互联网的第三次浪潮

互联网的第三次浪潮:网格在互联网广泛应用于电子商务并经历波浪起伏向前不断发展的今天，在与高性能计算有关的科学合作领域，正在涌现出另一个具有划时代的新生事物－网格(Grid)。它的出现，将掀起互联网继传统互联网(Internet)、万维网(Web)之后的第三次浪潮，并将为信息产业带来无限商机。对因特网、万维网乃至整个信息技术，人们近来有两派观点。很多人认为，网络技术和信息技术才刚刚开始快速成长，正处于“宇宙大爆炸之后万分之一秒”的时间段。它们的作用还远远没有发挥出来。不论在技术、在应用、还是在市场方面都有很多创新的机会。另一些人则认为因特网/万维网技术已经接近成熟期。它们即将被更先进的技术取代。不论倾向何种观点，有几个问题我们是必须问的：“因特网后面是什么？万维网后面是什么？什么是信息技术的下一个大浪潮？”我们必须提出这些问题，思考这些问题，想像对这些问题的回答。只有这样，我们才有希望参与创造下一个大浪潮。而创造浪潮是赶上浪潮的最好方法。有一小批，但人数越来越多的电脑专家们认为，这下一个大东西就是网格。网格并不是要抛弃和完全取代因特网。它将建筑在因特网的基础之上，不过比当前的因特网性能更高、功能更强、应用更广。若干年之后，人们还是会说“上网”，但这个“网”将是建筑在因特网之上的网格。互联网的三次浪潮众所周知，由于美国军事科学合作的需要，美国国防部先进研究计划局(DARPA)于1969年，利用信息包传输和开放式整体结构技术，组建了ARPAnet，从而诞生了Internet。1990年，伯纳尔斯·李(Berners-Lee)在欧洲原子核研究中心(CERN)工作时，为了高能物理研究的需要发明了万维网。现在，历史又将重演。CERN正在计划建立一个新型而巨大的粒子对撞机，预计2005年完成。它所产生的数据量将是现在的1000倍，用当前的互联网技术已无法对付。因此，美国和欧洲的科学家们正在构造一种叫做网格的新型信息技术基础设施，它可以帮助科学家们自动地处理、组织、传输和管理这些数据，供欧美与CERN有关系的500多家大学和研究机构使用。不难预测，与万维网一样，原来为科研服务的网格也会很快用于传媒、传统产业、电子商务、娱乐等各个领域。互联网的三次浪潮因特网（internet）万维网（web）网格（grid）第一个研究原型1969.10.11980-19891998第一个可用原型19701990.121999第一个标准1969.4（imp）1974.5（tcp/ip）1994.6（uri）1996.5（http）还没有现在标准总数3180个rfc4611个工作组9个研究组中国参与标准1（1996.3）0还没有互联网发展至今已经32年了，出现了3180个技术标准文档（RFC）。我国科技界仅参与了一个技术标准文档的制定。那就是1996年3月（互联网第一个标准发明27年后，TCP/IP协议发明22年后）胡道元教授牵头制定的中文字符编码标准（RFC1922）。Web发展至今也近12年了，出现了46个技术标准，我国科技界参与制定的技术标准还一个也没有。中科院计算所副所长徐志伟博士呼吁：“我们不希望历史重演。我们不希望看到，在2005年、2010年的时候，国际科技界制定的网格技术标准中，还是没有我国科技界的参与。”英国在历史上曾失去了计算机和因特网两个机会，让给了美国人。计算机的很多发明人和先驱都是英国人，包括巴贝奇和图灵。万维网的发明人伯纳尔斯－李也是英国人。1990年，伯纳尔斯－李在CERN工作时为了高能物理研究的需要发明了万维网。据说，他曾与几个英国的风险投资商谈过，希望他们能将他的发明产品化、商业化。但是，这些投资商认为伯纳尔斯－李发明的万维网技术不够先进，拒绝给他投资。四年以后，美国网景公司才推出了万维网产品，顿时风靡全世界。现在，历史似乎又在重演了。CERN正在计划建立一个新型而巨大的粒子对撞机，预计2005年完成。它所产生的数据量将是现在的一千倍，用当前的因特网技术无法对付。因此，美国和欧洲的科学家们正在构造一种叫作网格的新型信息技术基础设施，它可以帮助科学家们自动地处理、组织、传输和管理这些数据，供欧美与CERN有关系的500多家大学和研究机构使用。问题的关键是，与万维网一样，原来为科研服务的网格很快就会联上公司，于是会产生一大批网格创业公司，各自发明一套利用网格这个基础设施提供服务而赚钱的办法。这样，英国的信息产业也就上去了。当初拒绝为伯纳尔斯-李投资的一位英国风险投资商也加入了英国科学家的行列，呼吁政府一定要重视网格技术，早日投资、早日加入，不要让下一个网景公司再落入美国手里。据悉，英国政府已决定投资1亿英镑于网格项目。美国政府从十年前就开始投资了，累计用于网格技术的基础研究经费已近五亿美元。美国军方更为积极。美国国防部已在规划实施一个宏大的网格计划，叫作“全球信息网格”（GlobalInformationGrid），预计在2020年完成。作为这个计划的一部分，美国海军和海军陆战队已先期启动一个160亿美元的八年项目，包括系统的研制、建设、维护和升级。网格是什么？网格是把整个因特网整合成一台巨大的超级计算机，实现IT资源的全面共享和协同。因特网的出现，将独立的计算机个体联成网络，但是，它没办法共享其它机器的资源。Web兴起，通过网页的方式连接起来，计算机可以做包括电子商务在内的更多事情。但是，各行业在应用层面上的互联互通远远没有实现，计算机的使用也远不如电话这么方便。而网格将能实现应用层面上的互联互通，即用户使用层面上的互联互通。其次，网格可以实现全面的资源共享。网格采用的是国际标准，标准化意味着，网格可以使接入设备像电话一样易用。美国阿岗(Argonne)国家实验室的资深科学家、美国网格计算项目的领导人，伊安佛斯特(IanFoster)，曾在1998年主编了题为《网格：21世纪信息技术基础设施的蓝图》的一本书。他这样描述网格：“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，而网格功能则更多更强，能让人们透明地使用计算、存储等其他资源。”由此可见，实际上传统互联网实现了计算机硬件的连通，Web实现了网页的连通，而网格试图实现互联网上所有资源的全面连通。它要把整个互联网整合成一台巨大的超级计算机，实现计算资源、存储资源、通信资源、软件资源、信息资源、知识资源的全面共享。互联网的第三次浪潮的实质，就是要将万维网（WorldWideWeb）升华为网格（GreatGlobalGrid）。周松年的负载共享软件已经有了一些网格的特征。假如用户要算一道题（比如模拟飞机发动机、电脑芯片设计等等），他只需把要求告诉负载共享软件，这个软件会自动地按最有效率的方式找到合适的电脑，用最快、最经济的途径算出这道题。周松年的软件已被美国一家大的芯片公司用于管理横跨欧美的几千台电脑，共享它们的资源。周松年是这样解释网格的：“网格这个名词是从输电网来的。20世纪经济的发展、工业的发展、人类社会的发展，很大程度上是因为电力可以从墙上插座很方便地拿到。而计算对21世纪的经济和工业将会有强有力的推动。要推动的条件就是，计算能力要像电力一样到处都能拿到。因此提出了‘计算网格’这个概念。”这些东西到底对人类有什么用途呢？IBM深度计算研究所的所长比尔·普里布兰克认为，高性能计算技术、网格技术乃至整个信息技术的根本目的是辅助人类，即利克莱德所说的“人与计算机的共生”。机器可以做的事情应该尽量让它做。可是今天的人们还在花大量精力做机器的事。人类最宝贵的财富是时间，而计算机则可以为人类提供更多的时间和更高质量的时间。计算机的计算能力、记忆能力和数据处理能力要比人强得多。我们每个人每天都要处理很多繁琐的细节事务。假如琐事能让电脑去做，我们的人脑可以用来去干别的更有意义的事情。我们可以想像一下，如果我们有一个功能很强的电脑助手，能够记住我们一生中的所有信息，并能够方便而准确地检索这些信息，那我们的人脑可以大大解放。有可能，网格技术可以帮助我们摆脱目前这种技术越发达，人就越忙的不正常趋势。我们的大脑终于有了更多的闲暇和自由，去读读古书，去感受自然，去领会“采菊东篱下，悠然见南山”的意境。世界上的高性能计算机也有排名，最著名的一个就是“超级电脑世界500强”网站。这个网站是由田纳西大学的杰出教授杰克·唐格拉维护的。唐格拉这样解释网格：“网格试图提供这样一种技术：人们可以把自己的微机插入网格，以后就可以透明地使用网格上的各种计算资源和知识资源，就像今天我们将任何一种家电设备插进墙上的插座，就可以方便地使用电一样。”网格技术的产生、发展必须具备以下三个基本条件：计算资源的广域分布、网络技术（特别是Internet）以及不断增长的对资源共享的需求。在计算器技术发展的早期阶段，只有很少数量的大型计算机，它们通常被安装在相互独立的计算中心内，多个计算器用户透过使用终端来共享一台大型机的资源，但却不能同时共享多台大型机的计算资源。随着网络技术的发展，多台大型计算器可以在局域网（LAN）内互连，用户透过网络便可以同时使用多台计算机的资源。而Internet的飞速发展和普及使得网格计算技术的产生成为可能。图1显示了计算资源共享的发展过程。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。这种计算模式是利用互联网把分散在不同地理位置的电脑组织成一个“虚拟的超级计算机”（网络就是计算机），其中每一台参与计算的计算机就是一个“节点”，而整个计算是由成千上万个“节点”组成的“一张网格”，所以这种计算方式叫网格计算。这样组织起来的“虚拟的超级计算机”有两个优势，一个是数据处理能力超强；另一个是能充分利用网上的闲置处理能力。许多企业每年在信息技术方面的投入都很巨大，但是仍然不能满足工作的需要。在设计单位，一般都需要具备300台到500台计算机，但是在高峰期，即便500台电脑也远远不够用；而一旦设计结束，大量的电脑又会闲置无用。计算机在大多数时间中都是空闲的，它无所事事，只是在设备之间来回发送电子，然后显示最新的屏幕保护程序。这些计算机在消耗能量，但是实际上它的处理器中并没有产生任何有用的事件或信息。据估计，一台计算机用来执行重要处理任务的时间少于其处理能力的5%。甚至大多数服务器只使用了其15%以下的处理能力来满足用户的需要，剩下的服务器时间（CPU、RAM、硬盘等等）仍然空闲着未被使用。而网格计算正是要将这大量的闲置资源利用起来，贡献给需要它们的事业。通俗地说，网格计算是分布式计算（DistributedComputing）的一种，如果我们说某项工作是分布式的，那么，参与这项工作的一定不只是一台计算机，而是一个计算机网络，可以充分利用网络中所有计算机的闲置处理能力来协同参与运算，显然这种“蚂蚁搬山”的方式将具有很强的数据处理能力。网格计算模式首先把要计算的数据分割成若干“小片”，而计算这些“小片”的软件通常是一个预先编制好的屏幕保护程序，然后不同节点的计算机可以根据自己的处理能力下载一个或多个数据片断和这个屏幕保护程序。只要节点的计算机的用户不使用计算机时，屏保程序就会工作，这样这台计算机的闲置计算能力就被充分地调动起来了，即实现了“让计算能力公用化”,全世界PC联合起来。随着超级计算机的不断发展，它们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。超级计算机虽然是处理能力强大的“巨无霸”，但它造价极高，通常只有一些国家级的部门，如航天、气象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显然阻止了它进入普通人的工作领域。于是，人们开始寻找一种造价低廉而数据处理能力超强的计算模式，最终科学家们找到了答案———GridComputing（网格计算）。网格的发展历史与现状20世纪90年代初，根据网上主机大量增加，但其利用率却并不高的情况，美国国家科学基金会(NFS)，将其4个超级计算中心构筑成一个能够进行元计算(meta-computing)的整体。元计算的含义是通过网络，将计算资源连接起来，形成对用户透明的超级计算环境。近年来元计算的这个术语已被网格计算所代替。网格方面的代表性研究工作还有美国的“国家技术网格（NTG）”、“分布万亿次级计算设施（DTF）”、美国宇航局的IDG、美国能源部的ASCIGrid以及欧盟的DataGrid等。国际上的网格研究主要采用开放源码、公开合作的方式。（有关网格研究的信息，可从“全球网格论坛”网站：上查阅）。据悉，美国政府近十年来，累计用于网格的基础研究经费已近5亿美元。美国军方更为积极。美国国防部已在规划实施一个宏大的网格计划，叫做“全球信息网格”（GlobalInformationGrid），预计在2020年完成。作为这个计划的一部分，美国海军和海军陆战队，已先期启动一个160亿美元的8年项目，包括系统的研制、建设、维护和升级。英国政府已决定投资1亿英镑，用来建设“英国国家网格(UKNationalGrid)”。粗略地说，网格系统可以分为三个基本层次：资源层、中间件层和应用层。由于现在的互联网结构并不是针对网格计算设计的，为了使网格计算和现有的结构兼容，一般要有一个可扩展的中间件层。它是指一系列工具和协议软件，其功能是屏蔽网格资源层中计算资源的分布、异构特性(Heterogeneity)，向网格应用层提供透明、一致的使用接口。网格的中间件层也称为网格操作系统（GridOperatingSystem），它同时需要提供用户编程接口和相应的环境，以支持网格应用的开发。上述以美国政府的研发机构为主的推动网格计算的项目，都采用了一种网络协议“Globus”。Globus是以美国阿岗国家实验室为主，全美有12所大学和研究机构参与开发的网格项目。Globus对资源管理、安全、信息服务及数据管理等网格计算的关键技术进行研究，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认为：在网络环境下的互操作，意味着需要开发一套通用协议，用它来描述信息的格式和信息交换的规则。Globus协议作为自由软件，已经在互联网上公开()。Globus的网格计算协议是建立在互联网协议之上的，以互联网协议中的通信、路由、名字解析等功能为基础。Globus的协议分为5层：构造层、连接层、资源层、汇集层和应用层。上层协议可调用下层协议的服务。网格内的全局应用都通过协议提供的服务来调用操作系统。最近，企业也预感到了网格潜藏着巨大市场，所以也纷纷加入了网格开发的队伍。美国微软公司已经决定支援Globus计划，日本的软库(Softbank)公司也向从事网格计算研究的新兴企业UnitedDevices投资。除此以外，辉瑞（Pfizer）制药公司以及飞机制造商波音公司等大公司，都已开始进行有关网格计算的实验。目前它们实验的目标主要着眼于将其应用于大规模的科学仿真。IBM公司在2001年8月2日宣布,它将为网格计算投资约40亿美元。IBM公司近日宣布，它正在研制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，预计它将在2002年第三季度建成。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。它采用LINUX系统组合，网格的服务器装有英特尔公司生产的代号为McKinley的新一代Itaniium微处理器。据称，这个网格的功能将是目前全球同类系统中最强的。由此不难预测，网格将成为生物工程、气候模拟、能源探索、航空航天、数字地球等重要科技领域的重要工具。与此同时，网格技术也将提升电子商务到一个新的台阶，它将把互联网上的资源，整合成一台超级服务器，有效地为电子商务提供内容服务、计算服务、存储服务和交易服务等。目前互联网上的内容每天都在飞速增长，不可能有哪个单一的服务器或者搜索引擎能掌握所有资源。美国国家科学基金会张晓东博士介绍说，现在每年互联网都会增加2×1018字节的内容，但大概只有3×1012字节能为公众所用，相当于总量的0.00015%，即便是Google这种功能强大的搜索引擎也只能查找1.3×108字节的内容。而网格技术得到充分应用后，能大大提高互联网的资源利用率。网格技术能带来这么多变革，它有些什么样的技术特点？首先，网格能够提供资源共享，它能消除信息孤岛、实现应用程序的互连互通。网格与计算机网络不同，计算机网络实现的是一种硬件的连通，而网格能实现应用层面的连通。其次，网格第二个特点是协同工作，很多网格结点可以共同处理一个项目。第三，网格是基于国际的开放技术标准，这跟以前很多行业、部门或者公司推出的软件产品不一样。最后，网格可以提供动态的服务，能够适应变化。

网格的关键技术信息网格是要利用现有的网络基础设施、协议规范、Web和数据库技术，为用户提供一体化的智能信息平台，其目标是创建一种架构在OS和Web之上的基于Internet的新一代信息平台和软件基础设施。在这个平台上，信息的处理是分布式、协作和智能化的，用户可以通过单一入口访问所有信息。信息网格追求的最终目标是能够做到服务点播（ServiceOnDemand）和一步到位的服务(OneClickIsEnough)。信息网格的体系结构、信息表示和元信息、信息连通和一致性、安全技术等是目前信息网格研究的重点。1．体系结构从C/S发展到B/S是体系结构的一个飞跃。为了重用业务处理逻辑和界面表示逻辑，提高系统的伸缩性，现在的体系结构已逐渐向N层结构发展，包括客户端的显示、服务端的表示逻辑、服务端的处理逻辑、后台数据库系统等。支撑信息网格的协议从顶层的统一服务互操作协议直到UDDI、SOAP、XML、HTTP，组成了一个从上至下的多层次协议栈，各层次协作服务实现了跨越Web的信息分布和集成应用程序逻辑。目前，信息网格体系结构研究的重点是底层的信息存储、表示、对外发布、呈现给用户的各层应用程序逻辑具体分层、实现和集成以及各中间层的数据存储、接口界面、通信机制等方面。2．信息的表示和元信息信息的表示体现在两个方面:其一是将信息存储于数据库或其他存储介质中的表示;其二是将其呈现给用户时的界面表示。信息网格是应用层的软件基础设施，各行各业都有将该行业的数据信息发布到网格上的需要，因此出现在信息网格上的信息种类是多种多样的，包括结构化、半结构化和非结构化的数据，如何将它们映射成数据库或其他存储机制（比如文件系统）的数据实体是信息网格要解决的首要问题。元信息抽象化了数据对象的描述，使得各种信息可以通过元素属性与值之间的关系对来表达。我们将这种元信息叫做数据表示的中间层。一般来说，数据的表示可以建立多个中间层，在各个应用程序逻辑层中都有相应的数据中间层。XML实现了Web文件的内容和数据表示形式的分离，是一种有效的数据页面表示和描述语言。XML与元信息的结合将使界面表示和数据存储统一起来。3．信息的连通性信息的连通性是相对于信息“孤岛”而言的。信息“孤岛”是指将信息简单地堆积在一起，要寻找它们往往只能通过搜索程序或固定的渠道；而信息的连通性是把有一定关系（包括语义和逻辑）的数据从逻辑上连接在一起，在不考虑安全限制的前提下，从一个信息源可以到达连通的其他任何信息源。虽然这些信息可能存储在不同的位置，但对访问者来说，它们就像是存储在同一位置，访问者不必关心它们的实际存储位置。要真正解决信息的连通性，信息网格就必须解决与信息表示和用户个性化密切相关的信息连通性模型的定义与实现。4．信息网格的智能化特性从信息存储到用户的浏览服务，信息网格纵向地为用户提供集成一体的方案。它不需要程序员进行二次开发，只需要管理员做简单的配置，就可建立服务平台。信息网格的智能化特性关系到用户是否接受的问题，也是其生命力的体现。智能化包括使用方便、界面一致、“主动”特性、用户输入和操作最少、平台的灵活性和柔性特征以及方便的个性化服务。5．安全技术信息网格的目标是将Internet上提供信息服务的站点连接在一起，让所有用户都可以享受这些信息服务。另一方面，这些站点又可能分属于不同的组织机构，各组织机构可以独立地管理属于自己的网络节点。在实际应用中，信息网格必须为站点管理者提供访问控制等安全管理机制，管理者可以自由地决定可以共享哪些信息、共享给谁和不能共享哪些信息。当然，这种权限控制必须是易维护且独立于数据源本身，同时应该在逻辑上提供不同的安全管理层次和控制粒度。网格的系统构成网格系统可以分为三个基本层次：资源层、中间件层和应用层。网格资源层是构成网格系统的硬件基础，它包括各种计算资源，如超级计算器、贵重仪器、可视化设备、现有应用软件等，这些计算资源透过网络设备连接起来。网格资源层仅仅实现了计算资源在物理上的连通，但从逻辑上看，这些资源仍然是孤立的，资源共享问题仍然没有得到解决。因此，必须在网格资源层的基础上透过网格中间件层来完成广域计算资源的有效共享。网格中间件层是指一系列工具和协议软件，其功能是屏蔽网格资源层中计算资源的分布、异构特性，向网格应用层提供透明、一致的使用接口。网格中间件层也称为网格操作系统（GridOperatingSystem），它同时需要提供用户编程接口和相应的环境，以支持网格应用的开发。网格应用层是用户需求的具体体现。在网格操作系统的支持下，网格用户可以使用其提供的工具或环境开发各种应用系统。能否在网格系统上开发应用系统以解决各种大型计算问题是衡量网格系统优劣的关键。最近两年，在美国的高性能计算研究领域，网格计算成为非常引人注目的热点。与此同时，企业界也纷纷推出了各自的产品，但到目前为止，仍有相当多的关键技术还有待突破。网格计算要真正步入实用阶段必须解决以下三大问题：1．体系结构设计从第一台计算器出现到现在，计算器体系结构已经发生了一系列变化，经历了大规模并行处理系统、共享存储型多处理器系统、群集系统等各个发展阶段，这些系统的共性是构成系统的资源相对集中。与此相反的是，组成网格系统的资源是广域分散的，不再局限于单台计算机和小规模局域网范围内。网格计算的最终目标是用网上的多台计算机构成一台虚拟的超级计算器，因此，网格系统的体系结构是我们必须首先解决的问题。简言之，网格系统有哪些组成部分、组成部分之间的关系以及如何协同工作是网格体系结构研究需要解决的问题。2．操作系统设计伴随着计算器体系结构的发展，计算器操作系统也经历了一系列发展变化，总的发展趋势是如何更高效、更合理地使用计算器资源。网格操作系统是网格系统资源的管理者，它所管理的将是广域分布、动态、异构的资源，现有操作系统显然无法满足这一需求。3．使用模式设计网格使用模式解决的是如何使用网格超级计算器的问题。在现有的操作系统上，计算器用户可以使用各种软件工具来完成各种任务。而在网格环境下，用户可能需要透过新的方式来利用网格系统资源。因此，在网格操作系统上设计开发各种工具、应用软件是网格使用模式研究需要解决的关键问题。网格的基本的目标1)广泛共享:所谓广泛共享，是指通过各种方法、技术和策略将网络上的各种资源提供给网络上众多用户共享、使用；2）有效聚合:所谓有效聚合，是指将网络上的巨大资源通过协同工作连接集成起来，产生巨大的综合效能，联合完成应用任务；3）充分释放:所谓充分释放，是指为用户提供良好的开发手段和使用环境，将网络上多种资源的聚合效能按照需求传递给用户，为用户提供个性化的信息服务、计算服务和决策支持服务。网格计算在Internet基础上强调对计算、数据、设备等网络基本资源进行整合，力图将Internet作为一个社会化的计算基础设施。在计算模型、技术路径和研究目标上，网格计算和目前分布计算中间件领域面向应用级别的交互、互操作和开发有很大的不同。它强调多机构之间大规模的资源共享和合作使用，提供了资源共享的基本方法，而分布计算技术没有提供多组织之间的资源共享通用框架。显然，网格计算正在建立一种新的Internet基础支撑结构（如同TCP/IP、WWW协议和相应的软件系统奠定了现行Internet的基础），是21世纪Terascale设施的信息处理基础设施的先期实践。应用推动网格一家票务公司要销售滚石乐队的告别演出门票，IT部门经理担心，开始网上售票后，公司的服务器和软件会不会不堪重负?但实际上该公司并没有增加数十个服务器和存储系统，有关IT人员只是拧开开关，将公司的骨干网与一个“网格”相联。结果公司在3分钟内销售了90万张门票，没有一个顾客因系统处理能力不足而被拒之门外。在生物医药方面，网格技术主要有以下两种作用：首先，在高性能计算方面，网格技术用来进行科技数据的计算。在分析水稻的基因时，单纯用多台计算机进行计算的情况下预计3万小时的工作量，在网格技术的帮助下，只要400个小时就能完成，显然，网格帮了大忙。生物科技对数据的存储和管理有相当高的要求，生物数据非常复杂，包括物体本身、细胞、染色体、DNA、单个细胞的循环等各个方面的信息，层次多且类型杂。这样，数据库的整合就成为关键问题。比如说，在研究水稻的蛋白结构时，可能会用到基因数据库、蛋白质数据库、基因表达数据库和蛋白质相互作用的数据库，在这种情况下，应用网格技术，能在较短时间内把需要的数据从不同的数据库中挑出来综合在一起，省去了多次访问不同数据库的烦恼。国际上已经有了一些成功的网格应用例子，在欧洲，最大的网格系统中最重要的一块就是生物网格。华大不久前发布了水稻的数据库，从发布到现在的两个多月内，已经有21个国家、2万多个用户，进行了多达4000次的下载。网格技术在生物医药领域的重要作用可见一斑。在航空业，现在主要受两个问题的困扰。首先是海量计算的困扰。在电脑上进行飞机设计的时候，所有的零件，包括最小的螺丝钉，都是三维的，这样，最后的飞机模型，数据量大概会达到2GB到5GB。在电脑上进行预装的时候，这样一个庞大的数据量，运算相当复杂，有时候只要飞机换一个角度，计算机就要花上三五分钟的时间。如果能利用网格技术，解决海量计算的难点，会让整个设计速度加快数倍，从而让航空业的发展向前跨越一大步。1999年5月17日，一项由美国加州大学伯克利分校开展的寻找地外生命迹象的科学项目——SETI@home启动了，SETI@home是SearchforExtraTerrestrialIntelligenceatHome的缩写，意为：在家里寻找外星文明。SETI@home项目主要是利用联网PC的闲置能力分析世界上最大的射电望远镜获得的数据，以帮助科学家探索外星生物，其计算模式的实质就网格计算。从SETI@home项目正式启动以来，已经有300万志愿者参加了这个项目，他们从指定的站点下载射电望远镜收集的信息的片断，用自己的计算机运行分析，从中寻找宇宙中生命的迹象，总处理数据量达到了15T，平均每位参与者让自己的电脑为SETI@home工作了17个半小时，这相当于使用一台PC机工作482023年，相当于使用超级计算机工作48年。这个项目充分利用了分布在世界各地计算机的力量，虽然整个计划耗资只有50万美元，却拥有强大的威力。对等计算：倡导“平等”共享对等计算（Peer-to-Peer，简称P2P）是网格计算的一种普及模式。在这种模式下，服务器与客户端的界限消失了，网络上的所有节点都可以“平等”共享其他节点的计算资源。参与的计算机越多，资源也就越丰富，每个节点所能享受的服务越多，速度越快，质量越好。常见的P2P服务软件有：即使通讯（QQ）、资源下载（eDonkey,BitTorrent,BearShare）等。安装过并运行这些软件的计算机通常会自动互相搜索其他节点的地址和资源，并且互相提供服务，但有些应用也需要服务器提供身份验证和对方节点的初始地址。IBM为P2P下了如下定义：P2P系统由若干互联协作的计算机构成，且至少具有如下特征之一：系统依存于边缘化（非中央式服务器）设备的主动协作，每个成员直接从其他成员而不是从服务器的参与中受益；系统中成员同时扮演服务器与客户机的角色；系统应用的用户能够意识到彼此的存在，构成一个虚拟或实际的群体。不难看出，P2P把网格计算模式从集中式引向分布式，给Internet的分布、共享精神带来了无限的遐想。有观点认为，至少能开发出几百种应用。但从目前的应用看，P2P的威力还主要体现在大范围的共享和搜索的优势上，诸如对等计算、协同工作、搜索引擎、文件交换等方面。也就是说，P2P把网络应用的核心从中央服务器向网络边缘的终端设备扩散：服务器到服务器、服务器到PC机、PC机到PC机，PC机到WAP手机，所有网络节点上的设备都可以建立P2P对话。P2P技术弱化了集中式服务器的功能，重视网络中所有个体的作用，强调的是个体之间、系统之间、计算机之间的直接通信和联系，每一个参与者既是客户方又是服务方，这使人们在Internet上的共享行为被提升到了一个更广泛的层次，使人们以更主动的方式参与到网络中去。它与现行的以中间件为主的分布式计算技术所采用的Client/Server模式有本质区别。网格竞争是争夺控制权综观几千年的人类文明史，特别是近百年的发展史，从蒸汽机、发电机、电话到计算机，每一次引发变革的源头固然是技术创新，但是根本的变革总是伴随着依靠相关产品而形成的网格（Grid）。据美国《福布斯》杂志预测，网格技术将在2004～2005年出现一个高峰，推动信息产业市场的持续高速发展，在2020年将产生一个年产值为20万亿美元的大工业。关键是谁会是拥有这个大网格的“电力公司”？谁是“电力控制中心”？用什么规则来用“电”？这才是真正的竞争中心。正因为如此，当今网格热潮所预示的商业机会异常诱人，各国政府和企业都在为争夺网格的制高点积极行动，竞争的激烈程度绝对不亚于当年在超级计算机上的竞争。政府投入巨资开展研究是竞争的一大焦点。从美国、日本等发达国家到印度这样的发展中国家，都启动了大型网格研究计划，并得到了产业界的大力支持。英国政府已投资1亿英镑，用来研制“英国国家网格（NKNationalGrid）”。美国政府用于网络技术的基础研究经费则已达5亿美元。美国军方正规划实施一个宏大的网格计划，叫做“全球信息网格(GlobalInformationGrid)”，预计在2020年完成。作为这个计划的一部分，美国海军陆战队已启动了一个耗资160亿美元、历时8年的项目。针对商业领域的竞争也已经开始，主要IT厂商早就为获得网格计算的控制权展开了竞争。Sun、Microsoft、HP、Compaq、IBM等都摩拳擦掌，要在这一新领域里有所作为。仅去年，IBM就宣布在网格计算领域投资40亿美元，在全球建设40家数据中心，其投资力度和商业计划都很惊人。IT巨头们的争夺Sun公司在网格领域先行一步，在2000年就启动了以网格引擎（GridEngine）分布式资源管理软件为基础的开放源代码战略。为此，Sun公司发布了“网格引擎”企业版5.3的测试版，使企业内部网格计算更易联接。IBM宣布在网格计算领域投资40亿美元，以在全球建设40家数据中心，从而正式进入网格计算领域。同时，IBM被英国政府选中，负责提供英国国家网格项目的关键技术，这项预算达2500万美元的网格项目会把8所大学的计算机相连。此外，IBM还宣布了一项名为北卡罗莱纳生物信息科学网格的项目，涉及60家企业、大学和生物医学研究公司，它的意义在于这是全球第一个主要由私营行业参与的网格项目。Microsoft决定支持网格组织GlobusProject。该组织的GlobusToolkit软件使企业可以建造和管理网格。Microsoft的研究部门也参与了各项分布式计算研究项目，包括容错远程文件系统Farsite，以及建设分布式系统的Millenium。HP也表示将提供Coolbase软件，使用户可以通过Internet共享各种计算设备。Compaq与加拿大PlatformComputing结盟，为用户提供完整的、集成的、开放的网络解决方案。Compaq公司去年11月宣布，将销售一种平台网格套件（PlatformGridSuite）。日本NTT宣布将于2002年中期开展为期6个月的网格计算试验，参与者包括了Intel、SGI等。试验将连接日本家庭、企业和学术机构的100万台PC，预计试验的处理能力将达到每秒65万亿次浮点运算，是现有的最快超级计算机的6倍。标准创造机会由于错过了参与互联网前两次浪潮，即Internet和Web的时机，我国的计算机产业在总体上落后于西方国家。目前，国际科技界正酝酿着第三次浪潮——网格，这是一个不可多得的机遇。徐志伟指出，根据Internet和Web发展的历史，网格的重要技术标准可能在2004～2005年时段出现，而这个技术将主导2004～2020年的信息技术领域发展趋势。没有标准，就难以竞争，但是我国在技术标准文档的制定方面，远远落后于西方国家。徐志伟指出，在因特网发展的32年历史中，出现了3180个技术标准文档（RFC）。我国科技界仅参与了一个技术标准文档的制定，那就是1996年3月（因特网第一个标准制定27年后，TCP/IP协议制定22年后），胡道元教授牵头制定的中文字符编码标准（RFC1922）。万维网（Web）发展至今也近12年了，出现了46个技术标准，我国参与制定的技术标准还一个也没有。徐志伟说：“我们不希望看到，在2005年或2010年的时候，国际科技界制定的网格技术标准中，还是没有我国科技界的参与。”面对即将到来的第三代互联网应用浪潮，很多发达国家都投入了大量研究资金，希望能抓住机遇，掌握未来的命运。美国的“全球信息网格”和英国的“英国国家网格”等，都是雄心勃勃的网格战略。我国也在加强网格研究方面的投入，科技部有关人士透露，科技部将通过863计划“高性能计算”专项的形式，在“十五”期间支持网格的研究和应用工作，专项专家组将在近期成立。中科院计算所为自己的网格研究命名为“织女星网格”（VegaGrid），这个网格项目的目标是具备以下几种能力：大规模的数据处理能力、高性能计算能力，以及具备资源共享和提高资源利用率的能力。与国内外其它网格研究项目相比，“织女星网格”的最大特点是“服务网格”（ServiceGrid）的概念。而服务网格有三个要点：第一，它是一种通用网格，不只是支持科学计算，还支持其它服务，包括通信服务、数据服务、信息服务、计算服务、交易服务等等；第二，服务是基本的应用模式，即客户端向网络发出服务请示，网格完成服务，并将结果通知客户端；第三，网格的主要评价标准不单纯是计算速度等传统指标，而是类似“服务等级协议”（ServiceLevelAgreement）这样的一套用户满意度或服务质量评价标准。中科院计算所所长李国杰院士指出，网格计算的未来在于它与实际应用相结合，国家863计划正着手进行此方面的规划。机遇与挑战由于种种原因，我国错过了互联网的前两次浪潮即In