关于网格计算机

网格计算机

网格计算机

网格计算机是集成分布式系统部件（例如：计算机系统、存储器等等）的硬

件和软件系统，使用户把它们看成是单个大型“虚拟化”计算系统。“单个系统”

的基本概念会应用于建设集中化“集群”计算机（由配置好的计算机和存储器组

成的多处理器系统），和地理位置分散的计算机、仪器和其他资源组成的联网网格。

通过网格计算，计算机系统和其他资源不一定被限制于专用与个人用户或应

用，而能用于动态冷却或共享，以满足公司不断变化的需求。使用互联网、基于

网格的资源共享和协作问题解决能延伸至多机构的“虚拟单位”。

选择“网格计算”的名称是因为它的概念与电力网格相似，后者满足客户对

于电力的应用，这是通过在由所有用户共享的电力生成资源的分布式网格上的明

显的制图。

网格的优势

因为网格计算作为非常灵活、也许甚至是全能、分布式系统技术发展起来的

技术，它提供许多用法和优势，能大致划分为以下几种：

高性能计算（HPC）：对于能用于并行计算的应用来说，在由众多小型或专业

系统组成的联网计算机系列上，网格提供执行计算密集应用的可能。与传统的超

级计算机相比，计算网格能提供性价比和最大性能的可观的优势。于是，网格使

HPC可接入更多企业、促进计算密集型计算结果可用性，它是产品研究和部署所需

的，使科学家能解决对于传统超级计算机来说是难以完成的“巨大挑战”的问题。

在目前的发展环境中，大多数网格应用都属于HPC类型。这是由于网格计算

源于对更经济的HPC解决方案的需求这一事实，该解决方案解决了科学和工程的

关键问题。由于投资高回报，以及解决了以前在合理时间或成本下无法解决的计

算密集型问题，网格最初被商业企业采用一直集中于HPC。HPC网格成功地解决了

以下领域的广泛的计算问题：

气候/天气/海洋建模与模拟

计算化学和材料科学环境质量建模与模拟军事建模与模拟互联网搜索引

擎药物研究电子与机械设计模拟与证实地震处理与解释信号/图像处理财务

投资与市场建模数据联盟与协作；网格还能联合到数据综合，不同来源的数据（相

关数据库、文件、或应用数据），能统一到单一数据服务，该服务隐藏了数据地址、

本地所有者、和消耗源设施的复杂性。凭借数据联盟，数据停留在原位置，不影

响本地用户、应用程序和数据管理政策。多来源、多地点的数据的综合有利于更

广反的集合应用，包括公司业绩记录表、市场分析工具、客户服务应用、和数据

挖掘应用。因为数据资源在网络上被访问，因此要求现有数据公布或消耗数据的

应用最小的更改。

资源分配与优化：大多数桌面系统和服务器闲置时间超过80%,因为计算机

传统上被严格专用于某组用户和应用。网格计算提供虚拟结构，它能实现灵活的

计算和存储共享，以提高资源利用率。举个最简单的例子，批量任务能透明地分

配给资源库中的闲置服务器。另一种可能，应用程序和工作都能被传输到一个闲

置服务器。另外，如果安装虚拟机器软件，单个物理服务器甚至能配置到运行不

同操作系统和应用程序。同理，闲置的配置在网络上的存储器，或SAN的存储容

量，能被利用于数据存储器。通过虚拟化行程实现的资源优化带来的主要优势是,

它收回计算设施的大量碎片空间，因此降低了支持特定IT功能水平所需的资本投

资水平。资源优化的另一个方面在于，它通常不需要现有应用程序的更改。由于

网格计算机

所有3类网格都依赖于好的用于互连分布式系统部件的网络性能，HPC到目前为止

对网络提出了最高的要求。因为HPC应用的网格形式这一事实可能涉及到密集的

进程内通讯，该通讯对网络带宽和时延特性高度敏感。为此，此文以下部分将集

中于HPC计算网格特性。

网格剖析

简化的基本网格结构如图1所示，网格中间设备提供地址透明，使应用程序

能运行在虚拟联网资源层上。中间设备的主要特点是，它使网格看起来是一个计

算机系统，在组成网格的所有计算资源中提供协调。这些功能通常包括处理资源

发现和监控的工具、资源分配与管理、安全、性能监控和计费。

商业网格中间设备可从许多系统厂商和独立软件厂商（ISV）获得。大多数这

种软件具有所有权，然而也可得到广泛的开放源中间设备。一个开放源网格中间

设备值得注意的案例是，源于研究团体对成功HPC网格的发展形成的Globus工具

包。现在（GGF）正在使用Globus,将它作为开发行业标准的基础，促进网格间的

互用性。大多数系统厂商和ISV支持GGF试图最终提供负荷行业标准的所有者中

间设备的努力。

GGF已经开发了开放网格服务结构（0GSA）,从基于标准的服务导向结构（SOA）

的角度看，它本质上彻底改变了网格，在SOA中，网格服务仅仅是种特殊的网络

服务类型。和其他网络服务一样，能使用一种网络服务定义语言术语（WSDL）定

义0GSA网格服务。将网格转变为网络服务模式的优势在于，它使用现有标准，如

SOAP、XML和WS-Security,为接入网格资源提供可扩展结构。0GSA开放源执行

Globus工具包3.0,延伸了Globus工具包2.0的主要观点，继续支持现有Globus

API和WSDL接口。

TCP/IP和其他IETF标准使互联网和企业网的不同类型的系统之间互用通信。

同理，GGF的0GSA有意制定标准，这些标准将能在分布于互联网的不同类型系统

之间互用网格计算。开放网格服务设施（0GSD定义这种机制为，在基于不同中

间设备执行的网格服务间创建、管理和交换信息。

除了GGF,（EGA）是新的厂商和最终用户联盟，致力于开发企业网格解决方案。

EGA章程是集中于网格的商业应用，甚于技术或科研超级计算应用。EGA对位于企

业数据中心的战略网格特别感兴趣，想要尽可能多地建设应用、服务器、SAN和网

络的现有基础设施。EGA特别致力于数据中心，而非互联网扩展网格或者扩展虚拟

机构等更广泛的问题。EGA通过尽可能地采纳现有标准、促进在明后两年内出现的

开放、互操作的解决方案，希望采取实际的措施。

相比之下，所有者网格软件主要关注于个人企业的需要，在这样的企业中，

多厂商产品互操作性、系统异类、和互联网可扩展性在当前网格发展阶段还算不

上问题。因此，有理由期待在以后几年中，网格中间设备将在三条路线上平行重

叠发展：

符合标准的开放源非标准开放源所有权，包括厂商支持的开放源或符合

0GSI的工具不论动机与目标如何不同，所有类型的网格中间设备都需要解决支持

网格范例的一套基本功能。

发现与监控：网格上的系统必须能发现何种资源或服务可用，并能监控其状

态。一旦识别资源，为了定义工作的网格拓扑，必须能访问系统配置和状态信息。

网格发现和监控服务常常基于现有工具，如LDAP、DNS、网络管理协议、和检索服

务。

网格技术发展方向的探讨

网格技术发展方向的探讨

08-04-30

摘要：

该文主要介绍国内外一些有代表性的网格研究计划的开发进展和网格

计算的起源及发展，探讨了网格技术的未来发展方向。

关键词：

网格网格计算服务网格；

1引言

网络腹术是一次计算革命，有可能将全球计算机联合起来协同工作，被人们

视为21世纪的新型网络基础架构。网格的概念来源于电力网格，如电力网把强

大的电力输送到每家每户的每个插座，用户不必过问电是水电、火电，还是核电,

也不必过问电站位于何方。网格技术可把分布在各地的计算机联网，将充足的计

算资源分配给每个用户，如同个人使用一台虚拟的超级计算机一样。但网格不是

万能技术，不是所有问题都能解决，只有那些能并行运算的应用才可能被拆成若

干细小任务分配到每个网格计算节点，通过并行处理来提高计算速度。

网格研究源于美国联邦政府过去10年来资助的高性能计算项目。这类研究

使用的名词就是“网格”或“计算网格”。这类研究的目标是将跨地域的多台高

性能计算机、大型数据库、贵重科研设备、通信设备、可视化设备和各种传感器

整合成一个巨大的超级计算机系统，支持科学计算和科学研究。

2国外网格技术研究动向

2.1美国的网格技术研究

美国是网格研究起步最早的国家，美国多家研究机构开展了与网格相关的研

究工作，制定了很多网格研究计划，如美国国家科学基金会资助的TeraGrid、

美国国防部的“全球信息网格"(GIG)、美国政府资助的“大型物理实验网格”

(GriPhyN)及美国能源部的ASCIGrid、国家技术网格(NTG)等计划。

(1)TeraGrid

美国国家科学基金会TeraGrid计划是一个需要多年分段实施的，为开放式

科学研究而建立和使用的世界上最大、最全面的分布式基础设施。目前,TeraGrid

已能提供40TFL0PS的聚合计算及近4千万亿字节的网络数据存储能力，并建成

了能融合许多系统结构的网络环境，可通过GlobusToolkit支持基于网格的计

算，提供诸如基于证书的单个注册和分布应用管理、TeraGrid资源恢复、对用

户软件结构的持续监控和TeraGrid的协同能力等。

(2)全球信息网格(GIG)

GIG是美国国防部(D0D)于20世纪90年代末提出并开始建设的一种集成的

信息基础设施，由一套全球互联的端对端信息系统、相关程序和人员组成，它可

将美军在全球范围内的计算机网、传感器网和武器平台网联为一体，预计在2020

年完成。从系统组成上看，GIG将系统分为基础、通信、计算、全球应用和使用

人员五个层次。从技术体制上看，GIG包括了多种专用或租借的通信计算机系统

和设备、各种软件和数据、安全服务设备，以及有助于谋求信息优势的其他相关

技术。

(3)大型物理实验网格(GriPhyN)

GriPhyN是由实验物理学家和IT研究人员共同发起的，其目标是为21世纪

网格技术发展方向的探讨

的数据密集型科学构建第一台千万亿次计算系统。GriPhyN计划将通过一个名为

“千万亿级的虚拟数据网格(PVDG)”的计算环境来满足全球各地成千上万的科学

家们的数据密集型计算需求。GriPhyN合作组织计划实行必要的计算机科学研

究，最终形成一系列产品型的数据网格。

2.2欧洲的网格技术研究

欧洲近来启动了一系列网格开发计划，其中包括DataGrid、SIMDAT、

NextGRID.AkoGriMo和CoreGRID等计划”。这些项目的情况如下：

(l)DataGrid计划

欧洲数据网格计划(DataGrid)涉及到欧盟的二十几个国家，其目的是开发一

种能支持全球性分布科学探索的全新环境。该计划旨在设计并开发中间件解决方

案和可扩展的测试床，以便于处理千万亿字节的分布式数据、成千上万的资源(如

处理器、磁盘等)以及大量同步用户的请求。该计划的重点是高能物理学、地球

科学和生物信息科学等科学应用领域。

(2)SIMDAT计划

SIMDAT是欧洲的一个大型网格研究计划。该计划的目标是利用数据中心的

网格技术来开发解决工业复杂问题的方案。主要用于国际经济的四个重要领域：

汽车制造、制药、太空研究和气象研究。该项目的7个网格技术开发领域包括(除

了一般的网格结构)：分布式数据访问、V0管理、工作流、实体论、分析服务和

知识服务。

(3)NextGRID计划

NextGRID是面向工商业领域建立的下一代网格服务结构。该计划针对的是

广泛的应用领域：法律部门的数据挖掘；广播和娱乐；金融模型；数字媒体和供

应链管理。研究和开发领域包括：网格结构、核心服务以及动态联合体和网格商

业模型。

(4)AkoGriMo计划

AkoGriMo注重为动态虚拟组织提供传输移动通信的网格结构和服务。

包括两个测试床：E—Learning和Hospital。该计划在下一代网格使用的分

层方法有：域和应用专门服务、复杂的网格服务、核心网格服务、网络中间件和

移动互连网。该技术在下一代IPv6网络基础上建立下一代网格，并支持操作系

统的安全性、账目管理己账和用户。

(5)CoreGRID计划

核心网格是一个研究网络，主要用于大规模分布式网格和对等技术的基础建

设、软件基础设施和应用。主要研究包括从知识，数据管理到问题解决环境的各

种情况，有42个组织参加。在欧洲开展网格技术研究最积极的是英国、荷兰、

意大利与德国。研制''英国国家网格”。

2.3日本的网格技术研究

日本认为网格计算技术将极大地改变日本的产业结构，成为激活经济的原动

力。目前，日本主要在进行国家研究网格计划(NAREGI)和生物网格计戈U(BioGrid)

的研究。

(DNAREGI计划

日本文部科学省推出的“激活经济研究开发计划”。目标是使最高运算速度

达到100TFL0PS。并预定从2008年开始在产业界加以应用。包括了一个从2003

年开始的五年规划：2005年为中间评估阶段，2006年度开始实施面向实际应用

的强化研究，2007年为实证试验时期，2008年进入实用化阶段。五年计划的研

网格技术发展方向的探讨

究内容可分为三个部分：进行网格应用开发的“系统实证研究开发”、进行网格

中间件开发的“网格研究开发”，以及进行运用技术开发的“基础研究”。其中，

系统实证研究主要进行有关纳米级分子、电子模拟的应用开发，并计划将NAREGI

开发的应用程序和中间件用于分子电子学和生物分子元件领域；网格研究则主要

是想充分利用现有的成品软件，开发出新的工具和中间件；而基础研究则主要侧

重于网络通信基础技术和应用技术的研究。

(2)生物网格计划(BioGrid)

生物网格计划是在2002年启动的一项为期五年的网格研究计划，主要由日

本文部科学省资助。计划利用网格计算技术与超高速网络，将各大学生物工程研

究机构所拥有的超级计算机、数据库、高性能观测设备等研究资源联合起来。生

物网格计划主要由五个部分组成：

・网格基础技术组：主要进行安全、高性能的网格技术开发；

•数据联机分析组：使Spring-8及超高压电子显微镜等高性能分析设备

的连接成为可能，并实现分析数据的共享；

・计算网格技术组：研究开发蛋白质结构预测及各种生物模拟技术；

•数据网格组：主要任务是各种生物数据库相关技术的研发；

•商业开发组：以各项开发技术为桥梁，开发超大型网格计算机，它比现在

世界上运算速度最快的计算机还快数倍，将达每秒300万亿次。

3中国网格技术研究动向

我国同世界其他各国政府一样，为大幅度提高我国的综合国力和国际竞争能

力，对于网格的建设也十分关注，同时在网格计算方面做了大量基础性和前瞻性

研究工作。并在863专项中提出了具体的目标。专项确立了“战略与系统综合研

究”、“高性能计算机”、“网格结点”、“网格软件”和“应用网格”五个方面的课

题。主要任务是研制面向网格的每秒万亿次级高性能计算机和具有每秒数万亿次

聚合计算能力的高性能计算环境；开发具有自主知识产权的网格软件；建设科学

研究、经济建设、社会发展和国防建设急需的重要应用

网格；形成若干网格技术的国家标准，参与制定国际标准。

目前，我国已开展了“中国国家网格”、“教育科研网格”、“织女星网格”和

“先进计算基础设施北京、上海试点工程”等五大网格项目的研究。参与研究的

主要有中科院计算所、清华大学、联想集团、江南计算所等几家在高性能计算方

面有较强实力的研究单位。

(1)中国国家网格(ChinaNationalGrid)

“中国国家网格”是国家级高性能计算和信息服务的战略性基础设施，它将

在全国范围内为各行业和社会大众提供各种一体化的高性能计算环境和信息服

务。专项于2002年4月启动，投资高达3亿人民币，目标是提供高性能计算、

资源共享、协同工作的能力，同时在科学研究、环境资源、制造业、服务业中建

设若干大型行业应用网格；并研制面向网格计算，具有良好的应用开发环境的高

性能计算机，装备网格结点，促进我国高性能计算机的研究和产业化。

⑵“教育科研网格"(ChinaGrid)

教育部依托教育与科研网CERNET和高校的大量计算资源和信息资源，推出

了ChinaGrid计划。ChinaGrid包括开发相应的网格软件，配合网络计算机(NC)

的使用，将分布在教育与科研网格上自治的分布异构的海量信息资源集成起来，

建立聚合能力超过每秒15万亿次量级的教育科研网格，总存储容量超过260TB,

结点覆盖211建设的100所部属高等院校，实现CERNET环境下资源的有效共享,

网格技术发展方向的探讨

消除信息孤岛，ChinaGrid第一期规划：在2002年〜2005年期间，一是建立12

个计算网格的主结点，提供具有高性能计算、资源共享、协同工作的服务平台。

每个主结点将建立一个聚合计算能力超过每秒5000亿次、存储能力分别达到5TB

的超级计算结点，并通过相应的计算网格软件将分布在12个主结点的高性能计

算机连接起来，使整个ChinaGrid的聚合峰值计算能力超过每秒6万亿次，存储

能力超过60TBo

(3)“织女星网格"(VegaGrid)“织女星网格”是由中科院计算所联合国内

十几家科研单位，共同承担的“863”重点项目。该项目的目标是：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，并在此基础上开发出多个需要高性能计算能力的网格应用系统。它是

我国的第一个网格雏形。目前，该项目已取得了一系列研究成果。包括研制出了

运算速度达每秒4万亿次以上，主要用作“中国国家网格”的主机、网格应用路

由器和“织女星”网格操作系统等。“织女星网格”主要研究内容如下：

在网格硬件层面，主要工作是研究下一代曙光高性能计算机，它们将是面向

网格的超级服务器；

在网格系统软件层面，主要工作是研究开发一个名为GCP的网格计算协议栈

(GridComputingProtocolStack)以及有效支持GCP的"织女星"网格操作系统

(VegaGOS)；

在网格应用层面，主要研究的是信息网格和知识网格，以及科学计算类应用

网格。“织女星网格”在尽量使用国际上已有的先进技术的同时，它最大特点就

是提出了“服务网格”的概念。

4结束语

网格计算技术是一个正在迅猛发展的新兴学科。从生物领域的后基因组计

划，到高能物理领域更深层次物质结构的研究，再到哈勃望远镜所获取的大量宇

宙数据的处理，再到气象、地震预报预测这些重大科学领域的计算问题，促使科

学家必须利用分布在世界各地的计算机资源，通过高速网络连接起来，共同完成

计算问题，这正是网格计算快速发展的源动力。

可以说网格是未来信息技术和产业发展的大趋势，它将极大地改变我们的生

活和工作。未来的网格计算主要有三大发展趋势：即标准化、大型化和技术融合

化。也就是说，网格计算将在行业应用的引导下，以标准化向更广域、多学科渗

透，网格的一切对外功能都将以网格服务来体现，技术将进一步融合，且将逐渐

从高性能计算走向商业应用，从前沿技术走向实用化、大众化。

可以预见，今后网格计算技术仍将快速发展，从而开创计算科学的一个新纪元。

网格，计算机网络发展的新热点

网格，计算机网络发展的新热点

2008-11-23

2001年9月3日，国际高能物理界的重要会议一高能物理计算2001会议在

北京举行，数十个国内外著名的研究机构的300多个代表，研究交流一个最热门

的话题-网格计算。

美国国际商用机器公司（IBM）近日宣布，它正在研究一种能被多家科研单

位和众多科学家同时使用的超级计算机网格，其设计运算速度为每秒13.6万亿

次，比1997年战胜国际象棋特级大师卡斯帕罗夫的〃深蓝〃超级计算机速度快

1000倍，其存储能力将达600万亿字节。

最新迹象表明，英国科学家正在抓紧开发新一代互联网。该项目名为〃数据

网格"（DataGrid）,由欧洲六个著名的研究组织为主进行"超网"（Supernet）

的开发，其中就包括英国著名的粒子物理与天文研究委员（PPARC）o

越来越多的电脑专家认为，网格（GRID）研究正变成计算机网格发展的新热点。

网格是什么呢？

网格是高性能计算机、数据源、因特网三种技术的有机组合和发展，它把分

布在各地的计算机连接起来，用户分享网上资源，感觉如同个人使用一台超级计

算机一样。从数量上来说，网格的带宽更高，计算速度和数据处理速度大幅提高,

结构体系比现有网络更有效的利用信息资源。

有人认为，美国70年代关于Internet网络的研究导致了今天网络的繁荣，

而现在人们对网格的研究可以与70年代人们对Internet网络的研究相提并论。

可以预言，几年后的网格将和今天的Internet一样，遍及国民经济和社会生活

的各个领域。概括来说，Internet的作用是将各种计算机连接起来，而网格是

将各种信息资源（内容）连接起来。网格的重要分支计算网格、信息网格和知识

网格的思想来源于电力网格，目的是将计算能力和信息资源像今天的电力一样方

便地送到每一用户。

传统的因特网实现了计算机硬件的连通，Web网实现了网页的连通，目前的

网格正试图实现互联网上所有资料的全面连通，包括计算、存储、通信和软件等。

21世纪，分布在世界各地的服务器聚集和各种信息资料将成为不同领域网

络系统的节点，给人们提供更方便的服务。

21世纪，网格的应用将会遍及家庭、交通、生命科学、高性能计算机、气

候、地质科学、环境保护、大众传媒以及军事等各个领域。

正如IBM深度计算研究所所长比尔•普里布兰所说，网格和高性能计算机等

信息技术的根本目的就是辅助人类，实现“人与机器共生”，从而解放人的大脑，

提高社会生产力。

网格计算

美国从十几年前起已开始预研计算网格。1992年提出了概念设计，现已成

为研究的热点。网格计算（GridComputing）通过网络连接地理上分布的各类计

算机（包括机群）、数据库、各类设备和存储设备等，形成对用户相对透明的虚

拟的高性能计算环境，它的应用包括分布式计算、高吞吐量计算、协同工程和数

据查询等诸多功能。网格计算被定义为一个广域范围的“无缝集成和协同计算环

网格，计算机网络发展的新热点

境”。

网格计算环境的构建层次一般为网格结点、中间件、开发环境和工具层、应

用层。而网格计算环境的设计需要有以下主要特征：管理层次、通信服务、信息

服务、名字服务、文件系统、安全认证、监视系统等特征。

网格计算可以合理而有效地将远程资源高效地组织起来，形成“网络虚拟计

算机”，以获得超强的能力。网格计算模式已经发展成为连接和统一各类不同远

程资源的一种基础结构。

网格计算中的网格软件包括网格操作系统、网格编程和使用环境以及网格应

用程序。网格软件提供单一的系统映象、透明性、可靠性、负载平衡和资源共享

等功能。

目前基于PC的分布式计算网格技术逐步走向成熟。

PPARC的首席教授哈勒代说，"这个DATAGRID将成为IT发展史上一个分水

岭，它将席卷科学研究、电子商务以及我们社会的方方面面。”

目前著名的网格软件有Globus、Logion等。

信息网格

一般而言，信息网格是全国(全世界)范围内对各行业和社会大众提供各种

一体化信息服务的信息基础设施，它将分布在全国甚至全世界的计算机、数据、

信息、知识(软件)等组织成一个逻辑整体，各行业在此基础上运行各自的应用

网格。

在Internet/Web上，数据和信息资源零散地分布在各个网格站点。在信息

网格中，资源被统一管理和使用。用户可以通过网格门户(Portal)透明地使用

整个网络资源。他们看到的是一个逻辑门户上的若干与自己相关的频道，而不同

于在成千上万个网站中搜索自己想要的信息。

信息网格是一个统一的平台，各个行业虚拟交易可通过垂直门户建立在信息

网格平台上。采用信息网格技术将明显地降低建立网站服务的成本。

建立大规模的网格系统的关键技术是网格系统软件，特别是网格操作系统，

其核心技术包括网格资源的管理、信息优化使用技术、网格中作业调度技术和网

络安全技术等。

中国网格的发展

网格是因特网应用的新发展。作为信息产业的新热点，网格计算是近期解决

如高能物理实验、破解基因代码等数据量极大的科学工程计算问题的唯一路径。

它的发展将像国际互联网的产生一样，对人类社会产生巨大的影响。

中科院计算所所长李国杰院士认为，我国“863〃计划已经启动了中国网格技

术的研究，着手建立中国的国家高性能计算环境和国家信息网格分布。目前正在

开发一个“网格计算协议”(GridComputingProtocol),它将应用于与网络资源

连接起来，计算所正在研制的曙光4000和5000都是面向网格的超级服务器。

在今后5~10年内我国的信息网格将初步建成。对中国来说,加强网格研究,

并致力于世界网格标准的制定，将占领未来世界网络竞争制高点，开拓我国网络

经济的新时代。

网格应用前景巨大高性能计算机备受关注

网格应用前景巨大高性能计算机备受关注

2010年07月30日太平洋电脑网

近日，为了更好的了解目前网格技术的应用与发展情况，一场以体现网格技

术成熟应用以及未来发展预测的专家专访会议在深圳举行。

参加此次会议的有中科院深圳先进技术研究院院长樊建平；华中科技大学计

算机学院院长金海；清华大学计算机系教授、高性能计算研究所所长郑纬民；中

国计算机学会副理事长、北京大学网络与信息系统研究所所长李晓明，中山大学

信息与网络中心主任郭清顺；中科院深圳先进技术研究院数字所副所长冯圣中；

以及曙光公司总裁助理、教育行业事业部总经理张岳平等。

作为中国高性能计算机技术领域的带头人和资深专家，樊建平表示，随着信

息化社会的推进，网格计算等IT技术，已经成为各行各业进行技术改革的必要手

段。尤其是教育领域，作为人才培养与科学研究的重要基地，能否提供运算量大、

可靠性强、资源优势共享等特点的IT系统平台，将成为影响高校学科研究和教学

质量水平发展的重要因素。网格技术为教育行业进行信息化建设与数字化校园建

设，提供了强大的技术基础。

樊建平认为，曙光的高性能计算机，为先进院科研工作的发展，起到了很大

的支撑作用，不仅可以支持深圳先进院同时服务上百家的企业，满足珠三角企业

的工业计算需求，还可以服务于科研、气象、交通等行业。未来，企业、科研、

社会对于超算的需求量会非常大，而曙光“星云”作为深圳超算中心购置的第一

台超级计算机，也将为提升整个珠三角及东南亚区域的计算能力，发挥重大作用。

多年来，作为教育领域高性能计算平台的服务提供商，曙光所提供的服务，

得到了教育行业专家与用户的充分认可。不仅先后为清华大学、中山大学等众多

高等学府建立了具备集高性能、高运算能力、高可靠性于一身的高性能网格计算

系统平台，而且为各大高校实现资源共享、消除信息孤岛，提供了有效的服务，

为推进高校信息化建设与实现教育信息化目标，作出了长远的贡献。

“中山大学数字化校园建设，早已取得了实质性的进展，不仅消灭了校园各个部

门所存在的信息孤岛和应用孤岛现象，而且实现了全校跨部门的业务联动。”中山

大学信息与网络中心主任郭清顺对记者表示，“中山大学采用成熟的曙光4000L和

曙光5000超级服务器构建网格计算平台，顺利完成了数字化校园建设中的五个数

字化：数字化环境、数字化管理、数字化科研、数字化学习、数字化生活。”

中山大学是国内首批建设国家教育网格节点的试点高校，也是华南地区首屈一指

的高等学府，学校在“医学图像诊断”等图像处理网格应用方面，一直处于国内

领先地位。在科研计算领域，计算运量大、强调处理器运算能力的特点，促使中

山大学对高性能计算平台以及高性能网格计算平台的需求日益加深。此外，相应

网络软件的共享、海量资源的有效利用，也使得中山大学对科研网格的需求不断

升级。曙光高性能计算平台的建设，为中山大学推动学科建设和学术研究，实现

教学质量提升、学校实力提升以及教育数字信息化的目标提供了强大的竞争力。

中山大学所构建的网格教育平台是具备成本节约与可持续发展两大特性的统

一资源平台。一直以来，中山大学秉承“小步快跑”，即模块化弹性扩展的理念不

断进行校园信息化建设，而采用曙光的产品是因为其具备很好的弹性和扩展性能。

这种整合资金，统一管理的可持续发展模式，可避免资金的浪费和资源的空闲，

是中山大学与全国其他高校不太一样的地方。

作为国产服务器领域的知名品牌，曙光超级计算机的应用范围已经包括教育、

科研、政务、航天、能源、气象、金融等各个领域，已经成为国外衡量中国服务

网格应用前景巨大高性能计算机备受关注

器技术水平的风向标。

专家认为，未来高性能计算在教育领域仍将会有很大的发展，希望通过推动

网格技术在教育领域的应用发展，共同推进我国教育信息化进程。

为用户量身打造

随着现代信息技术的发展，深圳先进技术研究院作为一家促进我国新兴产业

发展的机构。基于高技术和高密度的需求，因此对于计算机系统、存储系统、以

及操作系统有着极大的要求，而对于计算机系统的长时间持续服务能力的要求更

是迫切。

该系统的建设要求具备高性能、可扩展、高可靠、易管理等特点，不仅要满

足现状，还要拥有支持今后不断更新和升级需要的伸缩性。

该系统须是一个具备先进性和成熟性、互联性和开放性、高可靠性、高可用

性、高可维护性、高节能性以及伸缩性和扩展性特点的集群系统。同时，要具备

完善的管理措施和功能，以便于设备的安装、配置和维护，以及对各种软硬件资

源的分配、调度和管理，已达到提高资源和资产利用率，减轻系统管理人员的工

作负担的目的。

深圳先进技术研究院之前已经配置了一套1.5Tflops曙光天潮4000L集群系

统，包括数十个节点，运行了CAE、CFD、计算物理化学等多个学科的应用软件。

此次采用曙光方案，曙光公司拥有得天独厚的优势，可以根据用户的要求整

合深圳分院现有的曙光及其他超级计算资源，构建本地区的综合计算平台，不存

在任何兼容性问题和技术障碍。

曙光在对深圳先进技术研究院进行分析之后，为研究院量身定做了一套用于

大规模高性能计算的本套集群系统一一曙光天潮5000系列超级计算机高效能计算

集群系统。

金方案从计算子系统、网络通信子系统以及存储子系统三个方面都进行了优

化设计，基于通用的集群架构，通过高速网络将上百个结点的计算能力汇聚到一

起，可以支持大规模并行计算任务，充分适合多种类型应用需求。

针对深圳研究院高技术和高密度的需求，该方案除了具备高性能、可扩展、

高可靠、易管理等特点要求，满足今后不断更新和升级的需要。还具备、先进性

和成熟性、互联性和开放性、高可靠性、高可用性、高可维护性、高节能性、可

缩放性和可扩展性、可管理性。

系统具有完善的管理措施和功能，便于设备的安装、配置和维护，以及对各

种软硬件资源的分配、调度和管理，提高资源和资产利用率，减轻系统管理人员

的工作负担。

曙光针对深圳先进技术研究院量身定制的大规模高性能计算的集群系统已经

部署完毕并投入实际运营中。此种大规模高性能计算的集群系统，完全满足了深

圳研究院目前对于计算机超强计算能力的需求，甚至在性能上已经超越了以往的

预期，真正实现了高长时间的持续服务能力，有效的促进了深圳先进技术研究院

并行算法设计、自动并行工具研制、数据模拟与仿真、应用领域并行算法等方面

的研究。

曙光为深圳先进技术研究院设计实施的解决方案经过实际运营检验已经获得

了用户的高度肯定和一致认可，十万亿级别的计算能力将有效地助力深圳研究院

实现设备升级，达到了提升项目研究效率的目的。曙光高性能计算产品在深圳先

进技术研究院的成功应用对于我国以现代信息技术为核心的新兴产业的发展有着

重要的意义。

我国千万亿次高效能计算机及网格服务环境取得跨越式发展

我国千万亿次高效能计算机

及网格服务环境取得跨越式发展

2010-11-02新华网

有望冲击世界第一速度的天河一号高效能计算机系统“横空出世”；国家网

格软件CNGridGOS4.0版正式发布；工业仿真与优化设计在大飞机、

汽车工业中“一显身手”“十一五”期间，国家863计划“高效能计算机及

网格服务环境”重大项目取得一系列重大突破。

“高性能计算机是战略高技术的制高点。研制具有中国自主知识产权的高效

能计算机对提升我国综合国力有重要战略意义。基于国产高效能计算机建立国家

网格服务环境，将有力提升高性能计算的服务水平。”科技部副部长李学勇在2

日举行的项目成果发布会上说。

据该项目总体专家组组长钱德沛介绍，2006年以来，国家累计投入9.4

亿元，带动投资逾10亿元，圆满完成了“十一五”期间“研制千万亿次计算机

系统，网格软件，网格服务环境和网格与高效能计算应用”等项目目标。

“5月公布的全球高效能计算机Top50。排行榜上，中科院计算技术研

究所和曙光信息产业有限公司等研制成功的曙光6000（星云）跃居世界第二。

现在，由国防科技大学研制的天河一号系统，凭借每秒4700万亿次峰值和每

秒2500万亿次Linkpark实测性能，有望在本月即将公布的Top5

00新榜单中取得更骄人的成绩。”钱德沛说。

网格服务环境建设是世界科技强国又一重大角力点。拥有自主知识产权的中

国国家网格软件CNGridGOS4.。版，是世界网格软件中的佼佼者，

具有提供全局名字管理、虚拟组织管理、用户管理、资源管理、应用时管理等主

要功能。

目前，中科院计算机网络信息中心、上海超级计算中心两个主节点和分布全

国高校、科研院所的普通节点，通过CNGridGOS集成，已形成了具有

380万亿次聚合浮点计算能力和亿万字节存储能力的中国国家网格服务应用

环境，在飞机设计、铁路运输、气象预报、新药研制等领域“一展身手”。

“工业仿真优化应用社区的使命，是把超级计算机的高性能和国家网格服务

环境送到企业、工程师、科研人员的电脑桌面上，通过友好的界面使尖端技术快

速推广应用。”上海超级计算中心副主任李国根介绍说，“工业社区”不仅服务于

上汽、宝钢等集团客户，同时也服务于中小型公司和个人客户。

李学勇表示，“十一五”期间“高效能计算机及网格服务环境”重大项目取

得成功的关键原因是坚持了从需求出发，机器、环境和应用均衡发展，“产学研

用力密切合作。

十二五即将开启，科技人员要发挥自身优势，坚持自主创新，使高性能

计算机在支撑云计算、三网融合和物联网等新兴信息技术发展中发挥更大作用。”

李学勇说。

世界最大规模“网格计算”网络启动

全球最大计算机网格启动含10万处理器

2008-10-05计世网

欧洲核子研究中心本周五启动了全球最大规模的计算机网格。该计算机网格

将用于处理大型强子对撞机产生的实验数据。

这一计算机网格将使全球数千名科学家处理大型强子对撞机(LHC)产生的

实验数据。它能够利用全球33个国家140多个计算机中心的处理能力，每年完

成对1500万GB实验数据的分析工作。

欧洲核子研究中心大型强子对撞机项目首席科学家乔斯•恩格伦(Jos

Engelen)在一份声明中说，全球LHC计算网格是LHC项目的重要支柱，要完成

对LHC实验数据的分析就离不开它。它也是过去五年中大规模计算领域技术发展

的集中体现。

全球LHC计算网格通过光纤网络向分布在欧洲、北美和亚洲的11个主计算

机中心传输数据，数据将由这11个数据中心传输到其它数据中心进行分析处理。

该网格每天能够处理25万件任务，峰值处理能力可以达到50万件任务。每件任

务可能需要运行数小时或数天。整个网格包含有约10万处理器。

世界最大规模“网格计算”网络启动

2008-10-9

作伪迄今最大规模的分布式运算网络，“全球LHC计算网格”当日正式启动,

它将为设在欧洲的大型强子对撞机(LHC)提供强大的数据运算支持。

9月10日，欧洲核子研究中心的科学家在瑞士日内瓦附近的大型强子对撞机控制中心忙碌。

经过十几年的建造，欧洲核子研究中心的大型强子对撞机当日正式启动，将第一束质子束流注入对撞机。

新华网北京10月4日电综合本社驻日内瓦记者杨京德、华盛顿记者张忠霞

报道：欧洲核子研究中心3日宣布，作为迄今最大规模的分布式运算网络，“全

球LHC计算网格”当日正式启动，它将为设在欧洲的大型强子对撞机(LHC)提供

强大的数据运算支持。

欧洲核子研究中心称，这个运算网共包括分布在全球33个国家和地区的140

多个计算中心，参与运算的科研人员将多达7000名，每年可分析和管理大型强

子对撞机数据超过1500万Go

世界最大规模“网格计算”网络启动

欧洲核子研究中心的大型强子对撞机设在瑞士日内瓦，由来自全球80多个

国家和地区的数千名科研人员参与建设完成，是迄今地球上最强大的对撞机，9

月10日成功实现了第一束质子流贯穿整个对撞机。将来开始全速运转后，它每

秒产生的数据量可装满6张CD光碟，数据量之大前所未见。

欧洲核子研究中心科技主任约斯•恩格伦说，“网格计算”网络是大型强子

对撞机项目的一个支柱，是对撞取数分析所必不可少的。

据介绍，将来会有专门的光纤网络把大型强子对撞机的数据从日内瓦首先传

输到位于欧洲、北美和亚洲的11个大型的“第一梯队”运算中心。然后数据再

从这11个“节点”进一步分派到全世界各地超过140个“第二梯队”运算中心。

美国在这个运算网的建设和运行中发挥关键作用，全美共有15所大学和3个能

源部下属的国家实验室参与其中。

借助分布式运算网络，科学家们可以最大限度地利用分布在各处的计算资

源，把服务器、存储系统和网络联合在一起，形成超强的运算能力。

全球最大的网格亮相由6000多台计算机组成

2007-5-25互连网

日前，英国的科学家展示了全球最大的网格计算机。该网格计算机系统是由

分散在78个国家的6000多台计算机组成的，其中仅在英国就有1000多台，它

是“大型强子对撞机计算网格”(LCG)的一部分，主要用于进行粒子物理领域的

研究。LCG是全球第一大网格系统，也是一个永久性风格的系统。

科学家预计，该网格计算机系统每年能够处理15petabytes(lpetabytes=

100万GB)的数据。但他们并没有满足，科学家将进一步发展该网格系统，希望

达到每年能够处理10亿字节的规模。到2007年，科学家将用上能够运行5000

个任务、由10000台计算机组成的网格系统，而且网格系统的规模还会进一步扩

大。在粒子物理研究领域中科学家选择了网格系统，是因为与传统的超级计算机

系统相比，网格系统的价格较低而且易于扩展。当网格系统的规模具有100000

台高速PC的运算能力时，网格系统就会成为市场的主流。IDC公司预计，到2007

年，网格系统市场将达到120亿美元。

三台千万亿次超级计算机将强化国家网格

三台千万亿次超级计算机将强化国家网格

2010年11月04日itl68网站

作为解决国家挑战性问题的重要手段，以及解决制约国家经济发展瓶颈问题

的重要工具，高性能计算系统有非常重要的战略意义。从世界各国来看，发展高

端计算系统都是国家的行为，体现了国家的意志。

863计划信息领域专家组高性能计算机及网络服务环境重大项目总体专家组组长钱德沛教授

11月2日，国家863计划信息领域办公室在北京召开了“高效能计算机及

网格服务环境”重大项目成果发布会。863计划信息领域专家组高性能计算机及

网络服务环境重大项目总体专家组组长钱德沛教授发布了多项重大成果，包括：

每秒4700万亿次的天河1号高效能计算机系统研制成功;依托中国国家网格的工

业仿真优化应用社区正式开通；中国国家网格软件CNGridGOS4.0版正式发布，

等等。

据了解，目前各发达国家都推出了各自的高效能计算机研究发展计划。比如,

美国近年将研制多台千万亿次至万万亿次高效能计算机，包括美国能源部、美国

自然科学基金委、美国航天航空局等。欧盟也计划在欧洲部署5-6台千万亿次级

高效能计算系统。日本则计划投资10亿美元在2012年之前部署下一代超级计算

机，研制万万亿次系统，同时要研究新一代信息基础设施，把高性能计算的能力

更好的送到用户手中。在网格服务环境方面，各国也有相应的计划，如美国的

TeraGrid（未来的ExtremeDigital）、面向广大科学家的OSG,欧盟的网格联盟

EGA,英国国家网格服务NGS,日本国家教育科研网格基础设施NAREGI等等。

中国则在“十一五期间”，在863计划下开始部署高效能计算机及网格服务

重大项目，从2006到2010年间，863计划总共投入近9.4亿元人民币，同时带

动地方政府和应用部门的配套经费10亿元以上。其项目目标是要研制成功千万

亿次高效能计算机系统，使我们国家在高性能计算机的研究制造水平上达到世界

第三，同时要研制成功中国国家网格服务环境，以及一批重要的应用系统，使我

们国家网格技术和应用达到世界先进水平。

在此次发布会，钱德沛介绍了项目总体进展情况，并发布了四项重大成果：

成果一：千万亿次高效能计算机

在第一阶段，2008年完成了曙光5000A（安装在上海超算中心）和联想深腾

7000（安装在中科院超算中心）两台百万亿次高性能计算。在第二阶段，2010-2011

三台千万亿次超级计算机将强化国家网格

年将实现三台千万亿次机的成功研制和应用部署，即天津超算中心的“天河一

号”、深圳超算中心的“曙光6000”以及山东超算中心的“神威蓝光二

成果二：中国国家网格服务环境

在“十五”研究的基础上，“十一五”大力建设了中国国家网格服务环境，

突出了服务功能，目前共有11个节点，计算总能力达380万亿次以上，共享存

储容量达到2PB,部署了230多个应用软件和工具软件，用户数量超过1400个,

其中包括许多工业界用户，如中国商用飞机公司、宝钢集团、国家核电、上汽集

团、奇瑞汽车等。同时该环境已经支持了700多项国家科技计划项目和重大的工

程项目，在大飞机、支线飞机、载人航天二期工程等方面提供了计算服务。在上

述三台千万次机接入之后，总计算能力将达到8000万亿次以上，在世界上处于

前列。

成果三：工业仿真优化社区

工业仿真优化社区是863计划在“十一五”期间的一个重要工作，以突出中

国国家网格服务环境的应用推广。该社区基于网络环境，集成了多种工业设计和

仿真优化软件，实现了资源调度、用户管理、计费、交易中心等功能，探索了新

的可持续发展运营模式和商业模式，目前已经成功应用于上汽、宝钢、商飞等企

业，在产品研发过程中发挥了重要作用。

成果四：新一代网格软件

中国国家网格软件GOS4.0版是在“十一五”期间开发的最后一个网格服务

软件，由中科院计算所、江南计算所、清华大学、国防科大、北航、中科院网络

中心以及上海超算中心等七家单位合作完成。目前已经在国家网格服务环境和应

用单位完成了部署，支撑网格服务环境的运行和应用的开发，在世界网格软件中

占有重要的地位。

在应用方面，配合千万亿次高性能计算机的研制，“十一五”期间也开发了

一些大型并行应用软件，包括面向千万亿次计算机的并行算法库、大型流体机械

整机非定常流动并行计算软件等，在大飞机专项、点火工程、油气勘探、节能减

排、新药开发、计算化学、天体物理、气象集合预报等领域发挥了应有的作用。

特别值得一提的是，过去大多数应用软件都只能支持到16核，能扩展到32

核的都比较少见，但现在已经可以利用千核以上的计算资源，比如中科院超算中

心30%以上的都是千核以上的应用。

与世界发达国家的差距与改进

谈到与世界发达国家的差距，总体专家组给出的总体评价是：“我们国家在

高效能计算机的研制方面，这几年取得了长足的进展，在性能指标方面居世界前

列，国家网格服务环境的资源和服务能力处于国际先进水平。但是国际上这个领

域的竞争非常激烈，今后两年美国、日本将有若干台万万亿次级系统投入使用，

将再次拉开我们与世界先进水平的差距。同时我们在核心关键技术上仍然存在较

大的差距，比如在高性能处理器、大规模并行系统软件、大规模并行算法等方面,

和世界先进水平相比仍然存在差距。特别需要指出的是，我们的应用水平跟世界

先进水平差距比较大，多学科协作研发的氛围没有完全形成，我们仍然缺少跨学

科人才，特别是既懂应用，又懂得计算机的人才，因此我们必须清醒的认识到所

面临的挑战，需要有可持续发展的思路，既要有政府的持续投入，也要有科技界

和工业界的持续努力。”

三台千万亿次超级计算机将强化国家网格

钱德沛表示，在“十二五”期间，为实现高效能计算系统的可持续发展，需

要从几个方面入手：

一是坚持应用牵引、技术推动的原则，以应用促进技术的发展。

二是要坚持高效能计算机、高性能计算环境和应用系统的协调发展，相辅相

成。

三是要加强高端计算机体系结构和核心关键技术的研究，及时规划未来，为

在2020年左右实现亿亿级高端计算机系统的研制及早部署。

四是要大力推广高性能计算应用，提高应用水平,把潜在应用变成实际应用，

追求应用成效，同时加强高性能计算综合型应用人才的培养。

五是要探索可持续发展的道路，建立企业技术创新战略联盟和创新团队，希

望这种联盟能够成为连接高性能计算机制造者、运营者和应用领域科学家的桥

梁，促进技术研发，推动标准制定，实现产学研用的有机结合，建立多学科协作

研究的机制，探索中国国家网格新的运行机制，寻求良性循环自我发展。

以“网格”技术为基础的超高速网络呼之欲出

以“网格”技术为基础的超高速网络呼之欲出

2008年04月08日深圳新闻网

还在为蜗牛爬行般的下载速度而无奈吗？还在为电脑死机而懊恼吗？欧洲

核子研究中心开发的超高速网络将在今年夏季接受全面测试，它的传输速度比传

统宽带快1万倍，所有电脑数据都可以存储在网上。届时，以“WWW”为标志

的万维网将会成为明日黄花。

计算机的“电网”

据英国媒体7日报道，20多年以前，总部设在日内瓦的欧洲核子研究中心

的一位计算机专家为了让互联网更容易使用，发明了划时代的万维网技术，如今

他们打算给互联网再次升级，以“网格”（Grid）技术为基础的新一代互联

网正呼之欲出。

网格（Grid）在英语中可以指输电网。上世纪9。年代中期，美国阿冈

国家实验室的一位科学家伊恩•福斯特最先把网格这个词从输电网扩展到了计算

机领域。“网格”系统由光纤电缆和先进路由器构成，如同建立了计算机的“电

网”，不会像互联网那样影响大流量数据的传输速度，它的使用将标志着电脑因

处理信息过多而死机的时代宣告终结。

一旦“网格”系统完全建成并投入使用，互联网将拥有为用户提供全景摄影

图像的传输能力，允许成千上万的玩家同时在线参与一个游戏，以及以市内电话

价格提供高清视频电话服务。用户下载一部完整的电影或音乐合辑只需要短短几

秒钟。

“网格”工程负责人伊恩・伯德说，连入“网格”的电脑将会变成一台超级

虚拟计算机，人们不再需要使用台式电脑存储信息，而是可以全部依赖网络。他

说：“这将实现所谓的动态计算机技术，人们可以在线存储所有信息，在任何地

方通过网络获取这些信息。”

参与“网格”计划的英国格拉斯哥大学教授戴维•布里顿深信，“网格”技

术将改变互联网产业的格局和整个社会。他说：“在互联网具备强大计算能力后，

未来一代所拥有的协作和通讯能力是我们无法想像的。

强子对撞机的“副产品”

据悉，“网格”技术的问世与欧洲核子研究中心将在今年夏天启动的大型强

子对撞机（LHC）工程息息相关。LHC是一种大型粒子加速器，可以帮助人

类研究银河、行星以及地球上生命形成过程。如果LHC开始工作，那么每年将

会生成庞大数据，而存储和传输的