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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。關(guān)于阿基米德的傳說中，他指揮敘拉古城居民用眾多鏡子反射陽光燒毀了入侵的羅馬帝國戰(zhàn)艦，這就是一個(gè)極好的例子�，F(xiàn)今，很多領(lǐng)域需要強(qiáng)大的計(jì)算能力，但是卻沒有能力配備足夠高端的服務(wù)器。于是，人們將思路放到了“集腋成裘”上，這引發(fā)了“網(wǎng)格計(jì)算” 這一概念的出現(xiàn)。
網(wǎng)格計(jì)算（Grid Computing）的由來是因?yàn)檫@種計(jì)算方式像格子一樣的體系結(jié)構(gòu)。它試圖將過剩的計(jì)算能力以及其它閑置的IT資源聯(lián)系起來，以供應(yīng)給那些在一定時(shí)間內(nèi)需要高性能計(jì)算能力的部門。2002年11月，日本國家高級(jí)工業(yè)科技研究所從日本向美國發(fā)送數(shù)據(jù)，速度高達(dá)707Mbps——在1萬公里以上的距離之間以如此高的速度傳送數(shù)據(jù)，這在世界上尚屬首次，此次試驗(yàn)就是通過網(wǎng)格系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的。
簡單地講，網(wǎng)格是把互聯(lián)網(wǎng)上的眾多計(jì)算資源整合成一臺(tái)虛擬的超級(jí)計(jì)算機(jī)，將以CPU為主的各種資源“擰成一股繩”，實(shí)現(xiàn)各種資源的全面共享。當(dāng)然，網(wǎng)格并不一定非要跨越國界，也可以構(gòu)造地區(qū)性的網(wǎng)格，如城市網(wǎng)格、企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)格、局域網(wǎng)網(wǎng)格，甚至家庭網(wǎng)格等等——網(wǎng)格的根本特征，不是它的規(guī)模，而是資源共享。
隨著網(wǎng)格計(jì)算的發(fā)展，也有人把它看成是未來的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。國外媒體常用“下一代互聯(lián)網(wǎng)”、“互聯(lián)網(wǎng)2”、“下一代Web“等詞語來稱呼與網(wǎng)格相關(guān)的技術(shù)。企業(yè)界用的名字就更多了，包括內(nèi)容分發(fā)、服務(wù)分發(fā)、電子服務(wù)、實(shí)時(shí)企業(yè)計(jì)算、分布式計(jì)算、P2P計(jì)算、Web服務(wù)等。這些名詞所代表的技術(shù)有一個(gè)共同點(diǎn)，即將互聯(lián)上的資源整合成一臺(tái)超級(jí)服務(wù)器，有效地提供內(nèi)容服務(wù)、計(jì)算服務(wù)、存儲(chǔ)服務(wù)等。
網(wǎng)格vs電力網(wǎng)
為了更好地理解網(wǎng)格計(jì)算，我們先看看另外一種“格子”—電力網(wǎng)—是如何工作的�？梢哉f，電力網(wǎng)的模式是網(wǎng)格努力的方向。在打開電燈的時(shí)候，幾乎沒人考慮他所用的電能是從哪個(gè)發(fā)電廠來的。
互聯(lián)網(wǎng)的情形如何呢？人們獲取信息的時(shí)候，并不是直接從互聯(lián)網(wǎng)本身獲取，而是必須告訴計(jì)算機(jī)去訪問某一個(gè)特定的網(wǎng)站—這就好比，我們?cè)诖蜷_電燈之前，先告訴它我們需要從哪一個(gè)電站獲得電能一樣笨拙。網(wǎng)格的目標(biāo)，就是讓人們使用網(wǎng)絡(luò)資源像用電一樣簡單。而且，值得注意的是，一旦某家工廠用電量激增，可以憑借電網(wǎng)上為數(shù)眾多的電廠有效分解這一負(fù)擔(dān)—如果這家工廠不采用電網(wǎng)供電，而是單獨(dú)使用自己的發(fā)電機(jī)工作，恐怕將自己的發(fā)電機(jī)“累瘋”了也“難以為繼”。電力網(wǎng)上有效解決負(fù)載平衡的經(jīng)驗(yàn)，也是網(wǎng)格的發(fā)展方向之一。
理解了電力網(wǎng)模式，就易于理解網(wǎng)格計(jì)算能夠提高企業(yè)計(jì)算機(jī)利用率的問題了。許多企業(yè)每年在信息技術(shù)方面的投入都相當(dāng)巨大，但是仍然不能滿足工作的需要。在有的單位，配備了幾百臺(tái)計(jì)算機(jī)，但是在高峰期，即便一千臺(tái)電腦也遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠用。而一旦設(shè)計(jì)結(jié)束，大量的電腦又會(huì)閑置無用。
事實(shí)上，我們現(xiàn)在還沒有實(shí)現(xiàn)資源層面的共享，只有信息的傳輸，所以會(huì)出現(xiàn)如此的“尷尬”。在理想的網(wǎng)格世界，成千上萬臺(tái)服務(wù)器的閑置時(shí)間可予以利用，可以租給需要大量計(jì)算能力的人。與對(duì)等網(wǎng)絡(luò)、集群式超級(jí)計(jì)算機(jī)以及尋覓外星生命的SETI@home項(xiàng)目不同，網(wǎng)格計(jì)算的獨(dú)特之處在于,能夠允許多個(gè)用戶同時(shí)工作，而非將所有計(jì)算能力集中于單一任務(wù)上。
各領(lǐng)風(fēng)騷二十年
網(wǎng)格計(jì)算不是未來派的概念，它已經(jīng)是實(shí)際的應(yīng)用。加拿大平臺(tái)計(jì)算公司首席技術(shù)官Songnian Zhou對(duì)于網(wǎng)格的前景十分看好。他認(rèn)為：第一代處理方式（大型主機(jī)集中式處理）從上個(gè)世紀(jì)六十年代開始蓬勃發(fā)展了二十年，第二代計(jì)算模式（C/S模式）從上個(gè)世紀(jì)八十年代涌現(xiàn)至今也有了二十年。今天，我們已經(jīng)看到，網(wǎng)格計(jì)算在商業(yè)界已經(jīng)出現(xiàn)了一些成功的應(yīng)用；尚處于起步階段的網(wǎng)格計(jì)算這種企業(yè)信息系統(tǒng)第三代處理方式，估計(jì)也能至少使用20年。高端存儲(chǔ)、分布式資源負(fù)載管理、協(xié)同工作、數(shù)據(jù)挖掘等領(lǐng)域，業(yè)已成為網(wǎng)格計(jì)算初試牛刀的戰(zhàn)場。
推動(dòng)與制約
軟件和硬件產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，讓網(wǎng)格技術(shù)逐步完善，并走向現(xiàn)實(shí)；然而，網(wǎng)格思想的提出，也給軟件和硬件產(chǎn)業(yè)提出嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。
實(shí)現(xiàn)信息服務(wù)網(wǎng)格應(yīng)用的關(guān)鍵在于網(wǎng)格管理軟件。網(wǎng)格管理軟件在操作系統(tǒng)之上，可以看成是一種中間件。在應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)化的時(shí)代，單機(jī)操作系統(tǒng)的地位已經(jīng)降低，網(wǎng)格管理軟件實(shí)際上是更高層次的網(wǎng)格操作系統(tǒng)，其核心技術(shù)主要是一體化的信息平臺(tái)、語義網(wǎng)站、智能代理和知識(shí)本體等技術(shù)。
網(wǎng)格技術(shù)的逐步成熟，存在幾個(gè)主要的推動(dòng)力量，分別是需求、技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)三個(gè)方面。
需求:企業(yè)要求互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用要有非常強(qiáng)健的基礎(chǔ)設(shè)施，比如可靠性、可伸縮性和安全性等。客戶希望有多種的實(shí)現(xiàn)方式，無論是分布式、集中式，或者是客戶自己要經(jīng)營，或是外包經(jīng)營，這些客戶希望能夠自己來決定。不但是這樣，他們希望一旦作了決定之后，要從一個(gè)方式改到另一個(gè)方式是很容易的。現(xiàn)在，IT系統(tǒng)越來越復(fù)雜,如何使其管理成本降到最低呢？所有的這些使得網(wǎng)格計(jì)算的市場需求日益成熟。
技術(shù)：從這十幾年的發(fā)展來看，無論是CPU、存儲(chǔ)、帶寬都有非常大數(shù)量級(jí)的改進(jìn)，跟十幾年前不可同日而語。技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)能夠讓我們推動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)入到一個(gè)新的時(shí)代。
標(biāo)準(zhǔn)：這是最重要的。分布在眾多地點(diǎn)的不同計(jì)算資源要進(jìn)行動(dòng)態(tài)整合，節(jié)點(diǎn)之間的互操作不可避免，這就需要有一系列的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)中間件去規(guī)范用戶與資源之間的協(xié)同、建立、管理和挖掘共享關(guān)系。借助標(biāo)準(zhǔn)推行，以及協(xié)同與合作，互聯(lián)網(wǎng)必將進(jìn)入到網(wǎng)格的時(shí)代。
當(dāng)然，網(wǎng)格的發(fā)展還有很多制約因素。為了促進(jìn)網(wǎng)格計(jì)算的廣泛應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)讓用戶隨心所欲地共享網(wǎng)格計(jì)算中的各種資源，還必須考慮以下問題：
網(wǎng)格計(jì)算的興起將改變傳統(tǒng)的Client/Server和Client/Cluster結(jié)構(gòu)，形成新的Pervasive/Grid（普適計(jì)算/網(wǎng)格計(jì)算）體系結(jié)構(gòu)。在這種結(jié)構(gòu)中，客戶端是各種各樣的上網(wǎng)設(shè)備，而連在網(wǎng)上的各種服務(wù)器將組成單一的邏輯上的網(wǎng)格（Grid）。
在這種理念里，服務(wù)器的瓶頸不再是CPU和存儲(chǔ)器，而是I/O子系統(tǒng)（I/O是輸入輸出的簡稱）——高性能的I/O子系統(tǒng)將是網(wǎng)格時(shí)代的一個(gè)主要研究方向。這是因?yàn)椋诰W(wǎng)格的應(yīng)用中，由于信息資源的需求與供給都在動(dòng)態(tài)變化而且分布在各個(gè)不同的位置，完成用戶要求的一項(xiàng)服務(wù)可能要調(diào)用不同節(jié)點(diǎn)的服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫或者軟件，因此對(duì)服務(wù)器的響應(yīng)時(shí)間、網(wǎng)絡(luò)的帶寬。特別是網(wǎng)格管理軟件的復(fù)雜性與靈活性以及網(wǎng)絡(luò)上各種設(shè)備的互操作性都有很高的要求。
此外，要進(jìn)一步解決人機(jī)通信的問題，還要解決網(wǎng)格上資源共享中的知識(shí)產(chǎn)權(quán)問題，以及要保障網(wǎng)格計(jì)算的安全性。
摘自《中國計(jì)算機(jī)用戶》
