网格技术发展与运用
蔡青1 张艳2
1上海理工大学光学与电子信息工程学院  上海  200093
2上海理工大学计算机工程学院          上海  200093
摘要  本文从网格的定义谈起，介绍了网格计算发展中的关键技术问题，分析了网格协议Globus体系结构,介绍了最新发展的开放网格服务架构OGSA并对网格技术发展作了展望。
关键词  网格   协议Globus  OGSA  
1  引    言
二十世纪六十年代末,人类采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.到了九十年代初,万维网应运而生. 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.网格技术正是在此背景之下出现,并且正在逐渐地由一个新兴名词转变成为运用于商业、科研、医药等各行业的技术产物。

 
2 网格定义及现状
   网格一词译自英文单词“Grid”，是把整个因特网整合成一台巨大的超级计算机，实现计算资源、存储资源、数据资源、信息资源、知识资源、专家资源的全面共享，其规模可以大到某个洲，小到企事业内部、局域网、甚至家庭和个人。
目前，在复杂科学计算领域中仍然以超级计算机作为主宰，但是由于其造价极高，通常只被用于航天局、气象局这样的国家级部门。网格计算（Grid Computing）作为一种新的计算模式，其低廉的造价和超强的数据处理能力倍受青睐。目前很多大公司开始投入其中，如“蓝色巨人”IBM正在构筑一项名为“Grid Computing”的计划，旨在通过因特网，向每一台个人电脑提供超级的处理能力。 2001年11月，Sun推出了Sun Grid Engine企业版软件的β版，旨在促进网格计算的发展。
3  网格计算
3.1网格计算的优势
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”，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”.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。
实际上，网格计算是分布式计算（Distributed Computing）的一种，参与工作的是计算机网络，显然这种方式较以往的以个人计算机为单位的计算方式相比将具有更加强大的数据处理能力。充分利用网上的闲置处理能力则是网格计算的又一个优势，网格计算模式首先把要计算的数据分割通常实现的软件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。只要位于某个节点的计算机的用户不使用计算机时，屏保程序就会工作，来调动闲置计算能力。
3.2网格计算的技术关键
3.2.1网格计算三种基本功能
网格计算至少需要具备三种基本功能：任务管理、任务调度和资源管理。
任务管理。用户提交任务、为任务指定所需资源、删除任务并监测任务运行状态。
任务调度。用户提交的任务由该功能按照任务类型、所需资源、可用资源等安排运行日程和策略。
资源管理。确定并监测网格资源状况，收集任务运行时的资源占用数据。
3.2.2网格计算的技术难点
为实现网格计算的目标，必须重点解决三个问题，这三个问题也是目前因特网普遍存在的问题。
⑴异构性。由于网格由分布在广域网上不同管理域的各种计算资源组成，怎样实现异构机器间的合作和转换是首要问题。
⑵可扩展性。要在网格资源规模不断扩大、应用不断增长的情况下，不降低性能。
⑶动态自适应性。当某一资源出现故障或失败的可能性较高时，资源管理必须能动态监视和管理网格资源，从可利用的资源中选取最佳资源服务。
3.3网格计算协议
就像TCP/IP协议是Internet的核心一样，构建网格计算也需要对标准协议和服务进行定义。迄今为止，网格计算还没有正式的标准，但在核心技术上，相关机构与企业已达成一致：由美国Argonne国家实验室与南加州大学信息科学学院(ISI)合作开发的Globus Toolkit已成为网格计算事实上的标准，包括Entropia、IBM、Microsoft、Compaq、Cray、SGI、Sun、Veridian、Fujitsu、Hitachi、NEC在内的12家计算机和软件厂商已宣布将采用Globus Toolkit。作为一种开放架构和开放标准基础设施，Globus Toolkit提供了构建网格应用所需的很多基本服务，如安全、资源发现、资源管理、数据访问等。目前所有重大的网格项目都是基于Globus Tookit提供的协议与服务建设的。
3.4. 网格计算实例——Globus的体系结构
3.4.1 Globus的结构和功能
Globus的网格计算协议建立在互联网协议之上，以互联网协议中的通信、路由、名字解析等功能为基础。Globus的协议分为五层：构造层、连接层、资源层、汇集层和应用层。每层都有自已的服务、API和SDK，上层协议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调用操作系统。如图1示。
 

  1 2 3