網(wǎng)格技術(shù)

OMPASSI網(wǎng)格技術(shù)I◆趙金歡網(wǎng)格技術(shù)是從1990年代中期發(fā)展起來(lái)的新技術(shù),中得到應用。2005年8月，美國國際商用機器公司它把互聯(lián)網(wǎng)上分散的資源融為有機整體，實(shí)現資源的(IBM)宣布投人數十億美元研發(fā)網(wǎng)格計算,與Globus全面共享和有機協(xié)作，使人們能夠透明地使用資源的合作開(kāi)發(fā)開(kāi)放的網(wǎng)格計算標準，并宣稱(chēng)網(wǎng)格的價(jià)值整體能力并按需獲取信息。資源包括高性能計算機、存不僅僅限于科學(xué)計算,商業(yè)應用也有很好的前景。網(wǎng)儲資源、數據資源、信息資源、知識資源、專(zhuān)家資源、大格計算和Globus從開(kāi)始幕后走到前臺，受到前所未型數據庫、網(wǎng)絡(luò )、傳感器等。有的關(guān)注。當前的互聯(lián)網(wǎng)只限于信息共享，網(wǎng)格則被認為是中國非常重視發(fā)展網(wǎng)格技術(shù),由863計劃“高性能互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的第三階段。網(wǎng)格可以構造地區性的網(wǎng)格、計算機及其核心軟件”重大專(zhuān)項支持建設的中國國家企事業(yè)內部網(wǎng)格局域網(wǎng)網(wǎng)格,甚至家庭網(wǎng)格和個(gè)人網(wǎng).網(wǎng)格項目在高性能計算機、網(wǎng)格軟件、網(wǎng)格環(huán)境和應用格。網(wǎng)格的根本特征并不一定是它的規模,而是資源共等方面取得了創(chuàng )新性成果。具有18萬(wàn)億次聚合計算能享,消除資源孤島。力、支持網(wǎng)格研究和網(wǎng)格應用的網(wǎng)格試驗床一中國網(wǎng)格技術(shù)具有很大的應用潛力，能同時(shí)調動(dòng)數百?lài)揖W(wǎng)格,已于2005年12月21日正式開(kāi)通運行。這萬(wàn)臺計算機完成某-一個(gè)計算任務(wù)， 能匯集數千科學(xué)家意味著(zhù)通過(guò)網(wǎng)格技術(shù)，中國已能有效整合全國范圍內之力共同完成同一項科學(xué)試驗，還可以讓分布在各地大型計算機的計算資源,形成一個(gè)強大的計算平臺,幫的人們在虛擬環(huán)境中實(shí)現面對面交流。助科研單位和科技工作者等實(shí)現計算資源共享、數據共享和協(xié)同合作。網(wǎng)格技術(shù)的發(fā)展歷程網(wǎng)格的關(guān)鍵技術(shù)網(wǎng)格研究起源于過(guò)去十年美國政府資助的高性能計算科研項目。這項研究的目標是將跨地域的多臺高網(wǎng)格的關(guān)鍵技術(shù)有網(wǎng)格結點(diǎn)、寬帶網(wǎng)絡(luò )系統、資性能計算機、大型數據庫、大型的科研設備通信設備、源 管理和任務(wù)調度工具、應用層的可視化工具。網(wǎng)格可視化設備和各種傳感器等整合成-一個(gè)巨大的超級計結點(diǎn)是網(wǎng)格計算資源的提供者，包括高端服務(wù)器集算機系統,以支持科學(xué)計算和科學(xué)研究。群系統、MPP系統大型存儲設備、數據庫等。寬帶網(wǎng)微軟公司把開(kāi)發(fā)力量集中在數據網(wǎng)格上，關(guān)注使絡(luò )系統是在網(wǎng)格計算環(huán)境中,提供高性能通信的必要用網(wǎng)格共享信息,而不是網(wǎng)格的計算能力,這反映了學(xué)手段。資源管理和任務(wù)調度工具用來(lái)解決資源的描術(shù)和研究領(lǐng)域內的分歧。事實(shí)上,很多用于學(xué)術(shù)領(lǐng)域的述、組織和管理等關(guān)鍵問(wèn)題。任務(wù)調度工具根據當前網(wǎng)格技術(shù)都能夠成為商業(yè)應用。系統的負載情況，對系統內的任務(wù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調度,提Globus是美國阿貢(Argonne)國家實(shí)驗室的網(wǎng)格高系統的運行效率。網(wǎng)格計算主要是科學(xué)計算,它往技術(shù)研發(fā)項目,全美12所大學(xué)和研究機構參與了該往伴隨著(zhù)海量數據。如果把計算結果轉換成直觀(guān)的圖項目。Globus對資源管理、安全、信息服務(wù)及數據管形信息,就能幫助研究人員擺脫理解數據的困難。這理等網(wǎng)格計算的關(guān)鍵理論進(jìn)行研究，開(kāi)發(fā)能在各種需要開(kāi)發(fā)能在網(wǎng)格計算中傳輸和讀取,并提供友好用平臺上運行的網(wǎng)格計算工具軟件，幫助規劃和組建.中國煤化工大型的網(wǎng)格試驗平臺，開(kāi)發(fā)適合大型網(wǎng)格系統運行的大型應用程序。目前,Globus技術(shù)已在美國航天局MHCN MH G究現狀網(wǎng)格、歐洲數據網(wǎng)格、美國國家技術(shù)網(wǎng)格等8個(gè)項目網(wǎng)格計算通常著(zhù)眼于大型應用項目，按照Globus14 |科學(xué)|2006年5月(58卷3期)知識講堂技術(shù),大型應用項目應由許多組織協(xié)同完成,它們形成-個(gè)“虛擬組織”,各組織擁電視有的計算資源在虛擬組織MV3CATV網(wǎng)絡(luò )里共享,協(xié)同完成項目。對于共享而言,有價(jià)值的不是集線(xiàn)器設備本身而是實(shí)體的接口計算機，或界面。衛星天線(xiàn)DVB/C從技術(shù)角度看，共享是資源或實(shí)體間的互操衛星電視DVB/S作。Globus 技術(shù)設定,網(wǎng)絡(luò )CATV接受機環(huán)境下的互操作意味著(zhù)需要開(kāi)發(fā)一套通用協(xié)議,用CD/DVD于描述消息的格式和消息播放器交換的規則。在協(xié)議之上則需要開(kāi)發(fā)一系列服務(wù),攝像機MPEG編碼器多協(xié)議交換機衛星網(wǎng)絡(luò )這與建立在TCP/IP (傳輸全球通/大眾電信網(wǎng)控制協(xié)議/網(wǎng)際協(xié)議)。上的萬(wàn)維網(wǎng)服務(wù)原理相同。在互聯(lián)網(wǎng).服務(wù)中先定義應用編程接時(shí)口，基于這些接口再構建.互聯(lián)網(wǎng)內容服務(wù)器計算機.軟件開(kāi)發(fā)工具。Globus網(wǎng)格計算協(xié)議計算機建立在網(wǎng)際協(xié)議之上,以網(wǎng)際協(xié)議中的通信、路由、投影儀名字解析等功能為基礎。Globus協(xié)議分為構造層、連接層、資源層、匯集層和應用層五層。每層都有各網(wǎng)格應用實(shí)例這是一個(gè)基于網(wǎng)格、由高智科技發(fā)展有限公司研發(fā)的跨網(wǎng)絡(luò )跨協(xié)議多媒體自的服務(wù)、應用編程接口信息系統。 來(lái)自衛星、有線(xiàn)電視(CATV)、數字影音播放機、數字攝像機的多媒體信息經(jīng)編碼后和軟件開(kāi)發(fā)工具、，上層協(xié)由多協(xié)議交換機傳輸到衛星網(wǎng)絡(luò )、有線(xiàn)電視網(wǎng)絡(luò )與互聯(lián)網(wǎng) ,然后分別由數字視頻傳播調制解調.議調用下層協(xié)議的服務(wù)。器(DVB/S)、有線(xiàn)邊緣路由器(DVB/C)傳送到計算機或MV3網(wǎng)絡(luò )終端,并通過(guò)普通家用電視網(wǎng)格內的全局應用都需通機重放。 用戶(hù)可以根據喜好,自主通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)、普通電話(huà)、移動(dòng)電話(huà)、短信等途徑訂購,并在與過(guò)協(xié)議提供的服務(wù)調用操MV3 網(wǎng)絡(luò )連接的電視機上隨時(shí)欣賞已經(jīng)下載到MV3內置硬盤(pán)中的視音頻節目、電子書(shū)籍、證作系統。券信息、新聞等。構造層功能是向上提供網(wǎng)格中可供共享的資源，的資源使用數據。匯集層的作用是將資源層提交的受是物理或邏輯實(shí)體。常用的共享資源包括處理能力、控資源匯集在一-起，供虛擬組織的應用程序共享、調存儲系統、目錄、網(wǎng)格資源、分布式文件系統、分布式用。為了對來(lái)自應用的共享進(jìn)行管理和控制,匯集層.計算機池、計算機集群等。連接層是網(wǎng)格中網(wǎng)絡(luò )事務(wù)提供目錄服務(wù)、資源分配、日程安排、資源代理、資源處理通信與授權控制的核心協(xié)議。構造層提交的各資監測診斷、網(wǎng)格啟動(dòng)、負荷控制、賬戶(hù)管理等多種功源間的數據交換都在這- -層控制下實(shí)現的。各資源間能用程序,它先通過(guò)各層的授權驗證、安全控制也在此實(shí)現。資源層的作用是的TYH中國煤化工務(wù),再通過(guò)服務(wù)調用網(wǎng)對單個(gè)資源實(shí)施控制，與可用資源進(jìn)行安全握手、對格」CNMHG序的開(kāi)發(fā)涉及大量庫資源做初始化、監測資源運行狀況、統計與付費有關(guān)函數。為便于網(wǎng)格應用程序的開(kāi)發(fā),需要構建支持網(wǎng)www.kexuemag.com I科學(xué)| 15OMPASS格計算的庫函數?；?使之發(fā)生改變。目前,已經(jīng)開(kāi)發(fā)出幾十個(gè)遠程沉浸目前,Globus體系結構已為一些大型網(wǎng)格所采應用,包括虛擬歷史博物館、協(xié)同學(xué)習環(huán)境等。遠程沉用。研究人員已經(jīng)在天氣預報、高能物理實(shí)驗、航空器浸可以廣泛應用于交互式科學(xué)可視化教育、訓練、藝研究等領(lǐng)域開(kāi)發(fā)了--些基于Globus網(wǎng)格計算的應用術(shù)、娛樂(lè )、工業(yè)設計、信息可視化等許多領(lǐng)域。程序。雖然這些應用仍屬試驗性質(zhì),但它證明了網(wǎng)格信息集成網(wǎng)格最初是以集成異構計算平臺的身計算可以完成不少超級計算機難以勝任的大型應用份出現，接著(zhù)進(jìn)人分布式海量數據處理領(lǐng)域。信息網(wǎng)格任務(wù)?？梢灶A見(jiàn),網(wǎng)格技術(shù)將很快掀起下一波互聯(lián)網(wǎng)通過(guò)統一-的信息交換架構和大量的中間件，向用戶(hù)提:浪潮。面對即將到來(lái)的第三代互聯(lián)網(wǎng)應用,很多發(fā)達供“信息隨手可得”式的服務(wù)。網(wǎng)格信息集成將更多應.國家都投人了大量研究資金,希望能抓住機遇,掌握用在商業(yè)上，分布在世界各地的應用程序和各種信息未來(lái)的命運。通過(guò)網(wǎng)格能進(jìn)行無(wú)縫融合和溝通，從而形成嶄新的商中國也加強了網(wǎng)格方面的投入。中科院計算所業(yè)機會(huì )。.為自己的網(wǎng)格起名為“織女星網(wǎng)格”(Vega Grid),目信息集成如信息網(wǎng)格、服務(wù)網(wǎng)格、知識網(wǎng)格等,是標是具有大規模數據處理、高性能計算、資源共享和近幾年網(wǎng)格流行起來(lái)的應用方向。2002年,Globus聯(lián)提高資源利用率的能力。與國內外其他網(wǎng)格研究項.盟和IBM在全球網(wǎng)格論壇上發(fā)布了開(kāi)放性網(wǎng)格服務(wù)目相比,織女星網(wǎng)格的最大特點(diǎn)是“服務(wù)網(wǎng)格”。中國.架構及其詳細規范,把Globus標準與支持商用的萬(wàn)維許多行業(yè),如能源、交通、氣象、水利、農林、教育、環(huán)網(wǎng)服務(wù)標準結合起來(lái)。2004年,Globus聯(lián)盟JIBM和惠保等對高性能計算網(wǎng)格即信息網(wǎng)格的需求非常巨普(HP)等又聯(lián)合發(fā)布了新的網(wǎng)格標準草案,把開(kāi)放性大。預計在最近兩三年內,就能看到更多的網(wǎng)格技術(shù)網(wǎng)格服務(wù)架構詳細規范I轉換成6個(gè)用于擴展萬(wàn)維網(wǎng).應用實(shí)例。服務(wù)的規范,網(wǎng)格服務(wù)已與萬(wàn)維網(wǎng)服務(wù)徹底融為--體,標志著(zhù)網(wǎng)格商用化時(shí)代的來(lái)臨。網(wǎng)格技術(shù)的應用領(lǐng)域網(wǎng)格技術(shù)的發(fā)展,標準是關(guān)鍵。就像TCP/IP協(xié)議網(wǎng)格技術(shù)的應用領(lǐng)域很廣,主要有以下幾方面。是因特網(wǎng)的核心一樣，構建網(wǎng)格計算也需要對核分布式超級計算分 布式超級計算將分布在不同心-標準協(xié)議和服務(wù)進(jìn)行定義。目前,一些標準化地點(diǎn)的超級計算機用高速網(wǎng)絡(luò )連接起來(lái)，并用網(wǎng)格中團體正在積極行動(dòng)。迄今為止,網(wǎng)格計算雖還沒(méi)有正間件軟件“粘合”起來(lái),形成比單臺超級計算機強大得式的標準,但在核心技術(shù)上,相關(guān)機構與企業(yè)已達成多的計算平臺。一致，由美國阿貢國家實(shí)驗室與南加州大學(xué)信息科.分布式儀器系統分布式儀器系統使用網(wǎng)格管理學(xué)學(xué)院合作開(kāi)發(fā)的Globus計算工具軟件已成為網(wǎng)格分布在各地的貴重儀器系統，提供遠程訪(fǎng)問(wèn)儀器設備計算實(shí)際的標準,已有12家著(zhù)名計算機和軟件廠(chǎng)商的手段,提高儀器的利用率,方便用戶(hù)的使用。宜布將采用Globus計算工具軟件。作為一種開(kāi)放架數據密集型計算并行計算技術(shù)往往是由一些計構和開(kāi)放標準基礎設施,Globus計算工具軟件提供算密集型應用推動(dòng)的，特別是一些帶有巨大挑戰性質(zhì)了構建網(wǎng)格應用所需的很多基本服務(wù),如安全、資源的應用,大大促進(jìn)了對高性能并行體系結構、編程環(huán)發(fā)現、資源管理、數據訪(fǎng)問(wèn)等。目前所有重大的網(wǎng)格境、大規?？梢暬阮I(lǐng)域的研究。數據密集型計算的應項目都是基于Globus計算工具軟件提供的協(xié)議與服用比計算密集型的應用多得多，它對應的數據網(wǎng)格更務(wù)的。側重于數據的存儲、傳輸和處理,計算網(wǎng)格則更側重于除了標準以外,安全和可管理性人才的缺乏也是計算能力的提高。在這個(gè)領(lǐng)域獨占鰲頭的項目是歐洲網(wǎng)格計算亟待解決的一個(gè)問(wèn)題，否則它將無(wú)法成為企核子中心開(kāi)展的數據網(wǎng)格(DataGrid)項目,其目標是業(yè)的商業(yè)架構。在真正實(shí)現商業(yè)應用之前，還需要解處理2005年建成的大型強子對撞機源源不斷產(chǎn)生的決許多問(wèn)題。即便如此，構建全球網(wǎng)格的前景仍是無(wú)PB/s量級實(shí)驗數據。法抗拒的。遠程沉浸這是一種特殊的網(wǎng)絡(luò )化虛擬現實(shí)環(huán)境。它是對現實(shí)或歷史的逼真反映,對高性能計算結中國煤化士算數據密集型計算果或數據庫可視化?！俺两笔侵溉丝梢酝耆谌似渲?3沉浸信息集成0各地的參與者通過(guò)網(wǎng)絡(luò )聚集在同一個(gè)虛擬空間里,既1YHCNMHG可以隨意漫游,又可以相互溝通,還可以與虛擬環(huán)境交16 |科學(xué)|2006年5月(58卷3期)