格计算的关键理论进行研究，开发能在各种平台上运行的网格计算工具软件Toolkit，帮助规划和组建大型的网格试验平台，开发适合大型网格系统运行的大型应用程序。 Globus的网格计算协议建立在互联网协议之上，以互联网协议中的通信、路由、名字解析等功能为

13、根底。Globus的协议分为五层：构造层、连接层、资源层、聚集层和应用层。Globus的技术已在NASA格网(NASA IPG)、欧洲数据格网Data Grid、美国国家技术格网(NTG)等8个工程中得到应用。已成为事实上的Grid计算标准。正在建设的Grid(1):NSF National Technology Grid正在建设的Grid(2):European Data Grid我国网格工程研究从1999年底到2001年初，中科院计算所、清华大学等国内十几家科研单位，共同承担了“863重点工程“国家高性能计算环境NHPCE的研发任务。该工程的目标是建立一个计算资源广域分布、支持异构特性的计

14、算网格示范系统，它把我国的8个高性能计算中心通过Internet连接起来，进行统一的资源管理、信息管理和用户管理，并在此根底上开发了多个需要高性能计算能力的网格应用系统。“织女星网格Vega Grid中科院计算所的网格研究工作统称为“织女星网格Vega Grid，目前研究的内容包括以下方面：在网格硬件层面，计算所的主要工作是研究下一代曙光高性能计算机，它们将是面向网格的超级效劳器；在网格系统软件层面，计算所正在研究开发一个名为GCP的网格计算协议栈以及有效支持GCP的织女星网格操作系统Vega GOS；在网格应用层面，计算所主要开展了信息网格和知识网格的研究工作，科学计算类的应用网格研究那么由

15、合作伙伴完成。 前景GCC2002会议，中国计算机学会、中科院、IEEE在国内组织的第一个以网格为主题的国际学术会议。中国人民大学的第一届网格主题日活动2003.11。2002年清华大学出版社出版都志辉等编著的?网格计算?，号称世界第2部，中国第1部网格专著。各种网格工程、方案和专业网站等。有关Grid的资料1999 年Foster?网格：21 世纪信息技术根底设施的蓝图? 网格在军事上的应用利用计算网格的计算能力实现大规模作战模拟、密码破译、海量信息处理等从网格的根本思想入手，构建适应联合作战需求的基于P2P的作战网格灵活的作战组织、信息获取拦截巡航导弹：将卫星、防空系统、雷达、舰艇实时组织

16、成VO，共同完成拦截任务全球信息网格GIG美军方正规划实施一个宏大的网格方案，叫做“全球信息网格(Global Information Grid)，预计在2021年完成。2001 年7 月，在美国国防部呈交国会的?网络中心战?报告中，反复强调了全球信息网格是美军获得信息优势的前提和根底。该报告认为，只有在GIG的支持下，才能遂行网络中心战，从而获得信息优势、决策优势，并最终获得全谱优势。 GIG ArchitectureMedicalBusiness ApplicationsGlobal CombatSupport System (GCSS)Global ApplicationsSoftwar

17、e Distributionfrom Central FilesWeb ServicesMegacenter ServicesElectronic Mail DeliverySATCOM Commercial FiberMSSRF NetsTeleportsWirelessCommCommunicationsDoctrinePolicyEngineeringStandardsArchitecturesSpectrumGovernanceFoundation Network OperationsInformation ManagementDISNWarrior ComponentsComputingGIG是建设最早、最具代表性的军事网格GIG的五个层次是：根底层、通信层、计算层、全球应用层、使用人员层。GIG的设计目标具备以下4种能力：1计算能力2通信能力3信息的表示能力4网络操作能力GIG建设在美军的规划中，GIG 的建设分为三个阶段：第一阶段截止到2003 年，主要是按照已有的GIG 初步设想对现有的网络和设施进行集成；第二阶段截止到2021 年，在各军兵种内部实现GIG 的功能；第三阶段截止到2021 年，实现三军的互连、互通、互操作，完全建成全球性的信