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“网格?你写错别字了吧?那是‘络’不是‘格’!”
10年前,如果你提起“网格”二字,也许你会遇到以上的善意“纠正”。而10年后的今天如果一个IT从业人员还不能对网格的概念有比较清晰的理解,恐怕只能授人笑柄了。
在CSDN的主页上,对网格的概念做了以下描述: “‘网格’这个名词最早出现在上世纪九十年代中期,被用来表示一种适合于高级科学与工程研究的分布式计算基础设施。网格作为一种数据和计算资源管理的基础设施将为全球的商业、政府、研究、科学和企业提供基础支撑。通过网格,我们可以在多个动态的虚拟组织之间共享资源,协同解决问题。”
“络”将独立的机器和机器后的人们连结起来,数以亿计的网民不停的将网络延伸再延伸。随着信息化社会的步步推进,我们需要从计算机里得到的东西越来越多,网络承担的工作渐渐不再那么简单。汇聚,便成为了不可遏止的势头。
而另一面,全球无数台计算机忙碌的为网络化生存营构着基础元素和营养源。每天都在增长的海量信息迎面扑来,我到底需要什么?在任何一个关键词都可以衍生出无穷尽而无序的内容后,人们开始觉得有些茫然。
于是,“格”出现了。网格的重要特征便是:共享、汇聚、有序、可管理。如果说网络像一张蜘蛛网,充满了不可预控因素,那么在未来的互联网上,网格所拥有的特性将有望让它一统江湖。
如同电力网
一样使用计算资源
那么,网格到底有什么样的特点呢?
和以往的分布式系统一样,网格具有管理分布式资源、完成分布式协同计算的能力,而且网格要求的分布性能与以往相比更加广泛。网格上的资源将不再局限于同一组织内,更多的是面向Internet上的所有资源;网格支持的协同计算除了计算的协同完成和分布合作外,还包括资源的远程使用。这种分布性将更多的是依赖网络的传输和使用网格服务(Grid Service)、Web服务(Web Service)和其他一些协作工具来完成。
和以往的任何系统不一样的是,网格必须支持资源和服务的动态调整和规划。资源和服务的退出不能影响到系统的正常工作,他们的加入必须能立即被发现并且可用。
考虑到经济、商业利益、竞争的关系,未来的网格环境中的系统必然是各种异构的系统,他们或者位于不同的网络体系结构下,或者采用不同的操作平台。网格必须能够支持这些异构系统的通信和交互。
网格服务的虚拟化提供了一种将通用语义行为无缝地映射到本地平台的能力。虚拟化使得我们能够跨平台对于资源进行透明的一致性访问,以及将多个逻辑资源实例映射到同一个物理资源上。
网格中的资源管理将比现在更加智能化,它将能随着计算环境的变化自动地进行调节和适应,将会更加健壮,对于资源的搜索将更能满足用户的实际需求。
未来网格中的资源将不仅仅是计算机硬件,还包括一些特殊设备、贵重仪器,甚至是家用电器。用户访问网格服务使用的工具不再局限于计算机,手机、掌上电脑及其他移动设备都将加入这一行列。计算能力需求较大的任务也可以在本地没有能力解决的情况下使用网格提供的计算能力得以解决而不会再向以前那样一筹莫展。
当然,除此以外,我们还可以节约大量的硬件投入成本。据网格专家金海教授介绍:起步较早的欧洲通过网格实现的计算能力,远远超过美国任何一台超级计算机。
网格的目的,其实并不新颖,Web也是有这个目的,大多数分布式应用也是这个目的。但是网格的环境“动态的跨组织的”就是以前没有遇到的。这也是网格研究新的方向。“如同电力网一样使用计算资源”,这个描述应该是对网格的功能的描述。但是这个描述并非指网格是什么东西。如果一个网格能够解决“动态跨机构的组织中进行资源共享并协同解决问题”,那么“如同电力网一样使用计算资源”这个功能就是可以实现的。
CNGrid和ChinaGrid
在我国,与网格有关的两个关键词是CNGrid(中国国家网格)和ChinaGrid(中国教育科研网格)。
CNGrid是国家863计划“高性能计算机及其核心软件”重大专项的重要组成部分。其建设目标就是建立聚合高性能计算和事务处理能力的新一代信息基础设施的试验床;通过资源共享、协同工作和服务机制,有效支持科学研究、资源环境、先进制造和信息服务等应用;以技术创新,推动国家信息化建设及相关产业的发展。
ChinaGrid是教育部“十五”211工程公共服务体系建设的重大专项。ChinaGrid计划同时作为国家高技术发展计划(863计划)高性能计算重大专项的典型应用,它将充分利用中国教育科研网CERNET和高校的大量计算资源和信息资源,开发相应的网格软件,配合网络计算机(NC)的使用,将分布在教育与科研网上自治的分布异构的海量信息资源集成起来,实现CERNET环境下资源的有效共享,消除信息孤岛,提供有效的服务,形成高水平低成本的计算服务平台,将高性能计算送到教育与科研网用户的桌面上,成为国家科研教学服务的大平台。
从2002年8月开始筹备到2003年1月进入实施阶段,参加ChinaGrid计划的高校已由最初的12所扩展到20所。建设规模涉及全国13个省市,聚合计算能力和存储能力已分别达到20万亿次和130TB。ChinaGrid自主开发的公共支撑平台软件CGSP已经正式发布,作为整个ChinaGrid的网格核心中间件,CGSP提供资源管理、作业调度、数据管理、信息服务和网格安全等核心服务。CGSP符合OGSA架构,在国际上率先支持WSRF规范,具备良好的功能和性能,满足多种应用的需求。在CGSP的支持下,ChinaGrid已初步完成生物信息、图像处理、计算力学、海量信息处理和大学课程在线五类专业应用网格的部署。
如果说生物信息、流体力学之类的字眼在大众看来还有些高处不胜寒,那么对北大网络实验室设计开发的“大学课程在线”,很多人恐怕已经是耳熟能详了。“你可以在任何一台电脑前听全国最高水平的教师授课!”北大网络与信息系统研究所所长李晓明教授介绍说。“而且我们一直坚持这些资源完全免费,也会继续坚持下去。” 如果说网格技术上的优越性更多的体现在高科技计算上,那么,大学课程在线的这种坚持或许在某种意义上真正体现着“网格精神”。
网格精神
网格从作为一个概念提出到如今渐成规模,其发展过程中引来很多质疑。甚至有人认为“网格”这个词的定义,社会意义大于学术意义。而我们目前的网格和分布式网络基本上是换汤不换药,只是在协同工作的计算机数量上有了相当大的提高。
除了对网格定义的争论外,也有人怀疑网格的前景:“几年前英特尔公司倡导了P2P(同位计算)技术的应用。几年过去了没听说P2P的应用像当初所描述的那么充满激情,成功案例的报道几乎没有见过。这是为什么呢?值得网格技术反思,难道是P2P与网格有什么不同吗?技术不同,但目的是一个,重新分配网络资源,P2P的现状可能就是网格的未来。可能没有人能够拿出P2P和网格技术在同样应用环境中的TCO评估结果,即使拿出来了也没有什么实际的意义,因为世界从技术导向走向了需求导向。”
与上述悲观的预测相比,更多人坚持网格是以计算机为载体的网络发展大势所趋。曾经担任过美国总统信息技术顾问委员会主席的Wladawsky Berger,把行将到来的“网格时代”称为计算机技术的“广泛使用期”,相比之下,“网络时代”仅仅被看作是计算机技术的“公众认识期”。
“网格最终应该是一种公共事业”——由网格应用服务商提供服务,这种服务与电话、电力、水、煤气并列,被称为“第五公用设施”——IBM中国研究及开发部总经理王玮博士如是说。
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