网格计算
网格计算文档
网格计算1. 简介网格计算是指利用计算机集群或分布式计算环境进行大规模计算和数据处理的一种技术。
它通过将任务分解成多个小任务，并将这些小任务分布到计算资源丰富的多个计算节点上，从而达到分布式运算和并行计算的目的。
网格计算可以显著提高计算效率和数据处理能力，适用于科学研究、工程计算、大数据分析等各个领域。
2. 网格计算的特点•分布式资源利用：网格计算利用分布式计算资源，包括计算节点、存储节点和网络节点，可以跨越多个物理地域进行计算和数据处理。
这种资源的集中和协调使用可以提高计算能力和数据处理效率。
•任务划分和调度：网格计算通过将大任务分解成多个小任务，并通过任务调度算法，将这些小任务分布到不同的计算节点上进行并行处理。
任务划分和调度需要考虑计算节点的负载平衡和通信开销，以最大限度地提高整个计算过程的效率。
•异构计算环境：网格计算环境中的计算节点通常是异构的，具有不同的硬件配置和性能特征。
因此，在任务划分和调度时需要考虑不同计算节点的计算能力和通信带宽，以充分利用各个计算节点的资源，提高整个计算过程的效率。
•灵活性和可扩展性：网格计算环境的设计具有很好的灵活性和可扩展性。
可以根据需求增加或减少计算节点的数量，以适应不同规模的计算需求。
同时，可以根据任务的特点和资源的分布做动态的任务分配和调度，以充分利用计算节点的资源。
•安全性和可靠性：网格计算环境需要保证计算任务的安全性和可靠性。
通过合理的权限管理和身份验证，确保只有授权用户能够访问计算资源。
同时，通过冗余备份和错误恢复机制，保证计算任务的可靠性和持久性。
3. 网格计算的应用领域3.1 科学研究网格计算在科学研究中具有广泛的应用。
科学家可以利用网格计算环境进行大规模的数据处理和模拟实验，从而加快科学研究的进程。
例如，在高能物理中，通过利用网格计算，可以对大型对撞机的实验数据进行处理和分析，以验证理论模型和寻找新的粒子。
3.2 工程计算在工程领域，网格计算可以用于模拟和优化复杂的工程问题。
网格计算
网格计算网格计算即分布式计算，是一门计算机科学。
它研究如何把一个需要非常巨大的计算能力才能解决的问题分成许多小的部分，然后把这些部分分配给许多计算机进行处理，最后把这些计算结果综合起来得到最终结果。
最近的分布式计算项目已经被用于使用世界各地成千上万志愿者的计算机的闲置计算能力，通过因特网，您可以分析来自外太空的电讯号，寻找隐蔽的黑洞，并探索可能存在的外星智慧生命；您可以寻找超过1000万位数字的梅森质数；您也可以寻找并发现对抗艾滋病毒更为有效的药物。
用以完成需要惊人的计算量的庞大项目。
目录分布式计算实践证明是的确可行的中国分布式总站及论坛参与分布式计算专业定义优点1工作原理网格计算优势1网格计算环境分布式计算分布式计算是利用互联网上的计算机的CPU 的闲置处理能力来解决大型计算问题的一种计算科学。
随着计算机的普及，个人电脑开始进入千家万户。
与之伴随产生的是电脑的利用问题。
越来越多的电脑处于闲置状态，即使在开机状态下CPU的潜力也远远不能被完全利用。
我们可以想象，一台家用的计算机将大多数的时间花费在“等待”上面。
即便是使用者实际使用他们的计算机时,处理器依然是寂静的消费，依然是不计其数的等待（等待输入，但实际上并没有做什么）。
互联网的出现, 使得连接调用所有这些拥有限制计算资源的计算机系统成为了现实。
网格计算覆盖范围那么，一些本身非常复杂的但是却很适合于划分为大量的更小的计算片断的问题被提出来，然后由某个研究机构通过大量艰辛的工作开发出计算用服务端和客户端。
服务端负责将计算问题分成许多小的计算部分，然后把这些部分分配给许多联网参与计算的计算机进行并行处理，最后将这些计算结果综合起来得到最终的结果。
实践证明是的确可行的当然，这看起来也似乎很原始、很困难，但是随着参与者和参与计算的计算机的数量的不断增加, 计算计划变得非常迅速，而且被实践证明是的确可行的。
目前一些较大的分布式计算项目的处理能力已经可以达到甚而超过目前世界上速度最快的巨型计算机。
网格计算核心技术第3章
02 网格计算核心技术
资源管理技术
资源发现
通过资源注册、查询和定位机制，使网格用户能 够发现可用的计算资源，为任务调度提供依据。
资源调度
根据任务需求和资源特性，进行资源的分配和调 度，实现资源的优化利用。
资源监控
对网格中各种资源的状态进行实时监控，确保资 源的可用性和可靠性。
任务管理技术
任务分解
算资源利用。
云计算和网格计算在服务模式上 有很大的相似性，两者的融合将 有助于推动计算技术的发展和应
用。
物联网与网格计算的结合
物联网产生的大量数据需要网格计算进行分布式处理和分析，以挖掘出有价值的信 息。
网格计算可以为物联网提供数据存储、处理和分析的服务，促进物联网的应用和发 展。
物联网的传感器网络和网格计算的分布式计算技术可以相互补充，提高计算效率和 数据处理能力。
公共服务
03
将网格计算系统应用于公共服务领域，如数字图书馆、远程教
育等。
04 网格计算未来发展
云计算与网格计算的融合
云计算为网格计算提供了更强大 的计算能力和存储资源，使得网 格计算能够处理更大规模的问题
和数据。
云计算的虚拟化技术可以与网格 计算的任务调度和资源管理技术 相结合，实现更高效、灵活的计
网格计算核心技术第3章
contents
目录
• 网格计算概述 • 网格计算核心技术 • 网格计算系统实现 • 网格计算未来发展
01 网格计算概述
网格计算的定义
• 网格计算是一种利用互联网和现代通信技术，将地理上分布的、 异构的计算资源（包括硬件、软件和数据等）集成为一个虚拟 的、全局的、可动态扩展的计算能力池，以实现资源共享、协 同工作、按需服务的计算模式。
网格计算
网格计算一、网格计算的定义网格，是一个集成的计算与资源环境。
它能够充分吸纳各种计算资源，并将其转化成为一个随处可得的、可靠的、标准的，同时还是经济的计算能力。
这里的计算包括网格通信能力。
数据资料、仪器设备，甚至是人等各种相关资源。
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。
基于网格的问题求解就是网格计算。
网格计算即分布式计算，是一门计算机科学，这种计算模式是利用互联网把分散在不同地理位置的计算机组织成一个“虚拟的超级计算机”，其中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”，所以这种计算叫网格计算。
二、网格计算的目的网格计算的目的是，通过任何一台计算机都可以提供无限的计算能力，可以接入浩如烟海的信息。
这种环境能够使各企业解决以前难以处理的问题，最有效地使用他们的系统，满足客户要求降低他们计算机资源的拥有和管理总成本。
网格计算的主要目的是设计一种能够提供以下功能的系统：提高或拓展企业内所有计算资源的效率和利用率，满足最终用户的要求，同时能够解决以前由于计算、数据或存储资源的短缺而无法解决的问题。
建立虚拟组织，通过让他们共享应用和数据来对公共问题进行合作。
整合计算能力、存储和其他资源，能使得需要大量计算资源的巨大问题求解成为可能。
通过对这些资源进行共享、有效优化和整体管理，能够降低计算的总成本。
三、网格计算的优点这样组织起来的“虚拟的超级计算机”有两个优势。
一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的一种，如果我们说某项工作是分布式的，那么，参与这项工作的一定不只是一台计算机，而是一个计算机网络，显然这种“蚂蚁搬山”的方式将具有很强的数据处理能力。
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。
网格计算模式首先是把要计算的数据分割成若干“小片”，而计算的这些“小片”的软件通常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段和这个屏幕保护程序。
通信网格计算的基础知识
通信网格计算的基础知识随着信息化时代的到来，计算机科学和技术的应用不断地扩大。
其中，网格计算技术不仅被广泛应用于学术、科研和工程领域，也正在逐渐地渗透到商业和社会生活中。
通信网络是实现网格计算的关键，因此掌握通信网格计算的基础知识十分重要。
本文将从以下几个方面介绍通信网格计算的基础知识：网格计算的概念、通信技术、网格计算的应用、安全性和限制因素。
一、网格计算的概念网格计算是一种将计算机资源和应用程序分布在不同地理位置，通过互联网进行交互访问和调度的计算模式。
网格计算的目的是将不同地理位置、不同组织和不同域的资源有机地集成起来，以提供高效、高质量的计算服务。
与传统的超级计算机相比，网格计算强调的是应用程序的复杂性和资源之间的分布性。
网格计算通过规范化的接口、通信和协议，使得不同的资源能够相互交流，从而充分利用分布在不同地点的、类型不同的计算机设备。
二、通信技术面对分布在不同地理位置的计算资源，通信技术的作用就显得至关重要了。
通信技术是将分散的资源集成到网格计算中的重要基础。
目前在互联网上应用最广泛的通信技术是TCP/IP协议。
TCP/IP协议是一种面向连接的协议，通过三次握手的交互方式，建立客户端和服务器之间的连接；紧接着，双方就可以开始数据传输。
TCP/IP协议实现了可靠的数据传输，但是会对延迟造成很大影响。
为了响应大规模数据处理和高性能计算的需求，还开发了一些专业的通信技术。
例如，InfiniBand、Myrinet等高速互连技术以及RDMA、Scalable Coherent Interconnect等低延迟技术。
这些技术可以有效地解决网格计算中的数据传输问题，提高数据传输的带宽和效率，从而提高了网格计算的整体性能。
三、网格计算的应用网格计算的应用十分广泛，例如：科学计算：将分散在不同国家、不同机构的超级计算机相结合，创建虚拟的超级计算机，实现高性能的科学计算。
商业计算：对机构的计算资源进行集中调度，提高计算效率和速度，加速业务流程。
网格计算简介
⽹格计算简介
⼀、⽹格计算发展背景
计算机⼀个主要的功能就是复杂科学计算，⽽这⼀领域的主宰就是超级计算机，⽐如我国的“银河”、“曙光”等超级计算机，还有IBM的超级计算机“深蓝”。
以超级计算机为中⼼的计算模式存在明显的不⾜，它虽然是⼀个处理能⼒强⼤的“巨⽆霸”,但它造价极⾼，通常只有⼀些国家级的部门（如航天、⽓象和军⼯等部门）才有能⼒配置这样的设备。
随着⼈们越来越需要数据处理能⼒更强⼤的计算机，⼈们开始寻找⼀种造价低廉⽽数据处理能⼒超强的计算模式，最终科学家们找到了答案，那就是⽹格计算。
⼆、⽹格计算的定义
⽹格计算出现于20世纪90年代。
它是伴随着互联⽹⽽迅速发展起来的，专门针对复杂的科学计算的新型计算模式。
这种计算模式利⽤互联⽹把分散在不同地理位置的计算机组织成⼀台“超级计算机”，其中每⼀台参与的计算机就是⼀个“节点”，⽽整个计算就是由成千上万个“节点”组成的“⼀堆⽹格”，所以这种计算⽅式就“⽹格计算”。
为了进⾏⼀项计算，⽹格计算⾸先把要计算的数据分割若⼲“⼩⽚”，然后将这些⼩⽚分给分布的每台计算机。
每台计算机执⾏它所分配的任务⽚段，待任务计算结束后将计算结果返回给计算任务的总控节点。
三、⽹格计算的应⽤前景
可以说，⽹格计算是超级计算机和集群计算机的延伸。
其核⼼还是试图去解决⼀个巨⼤的单⼀的计算问题，这就限制了它的应⽤场景。
事实上，在⾮科研领域，只有有限的⽤户需要⽤到巨型的计算资源。
⽹格计算在2000年之后⼀度变得很⽕热，各⼤IT企业也都进⾏了许多投⼊和尝试，但是却⼀直没有找到合适的应⽤场景。
最终，⽹格计算在学术取得了很多进展，包括⼀些标准和软件平台被开发出来，但是在商业领域却没有普及。
网络计算的四种形式
网络计算的四种形式网络计算是指通过计算机网络进行信息交流和数据处理的一种计算方式。
它借助网络传输技术，将数据、计算资源和应用程序等分布式地连接起来，实现协同工作和资源共享。
网络计算具有高效、便捷、灵活等特点，已经在各个领域得到广泛应用。
根据其运行方式和计算资源的共享程度，可以将网络计算分为四种形式。
第一种形式是“客户端-服务器模式”。
这种模式中，计算资源被集中于服务器端，用户通过客户端发起请求，服务器接收请求并提供相应的服务。
这种形式的网络计算相对简单、易于管理，适合中小规模的应用场景。
例如，电子邮件传输和网页浏览就是基于客户端-服务器模式进行的。
第二种形式是“对等网络模式”。
在对等网络中，各个计算节点之间没有明确的服务器和客户端的区别，每个节点都可以提供服务和请求服务。
这种模式下，计算资源可以更好地被充分利用，提升整个系统的灵活性和可靠性。
对等网络在文件共享、即时通讯和分布式计算等方面具有广泛的应用。
第三种形式是“网格计算模式”。
网格计算是一种将分布在不同地域的计算机资源和数据存储设备通过网络连接起来，形成一个灵活可拓展的计算平台的技术。
网格计算模式强调资源的共享和协同处理，能够满足大规模科学计算和复杂数据分析的需求。
例如，气象预测、基因组学研究和高能物理实验等领域都需要利用网格计算模式进行大规模数据处理和模拟计算。
第四种形式是“云计算模式”。
云计算是一种按需提供计算资源和服务的模式，将计算机、存储设备和应用程序等资源通过互联网进行集中管理和调度。
云计算具有高度的可伸缩性、弹性和可定制性，可以根据用户需求快速分配计算资源。
公有云、私有云和混合云是常见的云计算部署方式。
云计算已经广泛应用于大数据处理、人工智能、物联网等领域。
网络计算的四种形式各有特点，可以根据不同应用场景的需求选择合适的模式。
它们都借助计算机网络提供了便捷高效的计算和通信方式，极大地推动了信息技术的发展和应用。
随着网络技术的不断进步，网络计算将继续发展壮大，为人们的工作和生活带来更多便利和创新。
网络新技术网格计算基础知识
网络新技术网格计算基础知识内容提要主要介绍如下内容：1）什么是网格计算2）网格计算能做什么3）主要组成部分是什么4）网格计算的标准5）现在可以建设网格了吗6）IBM为网格计算提供什么工具7）如何为我的应用提供网格功能网格的变化，可谓日新月异，相应的网格的标准、框架、实施和相应应用也飞速向前发展。
现在，网格计算的应用情形也正如web服务的早期情况，又或者是某ML，表面上看来是缓慢发展，但是，一旦出现统一的标准和工具，将会出现爆炸式的发展。
1）什么是网格计算网格计算是一项逐渐形成的技术，不同的人会给出不同的定义。
实际上，网格计算的定义很简单：使用网格计算技术，可以将一组服务器、存储系统和网络组合成一套大的系统，并提供高质量的服务。
对终端用户或者应用，网格计算象一个巨大的虚拟计算系统。
再进一步的分析，网格技术允许组织、使用无数的计算机共享计算资源，来解决问题。
被解决的问题可能会涉及到数据处理、网络或者数据存储。
这个由网格技术结合在一起的系统，可能是在同一个房间，也可能是分布在世界各地，运行在不同的硬件平台，不同的操作系统，隶属于不同的组织。
基本的思想是赋予某些用户执行一些特定的任务，网格技术将平衡这些巨大的IT资源，来完成任务。
本质上，所有的网格用户使用一个巨大的虚拟系统工作。
这听起来，非常的美好，但问题是如何让它们成为现实，这需要标准，开放的，目标统一的协议和接口。
现在标准正在制定中，并逐渐的显现出来。
反过来讲，为什么集群，连接存储设备的网络，科学的设施，网络不是网格呢？这其中的每一个都可能是网格的重要的组成部分，但他自己，却不能建立网格。
有下面几种网格类型a）计算网格，这些机器将处理数据，及其他繁重的工作。
b）抽取网格，一般情况下是从空闲的服务器和台式机上抽取CPU时间片，用作资源密集型的任务。
c）数据网格，为某一组织的数据知识库提供统一的接口，通过接口，可以查询、管理和保护数据。
更详细的了解，请参考以下网址：1）2）3）4）2）网格计算能做什么正如Internet一样，网格计算也是从研究中心和学校开始的，现在一些商业企业也在使用网格。
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网格的来源
网格计算的定义 网格的特点 网格体系结构 网格计算与云计算的区别
目
CONTENTS
录
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网格的应用
网格的来源
网格是借鉴电力网提出的。提出网格的目的就是能够使 得人们在使用网格资源的时候，能够像使用电力资源一 样，自由使用，而不用关心我现在使用的电力资源是水 力发电的还是核电，从哪里来。
网格技术（即Globus软件包） Globus 是一种基于社团的，开放结构，开放源码的服务 的集合，也是支持网格与网格应用的软件库，该工具包 解决了安全、信息发现、资源管理、数据管理、通信、 错误检测以及可移植问题。 Web Service 主要是涉及一些协议标准的，主要有 SOAP,WSDL ， WSInspection,UDDI等协议。这些协议之间相互可以支持。
电力网和网格组成对比
网格计算的定义
网格计算通过利用大量异构计算机的未用资源，将其作 为嵌入在分布式电信基础设施中的一个虚拟的计算机集 群，为解决大规模的计算问题提供了一个模型。 网格计算的焦点:支持跨管理域计算
网格的特点
异构性
网格涉及的资源多样/规模较大，分布在不同的地理位置， 包括各类主机、工作站甚至PC机。
中国国家网格——包含15个节点
监控
监控
中国国家网格算化学
数据可视化
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中国气象应用网格
主要针对中国气象局计算资源及科研人员分散在全国各 地，气象预报面向政府、社会和公众服务的特点，利用 网格技术建立了连接中国气象局行业内部、国防科大、 上海超算中心、中科院网络中心等单位在内的跨地域网 格计算共享平台。
五层沙漏结构
OGSA
OGSA（Open Grid Services Architecture）被称为是下 一代的网格体系结构，它是2001 年之后在原来“五层沙 漏结构”的基础上，结合最新的Web Service技术提出来 的。OGSA包括两大关键技术即网格技术和Web Service技 术。
OGSA
基本思想有三方面： 是一种以服务为中心的模型 统一的web架构 突破科学领域
OGSA——“服务结构”模型
描述：网格服务=接口/行为+服务数据
网格计算与云计算的区别
CNGrid
中国国家网格（China National Grid）
国家 863 计划重大专项支持的中国国家网格，是聚合了 高性能计算和事物处理能力的新一代信息基础设施的实验 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。
共享性
是指网格上的任何使用者都可以使用网格上的任何资源
动态性 是指网格资源不是一成不变的，使用者在某一时刻有的 资源和权限在下一刻都有可能发生变化。包括资源动态 增加和动态减少。 可扩展性
网格的可扩展性要求体现在规模、能力、兼容性等方面
网格体系结构
五层沙漏结构 OGSA（Open Grid Services Architecture，开放网格服 务体系结构） WSRF（Web Service Resource Framework，Web服务资源 框架）