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論文關鍵詞：網格計算資源共享

論文摘要：網格計算越來越被人們所提起，并作為一種分布式計算體系結構日益流行，它非常適合企業計算的需求。很多領域都正在采用網格計算解決方案來解決自己關鍵的業務需求。本文介紹了網格計算的基本概念、發展過程和未來的一些發展趨勢。

0引言

二十世紀六十年代末，人類采用信息包傳輸和開放式整體結構技術，組建了ARPAnet，從而誕生了Internet。到了九十年代初，萬維網應運而生。隨著人們日常工作遇到的商業計算越來越復雜，人們越來越需要數據處理能力更強大的計算機。網格技術正是在此背景之下出現，并且正在逐漸地由一個新興名詞轉變成為運用于商業、科研、醫藥等各行業的技術產物。

1網格介紹

1.1網格的概念

網格計算日前成為IT界人士討論的熱門話題。打個比喻，一面鏡子反射的陽光能量有限，但是眾多鏡子“集群”在一起，反射的能量就很大了?，F今，很多領域需要強大的計算能力，但是卻沒有能力配備足夠高端的服務器。于是，人們將思路放到了“集腋成裘”上，這引發了“網格計算”這一概念的出現。簡單說，網格計算是伴隨著互聯網技術而迅速發展起來的，是專門針對復雜科學計算的新型計算模式。這種計算模式是利用互聯網把分散在不同地理位置的電腦組成一個“虛擬的超級計算機”，其中每一臺參與計算的計算機就是一個"節點"，而整個計算是由成千上萬個“節點”組成的“一張網格”，所以這種計算方式叫網格計算（GridComputing）。也就是說網格計算就是指將多個計算機組成網格狀網絡，“模擬實現高性能計算機”的技術。假如有一項業務使用1GHzCPU需要3分鐘的處理時間。如果網絡中有3臺安裝了同樣CPU的計算機，我們把這項業務分成3等分，然后分別交給每臺計算機進行處理，那么簡單地計算一下就會知道其處理時間將縮短到1分鐘。這就是網格計算的基本思路。

1.2網格和電力網

為了更好地理解網格計算，我們先看看另外一種“格子”——電力網是如何工作的。可以說，電力網的模式是網格努力的方向。在打開電燈的時候，幾乎沒人考慮他所用的電能是從哪個發電廠來的。

互聯網的情形如何呢？人們獲取信息的時候，并不是直接從互聯網本身獲取，而是必須告訴計算機去訪問某一個特定的網站——這就好比，我們在打開電燈之前，先告訴它我們需要從哪一個電站獲得電能一樣。網格的目標，就是讓人們使用網絡資源像用電一樣簡單，你不需要知道為你提供服務的計算機來自哪里，而且，一旦某個服務器流量劇增，可以憑借網上數以萬計的計算機來對其進行有效的負載分擔，這就是網格的發展方向之一。

電力網格網格的區別如表一所示：

電力網

網格

發電廠

高性能中心

發電機

計算機

電能

信息、知識、交易

水能、風能、火能、核能等原始能源

數據庫、傳感器、貴重設備等數據源

輸電線網

廣域網、城域網、局域網

電力調配系

網格系統軟件和中間件、網絡緩存和負載平衡器等硬

動力電、照明電、家用電器等電力應用

科學計算、電子商務、信息服務等網格應用

各種電器

網格終端設備

表一

1.3網格和因特網

用簡單的話講，網格是高性能計算機、數據源、因特網三種技術的有機組合和發展，它與因特網相比具有高性能、一體化、知識生產、資源共享等技術優點。

如果說高性能只是反映了網格和因特網數量上的區別，那么網格的知識生產特性就反映了質的區別。因特網本身不創造或生產知識。人們都是先把信息或者是知識用其他方式生產出來以后，再“放到網上”，供用戶查找。網格則能根據用戶的要求自動地生產知識。在知識生產的過程中，高性能計算機將起到關鍵的作用。它把從數據源（傳感器、貴重設備、數據庫、信息庫等等）得到的原始數據，運行特定的程序加工成信息和知識。網格可以自動地找到高性能計算機、程序軟件和數據源。一個網格有多臺分布在全國各地的高性能計算機，稱為網格結點。

2網格計算

2.1網格計算的優勢

網格計算是伴隨著互聯網而迅速發展起來的，專門針對復雜科學計算的新型計算模式。這種計算模式是利用互聯網把分散在不同地理位置的電腦組織成一個“虛擬的超級計算機”，每一臺參與計算的計算機就是一個結點，而整個計算是由成千上萬個結點組成的“一張網格”。這樣組織起來的“虛擬的超級計算機”有兩個優勢，一個是數據處理能力超強；另一個是能充分利用網上的閑置處理能力。實際上，網格計算是分布式計算（DistributedComputing）的一種，參與工作的是計算機網絡，顯然這種方式較以往的以個人計算機為單位的計算方式相比將具有更加強大的數據處理能力。充分利用網上的閑置處理能力則是網格計算的又一個優勢，網格計算模式首先把要計算的數據分割通常實現的軟件是一個預先編制好的屏幕保護程序，然后不同結點的計算機可以根據自己的處理能力下載一個或多個數據片斷和這個屏幕保護程序。只要位于某個結點的計算機的用戶不使用計算機時，屏保程序就會工作，來調動閑置計算能力。

2.2網格計算功能和性能

第一，網格的互聯網絡比因特網具有更大的帶寬。歐美的網格計劃都會使用更高速度的主干網。

第二，網格上將有更多高性能計算機，因此網格的計算速度、數據處理速度可以大幅度提高。

第三，網格的體系結構將比因特網更能有效地利用這些資源。

第四，網格將促進更多、更大的網上社區的出現。這些相互聯結的社區最終構成一個龐大的網格社區，把我們地球上所有公民聯為一體。根據網絡的麥特考夫定律，網格的價值與網格用戶數的平方成正比。

3網格技術的應用

對于一項技術來說，其出發點和落腳點都應該指向應用。以應用推動網格發展也是我們國家發展網格技術的一個指導思路。事實上，網格技術的應用離我們的生活并不遙遠，在我們社會生活的各個領域、各個層面都活躍著網格技術的身影。

3.1學科研究

網格技術的出現，最大程度地提高了現有網絡計算資源的利用率。目前，利用網格提高現有資源利用率主要有兩種辦法。

一是利用網格技術可以將各個實驗室的超級計算機連接起來，形成一個“強強聯合”的超級信息處理中心。

另外一種方式就是通過互聯網，利用互聯網個人用戶的閑置計算機，進行科學研究。

3.2企業信息處理

網格專家為我們描繪的是這樣的一幅畫面：等網格的觸角深及到互聯網的每一個角落時，我們從互聯網獲得網格的運算資源就會像我們從電網上獲取電力那么簡單，我們只需要支付少量費用，就可以租用這臺“超級信息處理中心”為我們工作。這對于信息處理需求大的企業來講，無疑是個福音。現在很多企業為了保證其業務不間斷地運轉，大多部署了價格不菲的大型IT系統，這些IT設備除了在少數的業務高峰時間可以得到充分利用外，大部分時間都是閑置的，這些閑置資源無疑導致了企業運行成本的增加。一個強大的可租用虛擬系統，可以讓用戶完成以前難以承擔的任務，其生產成本卻不會有明顯的增長。

3.3電子政務

網格技術可以整合和管理分散在各部門的信息化資源，實現各個政府部門之間數據的無縫交換，消除“信息孤島”，打破電子政務資源共享的瓶頸；另一方面，網格技術的分布式工作模式，可以有效地實現在網絡虛擬環境下的協同辦公，提高政府的工作效率、增強為公眾服務的能力。

3.4個人娛樂

隨著互聯網的發展，網絡視頻點播與在線游戲已經成為個人娛樂重要的一環。使用網格可以為游戲開發商和服務供應商提供可擴展的、高彈性的基礎設施以運行大型多人游戲。利用了網格技術自恢復特性，能夠無縫隙地將所玩的游戲轉到最近的可用服務器上，實現了用戶資源的統一調動、統一保存，極大提高了游戲運行和服務的可擴充性。而對于個人用戶來說，網格服務器則意味著更安全、更快捷的游戲體驗。

網格技術有望使虛擬現實技術走向平民化。由于運行虛擬現實技術所需要的計算資源太過于龐大，目前虛擬現實技術只用于飛行員、宇航員等的訓練工作，普通個人根本無法享受這一技術帶來的娛樂體驗。利用網格這種造價低廉而數據處理能力超強的計算模式，可以將虛擬現實技術運用于網絡游戲中，讓參與游戲的人可以真切地感受虛擬環境所帶來的游戲快感。毫無疑問，如果這一技術移植成功，將對目前的網絡游戲起革命性的變化。

4網格計算的發展趨勢

隨著網格計算的發展，也有人把它看成是未來的互聯網技術。國外媒體常用“下一代互聯網”、“互聯網2”、“下一代Web”等詞語來稱呼與網格相關的技術。企業界用的名字就更多了，包括內容分發、服務分發、電子服務、實時企業計算、分布式計算、P2P計算、Web服務等。這些名詞所代表的技術有一個共同點，即將互聯上的資源整合成一臺超級服務器，有效地提供內容服務、計算服務、存儲服務等。網格計算的興起將改變傳統的Client/Server和Client/Cluster結構，形成新的Pervasive/Grid（普適計算/網格計算）體系結構。在這種結構中，客戶端是各種各樣的上網設備，而連在網上的各種服務器將組成單一的邏輯上的網格。

據專家預測，網格計算作為信息產業的新熱點，將是近期內解決如高能物理實驗、破解基因代碼等數據量極大的科學工程計算問題最直接和最有效的途徑。隨著網格計算技術的進一步發展以及服務提供商的共同努力，網格計算將會應用于更廣闊的領域及行業。網格計算的發展勢必成為互聯網的又一次革命，對計算機網格技術的應用以及其它產業的發展將產生巨大而深遠的影響。

參考文獻：

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[5]IBM網格計算概述./cn/grid/index.shtml

[6]網格計算應用逐漸升溫./market/200204/04084.asp