網(wǎng)格計(jì)算的概念
網(wǎng)格計(jì)算也許是個新名詞，但對于電腦科學(xué)領(lǐng)域來說，并非一個全新的技術(shù)。我們可以追溯到十多年前，電腦發(fā)展有兩個流派:一派是超級電腦，像“CRAY1”(克雷一號)之類的超級電腦，雖然運(yùn)算速度很快，但造價也極髙，不是一般企業(yè)可以負(fù)擔(dān)得起的;另外一派的髙速運(yùn)算就提出，利用分散式的方式將需要大量運(yùn)算的工作，分給很多電腦一同運(yùn)算，再將計(jì)算完的結(jié)果送回來。這樣便能把很多需要運(yùn)算的問題，利用多個電腦來協(xié)助運(yùn)算了。如基因排列、撞擊模擬、氣象預(yù)測等，都可以利用這樣的方式來完成。
20世紀(jì)90年代提出的網(wǎng)格運(yùn)算概念，是基于網(wǎng)格問題的求解。網(wǎng)格計(jì)算是在動態(tài)的環(huán)境下協(xié)調(diào)資源分享與問題解決能力，利用互聯(lián)網(wǎng)或?qū)Ｓ?*** 把地理上廣泛分布的各種計(jì)算資源互連在一起，構(gòu)成虛擬的整合應(yīng)用環(huán)境，這些計(jì)算資源包括超級計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)集群、存儲系統(tǒng)和可視化系統(tǒng)等。在必要的時候，這項(xiàng)技術(shù)還可以有選擇地將計(jì)算資源作為單獨(dú)、統(tǒng)一的計(jì)算資源來處理。研究人員可突破空間障礙，透過共享的虛擬組織，彈性地建立各種議題和有效的合作機(jī)制，并解決更大尺度的問題。
網(wǎng)格運(yùn)算的目的是善用伺服器能量，利用大量的閑置伺服器運(yùn)算能力從事更多的工作，包括IBM、Microsoft、Sun等公司已開始將網(wǎng)格運(yùn)算加入到商用系統(tǒng)中。由于IBM、Sim具有自己的伺服器與作業(yè)系統(tǒng)，IBM早已投人許多的人力加入開發(fā)；Sun則收購Gridware公司以加快Grid Computing的研發(fā)步伐。Microsoft則宣布支援最主要的網(wǎng)格運(yùn)算組織的Globus Project，在.Net服務(wù)與WindowsXP作業(yè)系統(tǒng)中提供 Grid Computing的ToolKit，以便于提供商業(yè)網(wǎng)格運(yùn)算服務(wù)。
在網(wǎng)格計(jì)算中，首先要査清網(wǎng)格里所有可用的資源，比如可供訪問的主機(jī)、空置的處理能力、資料庫里可供使用的資料、共用的應(yīng)用程序、共用主機(jī)采用的操作系統(tǒng)等。用戶提交的任務(wù)要由系統(tǒng)來分配資源并控制其運(yùn)行，包括將其分配到哪些主機(jī)上運(yùn)行、調(diào)用哪些資料、啟動何種應(yīng)用程序、何時開始運(yùn)行等。這樣，網(wǎng)格計(jì)算至少需要具備三種基本功能: 任務(wù)管理、任務(wù)調(diào)度和資源管理。任務(wù)管理指用戶通過該功能向網(wǎng)格提交任務(wù)、為任務(wù)指定所需資源、刪除任務(wù)并監(jiān)測任務(wù)的運(yùn)行狀態(tài)。任務(wù)調(diào)度指用戶提交的任務(wù)由該功能按照任務(wù)的類型、所需資源、可用資源等情況安排運(yùn)行日程和策略。資源管理指確定并監(jiān)測網(wǎng)格資源狀況，收集任務(wù)運(yùn)行時的資源占用資料。根據(jù)馬森大學(xué)的研究，網(wǎng)格計(jì)算可分為集中式任務(wù)管理系統(tǒng)、分散式任務(wù)管理系統(tǒng)、分散式作業(yè)系統(tǒng)、參量分析、資源監(jiān)測/預(yù)測，以及分散式計(jì)算界面等幾類，現(xiàn)有的網(wǎng)格計(jì)算技術(shù)方案主要集中在之一、二類。屬于集中式任務(wù)管理系統(tǒng)的有Sun公司的Grid Engine、LSF、PBS等;屬于分散式任務(wù)管理系統(tǒng)的有Globus、Legion和NetSolve等。集中式系統(tǒng)由一臺電腦統(tǒng)一調(diào)度任務(wù)，分散式系統(tǒng)任務(wù)的載入和運(yùn)行控制由網(wǎng)格中各臺電腦自行完成。
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Globus是美國Argonne國家實(shí)驗(yàn)室的研發(fā)項(xiàng)目，全美有12所大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)參與了該項(xiàng)目。Globus對資源管理、安全、資訊服務(wù)及資料管理等網(wǎng)格計(jì)算的關(guān)鍵理論進(jìn)行研究，開發(fā)能在各種平臺上運(yùn)行的網(wǎng)格計(jì)算工具軟體，幫助規(guī)劃和組建大型的網(wǎng)格試驗(yàn)平臺，開發(fā)適合大型網(wǎng)格系統(tǒng)運(yùn)行的大型應(yīng)用程式。Toolkit是Globus最重要的成果，其之一版在1999年推出，Toolkit源代碼開放，任何人都可以從其網(wǎng)站上下載。目前,Globus的技術(shù)已在NASA網(wǎng)格、歐洲資料網(wǎng)格、美國國家技術(shù)網(wǎng)格(NTG)等8個專案中得到應(yīng)用。通常，網(wǎng)格計(jì)算著眼于大型應(yīng)用專案，按照Globus的觀點(diǎn)，大型應(yīng)用專案應(yīng)該由許多組織協(xié)同完成，共同形成一個“虛擬組織”，各組織擁有的計(jì)算資源在虛擬組織里共用。
按Globus的定義，所有共用的實(shí)體都是資源，電腦、記憶體、資料、軟體等是資源，分散式檔系統(tǒng)、緩沖池等也是資源。在Globus看來，現(xiàn)有的共用方案，比如互聯(lián)網(wǎng)、B2B、ASPS、SSPS、Java、CORBA、DCE等，或者在共用配置的靈活性上，或者在共用資源種類上不能完全滿足虛擬組織的需要。同時，Globus并不試圖取代現(xiàn)有技術(shù)，而是希望在現(xiàn)有技術(shù)之上建立更髙層次的共用。從技術(shù)的角度看，共用是資源或?qū)嶓w間的互操作，比如用甲電腦的What-If分析程式調(diào)用乙電腦的資料庫。Globus認(rèn)為， *** 環(huán)境下的互操作意味著需要開發(fā)一套通用協(xié)定，用來描述消息的格式和消息交換的規(guī)則。在協(xié)定之上，需要開發(fā)一系列服務(wù)，這與建立在TCP/IP協(xié)議上的Web服務(wù)原理相同。在服務(wù)中要定義API，基于這些API再構(gòu)建軟體發(fā)展工具(SDK)。
來源：開源地理空間基金會中文分會
來源鏈接：https://www.osgeo.cn/post/1e362
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