第章计算机网络与计算模式的变革

第14章计算机网络与计算模式的变革高性能集群计算网格计算移动计算普适计算高性能计算许多大型问题的计算量非常庞大，以往需要昂贵的大型/巨型机才能完成，而且计算费用昂贵，常称这种类型的计算为高性能计算。例如结晶学、蛋白质动力学、生物催化学、光子的相对论量子化学、虚拟设计、全球气象和离散事件模拟等。（highperformancecomputing，HPC）14.1高性能集群计算多处理器并行计算机性能的提高多处理器并行多机并行高性能工作站和高速网络高性能集群计算系统14.1.1集群计算系统及其体系结构简称为集群（cluster）或者集群系统，它是一种并行或分布式处理系统，它由很多通过网络连接在一起的独立计算机组成，整个系统像一个单独集成的计算机资源一样协同工作。集群计算系统特点：投资风险小、可扩展性好、可继承现有软硬件资源、开发周期短、可编程性好快速传输协议和服务集群中间件层应用程序多个高性能的计算机结点集群系统的组成并行程序设计环境与工具高性能网络/交换机（如千兆以太网）具有较强网络功能的微内核操作系统网络接口卡集群系统的组成多个高性能计算机(PC、工作站或SMP)优秀的操作系统(分层或基于微内核)高性能网络/开关网络接口卡(NIC)快速通信协议和服务高速局域网：EthernetFDDIATMMyrinetQuadricsSCI

集群系统的组成实现单一系统映像(SSI)和可用性低层结构（如自动故障检测、故障恢复和容错支持）为用户提供使用集群计算系统的环境和接口14.1.2集群计算系统的分类1、科学计算集群2、负载均衡集群3、高可用性集群最早出现的集群类型，主要用于进行大规模的数值计算将负载均匀地分摊给集群中的各台计算机。（负载：应用程序或者网络流量负载）一种运行速度和响应速度快、可靠性高的高性能计算机系统4、并行数据库集群具有并行计算、负载均衡和高可用性等多种特性1、资源管理与负载平衡14.1.3集群计算系统中的关键技术2、进程迁移及其作用通过网络互连实现全系统范围内的资源共享，通过高效的资源管理和任务调度(RMS：)提高资源的利用率负载平衡技术的核心是任务调度算法动态负载平衡容错性和高可用性充分利用特殊资源并行文件I/O进程从当前位置移动到另一个节点，然后在目的节点根据进程状态再生该进程1、腰集群夜系统衡在科拦学计娘算领拐域中万的应收用14盾.1肌.4泉集捉群计其算系败统的围应用2、钟集群惭在商餐业计持算领额域中屯的应边用空间可科学雀与天孝文学天气桐与气孝象地球关科学嫩和石税油工仰程环境勒科学航空目、航笑天、右机械迎和制宿造工抹业生物坦学、乞生物唯医学仿和生谷物化术学军事钓应用主要千应用绩的商铃业领岩域有奴银行钟、金男融、枯证券纳、保黎险、之电信梢等，请目的咐是进侦行运柿营数适据管姜理和革商业垄决策佳支持腔等14抬.2砍网闯格计叮算背景蹲：利刷用互胖联网湿或专研用网傍所连质接的小各种宏资源箩，实职现资育源的丛高度鸭共享浙和集闯成，丹为用密户提杆供高蹄性能劫的计保算、产管理籍及服辜务。网格线的起脾源：会源于也人们漏对高壤性能秃计算斩能力蓝的追诉求。网格狐的概锄念：窑通过东将局卡域网挂内或焦者广疾域网孔上地廊域分膛布的卡若干失高性满能计害算机敲合成辟一个屯虚拟慰的大伟型计队算系菠统，娱以解不决单富台计野算机乓无法棍完成冠的大洞型复突杂问蜻题，绝或者差让网竖上用缸户透滤明地差共享屡这些茶昂贵塔的计洒算、斥存储禾、设别备资顾源。14梯.2翠.1运网烫格的访基本米特征桂和内刚涵网格甩的基啦本特肯征：浴广域斥性、见异构萍性、蚕动态会性网格暗的内螺涵解决驶多个今层次锄的资尤源共澡享和秘协作沃技术凝，将与In资te确rn朱et验从通屋信和数信息仆交互傅的平耽台提损升到塘资源除共享赌的平刻台。网格丽是通嘉过网呢络整从合计锈算机陈、数搜据、被设备暗和服深务等魂各种懂资源捆的一顿种重财要基围础设定施。目标巧是实槐现资拒源共沫享和硬分布披式协阀同工喉作。网格软的基衰本特素征1、脉分布滴与共福享2、逃自相蚕似性3、崖动态鸽性与镰多样团性4、灭自治织性与令管理紫的多香重性5、吹动态加自适锄应性14我.2蛮.2粱网继格的投分类按照督网格我客体坐的不狼同层驻次资源摔网格信息衬网格知识求网格根据夹网格添客体满对象歌的类救别数据慢网格计算颠网格服务抗网格14屯.2赔.2嫌网圣格的沿分类按照防其主孩体（鲁即网愈格用颠户）掠的不柄同科学跃研究复网格地球驰系统摔网格地震族网格军事神网格教育凳网格14阔.2衫.3犯网格抄的体章系结尝构网格滴的体该系结前构沙漏促模型开放矩网格漫服务暗体系OG丽SA架(O建pe蜻n茧Gr么id刘S劳er啊vi辆ce亮s恨Ar场ch单it恶ec守tu市re瞧)沙漏斧模型沙漏斩模型管理银本地躁局部葬资源实现饮通信台功能实现做对单沿个资毙源的躁共享协调摇“各暴种”打资源绵的共拍享提供赔对相浙应服着务的毕支持开放祥网格瓣服务放体系开放亮网格殖服务忠体系氏结构开放器网格凶服务杏基础致架构OG冶SA释服务OG懂SA叨模式网格富系统给的层宏次划仆分网格构资源掏层网格叼中间狐件层网格响应用挤层构成刚网格尽系统帆的软声硬件川基础衰，包持括各舱种计疤算资款源网格描计算团的核懂心，骨是指黑一系滤列工阁具和恋协议燃软件为网客格用从户提抬供各昌种开罗发工面具或脏环境网格结计算悄中的悲关键津技术1、蜓资源地管理队和调店度资源艰发现资源紫选择作业勇(j地ob陶s)惩调度作业亡的监烤控和艳迁移网格份计算够中的划关键袍技术2、象网格扎安全奶技术集成显问题搬（i俗nt慎eg混ra垦ti扯on丑）协同狗问题效（i构nt赠er史op睛er姜ab戒il弃it略y）信任置关系漆问题棉（t浆ru怨st荒r侮el虎at赔io阵ns妹hi符ps肯）14永.2油.6咱国迁内外尊网格跳计算盲技术璃的研择究现贤状美国序：C横on腿do吓r、做Le针gi导on莲、G腐lo尤bu挪s欧洲稍联盟吓：欧堡洲数月据网券格中国某：织女弓星网阴格中国删国家迎网格括（C号N纤Gr舟id洁）国家兽空间皇信息横网格哗（C重hi牢na贡S纯pa薪ti跟al达I府nf笋or航ma钱ti漠on井G孝ri崭d）国家具自然礼科学蛮基金母委网英格（蛙NS拼FC颂G冰ri脂d）中国旦教育熄科研雹网格窑（C野hi泻na霞G降ri扭d）上海电信息决网格葵（S岂ha火ng洋ha纲i处Gr菌id韵）14搅.2赞.7犯网点格计燃算的福应用1、朵分布胀式超婚级计且算2、轨分布杠式仪贫器系懂统3、啊数据夏密集杰型计忽算4、次远程相沉浸14淹.3公移动丽计算移动展计算屈环境尝：移满动设紫备通枕过无牌线或凳固定趁网络迟与固景定或骗其他罚移动碗设备粱连接晚的计敬算环秘境。计算虹节点融：固仅定节冷点和徒移动欣节点移动脊计算耀节点女与其饭他节鞠点交杏换信去息的冈方式草：移店动过充程中消通过弯移动感通信蜡网络恰与固第定节侵点或灯者其以它移祥动节巧点连俯接和蛮交换悄信息14晨.3旱.1宜移参动计欧算环奶境的酷组成萄及特佣点MU来：M闭ob宴il妥e晃Un滑it移动戴基站固定奇主机移动销计算弦的特么点1、予移动侍性2、慎频繁绢断接友性3、岸低可痕靠性4、丑网络工条件顽的多傍样性5、娃无线蜻连接谁的低处带宽6、冶网络尽通信嗓的非拉对称镇性7、保移动炸设备六的资鸽源有懒限性14殊.3键.2宁移燥动计词算中只的关端键技雄术1、升移动贸IP窗协议2、公缓存走技术4、帆复制谢技术3、剖数据屯广播此技术5、少安全喊技术14左.3飘.3脱移动陶计算家的应鞋用1、恰商业2、冰医疗赞卫生3、虾军事14烫.4女普棍适计宁算计算返模式猛的变腰革主机撒计算桌面款计算普适据计算fr堆am涂ew剂or华kco抖mp毁ut焰in背gde罗sk辨to起pco到mp摔ut裕in椅gpe裂rv旦as丈iv蛇eco曾mp臣ut豪in响gorUb猴iq给ui权to讨usco拦mp即ut筋in案g14恒.4旬.1小普唉适计孟算的叶产生电、组烘成及精特性普适胆计算妄系统基础康设施移动惯设备普适战计算亭的特音性普适旅性透明巷性无所调不在味性动态狗性永恒到性自适钞应性上下瓶文感腰知智能粗空间14讨.4智.2绕实晒现普宵适计紧算的眠关键体技术1、哥普适牵网络3、宜人机敏交互痕技术4、帝自适冈应技劈燕术2、娘上下浩文感件知5、五服务弄发现摸及其脸协议8、颈中间愈件技泡术7、惕数据名库技心术9、离安全恨技术猪(s复ec霜ur椅it醒y)14企.4势.3狭普擦适计米算的筑典型堡研究勇工作栽介绍MI访T：具Ox旋yg巡寿en羡P旨