網(wǎng)格計(jì)算

目錄
·網(wǎng)格計(jì)算的3個定義
·全球網(wǎng)格論壇
·網(wǎng)格運(yùn)算的商業(yè)化
·概念框架





   網(wǎng)格計(jì)算通過利用大量異構(gòu)計(jì)算機(jī)（通常為桌面）的未用資源（CPU周期和磁盤存儲），將其作為嵌入在分布式電信基礎(chǔ)設(shè)施中的一個虛擬的計(jì)算機(jī)集群，為解決大規(guī)模的計(jì)算問題提供了一個模型。網(wǎng)格計(jì)算的焦點(diǎn)放在支持跨管理域計(jì)算的能力，這使它與傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)集群或傳統(tǒng)的分布式計(jì)算相區(qū)別。
網(wǎng)格計(jì)算的設(shè)計(jì)目標(biāo)是解決對于任何單一的超級計(jì)算機(jī)來說仍然大得難以解決的問題，并同時保持解決多個較小的問題的靈活性。這樣，網(wǎng)格計(jì)算就提供了一個多用戶環(huán)境。它的第二個目標(biāo)就是：更好的利用可用計(jì)算力，迎合大型的計(jì)算練習(xí)的斷斷續(xù)續(xù)的需求。
這隱含著使用安全的授權(quán)技術(shù)，以允許遠(yuǎn)程用戶控制計(jì)算資源。
網(wǎng)格計(jì)算包括共享異構(gòu)資源(基于不同的平臺，硬件/軟件體系結(jié)構(gòu)，以及計(jì)算機(jī)語言)，這些資源位于不同的地理位置，屬于一個使用公開標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)上的不同的管理域。簡而言之，它包括虛擬化計(jì)算資源。
網(wǎng)格計(jì)算經(jīng)常和集群計(jì)算相混淆。二者主要的不同就是：集群是同構(gòu)的，而網(wǎng)格是異構(gòu)的；網(wǎng)格擴(kuò)展包括用戶桌面機(jī)，而集群一般局限于數(shù)據(jù)中心。
從功能上來說，可以將網(wǎng)格分類為:

計(jì)算網(wǎng)格（包括CPU scavenging網(wǎng)格），
數(shù)據(jù)網(wǎng)格。





網(wǎng)格計(jì)算的3個定義

對于網(wǎng)格計(jì)算（Grid computing）這一術(shù)語有三重理解可供參考，如下：

為萬維網(wǎng)誕生起到關(guān)鍵性作用的歐洲核子研究組織（CERN,European Organization for Nuclear Research),其對網(wǎng)格計(jì)算是這樣定義的：“網(wǎng)格計(jì)算就是通過互聯(lián)網(wǎng)來共享強(qiáng)大的計(jì)算能力和數(shù)據(jù)儲存能力”。
外部網(wǎng)格（External grids）。事實(shí)上，網(wǎng)格計(jì)算對分布在世界各地的、非營利性質(zhì)的研究機(jī)構(gòu)頗有吸引力，進(jìn)而造就了美國國家超級電腦應(yīng)用中心計(jì)算生物學(xué)網(wǎng)格，如生物學(xué)和醫(yī)學(xué)信息學(xué)研究網(wǎng)絡(luò)。
內(nèi)部網(wǎng)格（Internal grids）。同樣，網(wǎng)格計(jì)算對那些需要解決復(fù)雜計(jì)算問題的商業(yè)公司有著非同一般的吸引力，其目標(biāo)是將企業(yè)內(nèi)部的計(jì)算能力最大化。



全球網(wǎng)格論壇

全球網(wǎng)格論壇 (GGF) 的目標(biāo)是為網(wǎng)格計(jì)算定義相關(guān)的規(guī)范。Globus聯(lián)盟 通過Globus工具包實(shí)現(xiàn)了這些標(biāo)準(zhǔn)，這個工具箱已經(jīng)成為網(wǎng)格 中間件事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)。作為一個中間件組件，它為構(gòu)建于它之上的服務(wù)提供了一個標(biāo)準(zhǔn)的平臺，但是網(wǎng)格計(jì)算也需要其他的組件，以及很多其他的工具的運(yùn)轉(zhuǎn)以支持一個成功的網(wǎng)格環(huán)境。這種情形類似于TCP/IP的開發(fā): 互聯(lián)網(wǎng) 的有用性來自于TCP/IP 的成功以及新聞組和網(wǎng)頁等應(yīng)用程序的建立。
Globus實(shí)現(xiàn)了下述一些由GGF定義的協(xié)議：

資源管理: 網(wǎng)格資源分配管理協(xié)議 (GRAM)
信息服務(wù): 監(jiān)視及發(fā)現(xiàn)服務(wù) (MDS)
安全服務(wù): 網(wǎng)格安全基礎(chǔ)結(jié)構(gòu) (GSI)
數(shù)據(jù)遷移和管理: Global Access to Secondary Storage (GASS) and GridFTP

Globus同時還提供了一些工具，使網(wǎng)格計(jì)算平臺更加健壯，更適用于高性能計(jì)算的需要。他們有：

網(wǎng)格入口軟件(Grid Portal Software)，如 GridPort 和 OGCE
網(wǎng)格封裝工具集(Grid Packaging Toolkit)(GPT)
MPICH-G2 (Grid Enabled MPI)
網(wǎng)絡(luò)氣象服務(wù)(Network Weather Service)(NWS) (QoS監(jiān)控和統(tǒng)計(jì))
Condor (CPU Cycle Scavenging) and Condor-G (Job Submission)

北美及歐洲的研究機(jī)構(gòu)和學(xué)術(shù)社區(qū)里運(yùn)行的大多數(shù)網(wǎng)格都采用Globus工具集作為核心中間件。
基于XML的web服務(wù)提供了在分布式環(huán)境中訪問各種不同的服務(wù)和應(yīng)用的方法。2003年網(wǎng)格計(jì)算界開始共同將網(wǎng)格作為web服務(wù)提供出來（稱為網(wǎng)格服務(wù)）。開放網(wǎng)格服務(wù)結(jié)構(gòu)定義了這種環(huán)境，提供了一些遵守網(wǎng)格服務(wù)語義的功能。
網(wǎng)格提供了解決Grand Challenge problem的辦法，如蛋白質(zhì)折疊、金融建模、地震模擬、氣象模型等等。網(wǎng)格還為組織內(nèi)部如何優(yōu)化使用大量的信息技術(shù)資源提供了解決途徑。網(wǎng)格也作為公用事業(yè)機(jī)構(gòu)為商業(yè)和非商業(yè)客戶提供信息技術(shù)提供了一種方法，這些客戶可以只為他們所需要的服務(wù)付費(fèi)，就象電和自來水一樣。


網(wǎng)格運(yùn)算的商業(yè)化

約在公元2000年左右，開始有業(yè)者提供網(wǎng)格解決方案，有的是以Globus Toolkit為基礎(chǔ)來實(shí)現(xiàn)，有的則采行自有的專屬架構(gòu)。要提醒與注意的，有些業(yè)者會將隨選運(yùn)算（大陸亦稱隨機(jī)運(yùn)算）（computing on demand）、叢集運(yùn)算（大陸亦稱集群運(yùn)算）（cluster computing）包裝成網(wǎng)格運(yùn)算來推行。
目前能提供網(wǎng)格運(yùn)算方案的主要業(yè)者：

Parabon Computation
DataSynapse
IBM Grid Computing website國際商業(yè)機(jī)器
Sun Microsystems Grid Computing website升陽電腦
Oracle Corp. "Oracle Grid"甲骨文
HP Grid Computing惠普科技
United Devices



概念框架

網(wǎng)格計(jì)算的概念反映的是一種理念框架，而不是指一個物理上存在的資源。所謂的網(wǎng)格所采用的方法是指，利用位于分散管理域內(nèi)的資源完成計(jì)算任務(wù)。網(wǎng)格技術(shù)的焦點(diǎn)在于對超出本地管理域的計(jì)算資源的需求的靈活提供。

歷史回顧
如同Internet一樣，網(wǎng)格的概念也是從‘大科學(xué)’的巨大計(jì)算需求演化來的。Internet是為了滿足各大型的聯(lián)邦資助的計(jì)算中心之間的普通通訊需求而開發(fā)的。這些通訊連接實(shí)現(xiàn)了這些中心之間的資源和信息共享，并最終為額外用戶提供了訪問。這些組之間的特殊資源共享‘程序’催生了協(xié)議的‘標(biāo)準(zhǔn)化’，以滿足任意管理域間的通訊需求。當(dāng)前的網(wǎng)格技術(shù)也可以被看作是Internet這個框架的一個擴(kuò)展或是應(yīng)用，目的是為了創(chuàng)建一個更為通用的資源共享環(huán)境。SETI@home是第一個非營利性的科學(xué)項(xiàng)目，其目的是為了對空閑的CPU周期加以回收利用。該項(xiàng)目所設(shè)計(jì)的程序通常是在計(jì)算機(jī)沒有被用戶使用或是使用極少得的情況下在后臺運(yùn)行或作為屏幕保護(hù)程序。其后的許多的其他的同類項(xiàng)目進(jìn)步的地方在于增加了投入控制（prohibitive investment）和返回結(jié)果延遲（delay in results）。

虛擬組織
網(wǎng)格環(huán)境的創(chuàng)建是為了滿足資源共享的需求，而各種資源（例如，CPU周期，磁盤存儲空間，數(shù)據(jù)，軟件程序，外圍設(shè)備等）取決于該資源在本地管理域之外是否可用。這種‘外部提供’的方法的不足使我們迫切需要創(chuàng)建一個新的管理域：虛擬組織，或VO。每個虛擬組織有各自獨(dú)立和分離的管理政策（本地管理政策+外部資源管理政策=VO管理政策）�！�任務(wù)執(zhí)行’所需要的環(huán)境是根據(jù)該任務(wù)在本地管理域之外執(zhí)行時的需求所區(qū)分的。網(wǎng)格技術(shù)（也稱作中間件，middleware）是用來規(guī)范化的，以保證你的應(yīng)用程序執(zhí)行時所關(guān)聯(lián)的網(wǎng)格環(huán)境的具有統(tǒng)一的規(guī)范并且遵守之。

網(wǎng)格化（Grid enabled）
除了定義管理的需求和確定‘外部’資源（external resource）需求以外，目標(biāo)程序必須是網(wǎng)格化的。網(wǎng)格化這項(xiàng)工作的本質(zhì)和外延是由VO（虛擬組織）所處的環(huán)境和應(yīng)用程序本身共同作用的結(jié)果。舉個例子來說，如果我們需要用到的‘外部資源’是被位于隔壁的大樓內(nèi)的另一個部門所有，那么對于資源發(fā)現(xiàn)，資源中介，時序安排，記賬，安全和通訊的要求都可以達(dá)到最小。

• 通信詞典解釋