网格计算技术(第九章网格服务技术)
网格计算
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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
。。。。。。
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。
网格计算的发展及应用
网格计算的发展及应用网格计算的发展及应用网格计算的发展及应用网格计算的发展及应用论文关键词:网格计算资源共享论文摘要:网格计算越来越被人们所提起,并作为一种分布式计算体系结构日益流行,它非常适合企业计算的需求。
很多领域都正在采用网格计算解决方案来解决自己关键的业务需求。
本文介绍了网格计算的基本概念、发展过程和未来的一些发展趋势。
0 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。
1网格介绍1.1网格的概念网格计算日前成为IT界人士讨论的热门话题。
打个比喻,一面镜子反射的阳光能量有限,但是众多镜子“集群”在一起,反射的能量就很大了。
现今,很多领域需要强大的计算能力,但是却没有能力配备足够高端的服务器。
于是,人们将思路放到了“集腋成裘”上,这引发了“网格计算” 这一概念的出现。
简单说,网格计算是伴随着互联网技术而迅速发展起来的,是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”,所以这种计算方式叫网格计算(Grid Computing)。
也就是说网格计算就是指将多个计算机组成网格状网络,“模拟实现高性能计算机”的技术。
假如有一项业务使用1GHz CPU需要3分钟的处理时间。
如果网络中有3台安装了同样CPU的计算机,我们把这项业务分成3等分,然后分别交给每台计算机进行处理,那么简单地计算一下就会知道其处理时间将缩短到1分钟。
这就是网格计算的基本思路。
网格计算(Grid)
网格计算(Grid)MBA-HGROUP 6网格计算的研究背景z计算机的性能已经提高了80亿倍，但应用的需求增长得更快举例：没有任何单个地服务器或搜索引擎能有效地覆盖不断增长的web内容。
Internet每年产生2×1018bytes的信息，但每年只有3×1012bytes信息可用(0.00015%)，Google也只能搜索1.3×108个web页。
因此，由于局部计算资源有限的计算能力，导致大量宝贵的信息资源白白浪费。
z人们建造越来越大的超级计算机，但超级计算机造起来很麻烦z集群计算机很容易造，但它的规模也不能无限扩张z网格虚拟出空前的超级计算机成为下一代Internet的发展方向网格计算的发展历程z萌芽期20世纪90年代早期，主要是千兆网的实验床，以及一些元计算实验；z实验期20世纪90年代中晚期，比如I-WAY项目，学术性研究Globus、Legion 及一些应用；z发展期本世纪以来，出现了大量的计算服务网格研究和应用项目，出现了影响很大的组织—全球网格论坛GGF（Global Grid Forum），致力于制定全球网格计算的标准和规范。
同时，网格计算也不再仅仅局限于科学研究，工业界与学术界联盟，正致力于网格计算在更广泛的科学、工程和商业领域得到推广和应用。
网格计算z一个解决计算密集、数据密集的大规模科学、工程和商业计算问题的平台z一种力图把整个Internet整合成一台巨大的超级虚拟计算机的新型通用基础支撑技术z下一代信息社会的基础设施“广泛共享、有效聚合、充分释放”是网格计算的目标。
什么是网格计算？z什么是网格？网格就是一个集成的计算机环境，它能充分吸收各种计算资源，包括计算机、数据资料、仪器设备、网络通信能力以及人力资源等，并将他们转化成一种随处可见、可靠的、标准而经济的计算能力。
z什么是网格计算？网格计算就是将分布的各种计算资源统一组织起来协同解决科学和工程计算问题的网格。
基于高效能计算的网格计算技术研究
基于高效能计算的网格计算技术研究随着信息技术的迅速发展，我们越来越离不开计算机。
在计算机领域，网格计算技术是一种应用广泛的技术。
它可以将计算、存储等资源整合起来，形成一个集群进行高速计算。
与此相比，传统的计算机集群有很多限制，如计算速度、存储容量等。
因此，网格计算技术被广泛应用于科学计算、金融计算、图像处理等领域。
本文将探讨基于高效能计算的网格计算技术的研究和应用。
一、高效能计算的概念高效能计算（High Performance Computing，HPC）是指利用计算机处理器、存储器、网络等资源进行高速计算的技术。
它可以提高计算速度、提升计算精度、节约能源等。
高效能计算技术在科学计算、工程模拟、人工智能等领域得到广泛应用。
高效能计算技术的主要特点包括以下几个方面：1. 高速计算能力：采用多核处理器、GPU等硬件设备，可以进行高速计算。
2. 并行计算能力：通过分布式计算、并行计算等技术，能够实现大规模数据处理和计算。
3. 存储容量：采用高速存储设备和存储系统，能够提供高速、大容量的数据存储。
4. 系统可靠性：采用冗余设备、备份系统等，确保系统的稳定性和可靠性。
二、网格计算技术的概念网格计算技术是指利用分布在不同地理位置的计算资源，通过互联网进行协作，实现高速计算的技术。
网格计算技术的主要特点包括以下几个方面：1. 分布式计算：将计算任务分配到不同的资源上进行计算，避免了单一资源计算能力的限制，提高了计算效率。
2. 共享计算资源：资源共享是实现网格计算的核心，通过将计算资源整合起来，形成一个计算集群进行高速计算。
3. 统一管理：采用统一的管理和调度策略，实现对不同计算资源的资源优化和调度。
4. 安全性：采用网络加密、身份验证等技术，确保数据的安全性和隐私性。
三、高能效计算技术在网格计算中的应用高能效计算技术在网格计算中得到广泛应用，主要表现在以下三个方面：1. 并行计算：通过并行计算技术，将计算任务分配到不同的计算节点上进行并行处理，大大缩短了计算时间，提高了计算效率。
网格计算介绍及相关案例
地球系统格网（Earth System Grid II，
ESG）
• 由阿贡国家实验室（Argonne National Laboratory）等 五个国家实验室的科学家联 合承担。主要目标是解决从全球地球系统 模型分析和发现知识所面临的巨大挑战， 为下一代气候研究提供一个无缝的强大的 虚拟协同环境。
国家地震工程仿真格网
（Network for Earthquake Engineering Simulation Grid，NEES Grid）
• 目标是使地震研究人员能够进行各种地震工程实 验数据分析的大规模计算任务.
远程分布式计算与通信项目
（Distance and Distributed Computing and Communication，DisCom2）
• 目标是创建一个用于访问美国能源部三个 武器实验室的具有可操作性的格网， 以支 持国防计划中远程计算和分布式计算这两 个关键战略领域复杂的分析、设计、制造、 认证功能。
Globus
• 目标是构建一个格网软件基础设施。研究 内容包括资源管理、数据访问、应用开发、 格网安全等。 • 目前全球许多用户利用Globus工具包创建格 网和开发格网应用。
Folding@home 得出的结果
United Devices (UD) (寻找抗癌药物)
• United Devices (简称 UD )位于美国德克萨斯州奥斯汀市， 是一家提供专业分布运算解决方案的公司。其分布运算解 决方案的涉及范围甚广，包括生命科学、金融服务、工业 制造、政府机构、科研机构、娱乐及媒体等等。就在 2004 年 1 月 7 日，UD 宣布在全世界有超过 200 个国家共计 2500 多万 CPU 加入而成为运行中的最大的分布运算平台。 当前 UD 上运行主要是针对癌症药物的研究，主要由牛津 大学化学系、美国国家癌症研究基金会主持。研究结果将 完全公开（需要指出的是这只是研制治疗癌症药品万里长 征中的一步，但这无疑将加速整个研制过程。不管最后是 谁制造出药品，这都将造福全人类）。
网格计算解锁大数据时代的智慧
网格计算解锁大数据时代的智慧在众多科技领域的快速发展过程中，大数据已成为人们关注的热点话题。
大数据的产生和应用已经深入到人们的生活和工作的方方面面。
然而，为了更好地利用大数据，传统的单机计算已经不能满足需求，因此引入了网格计算技术来解决这个问题。
网格计算作为一种分布式计算模式，正在成为解锁大数据时代智慧的关键。
一、什么是网格计算网格计算是一种分布式计算模式，通过将大量的分布式计算资源组织成一个统一的虚拟计算机系统，使得用户可以像使用自己的计算机一样使用这些资源。
通过互联网或专用的网络连接，用户可以利用和共享多个计算机节点上的处理能力、存储和数据。
二、网格计算的特点1. 大规模分布式系统：网格计算系统通常由大量的计算节点组成，这些节点可以是物理机器、虚拟机或其他计算设备，这些设备之间具备一定的网络连接能力。
2. 资源共享：网格计算系统中的资源可以被多个用户共享，不同用户可以根据自身需求申请使用资源，提高资源利用率。
3. 高可用性和容错性：在网格计算系统中，当某个节点发生故障或者离线时，计算任务可以自动迁移到其他可用的节点上继续执行，保证系统的可用性和容错性。
4. 资源调度和管理：网格计算系统需要具备强大的资源调度和管理机制，确保任务能够在合适的计算节点上得到执行，以及资源的动态管理和监控。
5. 数据管理与传输：大规模的计算往往需要对大量的数据进行处理，网格计算系统需要提供高效的数据管理和传输机制，确保数据能够及时到达计算节点，同时减少数据传输的开销。
三、网格计算与大数据的关系大数据时代对计算能力、存储能力和数据传输速率等方面提出了更高的要求，这也正是网格计算技术进入大数据领域的机会。
网格计算可以提供大规模的分布式计算和存储能力，同时能够有效调度和管理计算资源，满足大数据处理的要求。
同时，网格计算可以通过并行计算、分布式存储和数据传输优化等技术手段，进一步提高大数据处理的效率。
因此，网格计算成为解锁大数据时代智慧的重要技术手段。
网格计算技术的特点及关键技术
共享网格，则要冒很大的风险。5）高带宽需求：有限的网络带宽满足不了网格计算技术的数据传输速率要求，这就限制了适 合在网格上运行的应用类型，应提高现有网络的带宽以更好的发挥网格计算的优势。6）人机通信的问题：必须提供丰富的用 户接口和编程环境，提供最常用的语言，如C、C + + 、FOR- TRAN、MPI、PVM 以及分布式共享存储器和一些函数库等； 提供直观的用户访问接口，包括Web 方式，使用户可以在任何位置、任何平台上使用系统资源〔6〕。7）知识产权问题：在 网格计算中很多被共享的数据都存在知识产权问题，如何保护知识产权也是一个需要解决的问题。8）协议和服务标准：迄今 为止，网格计算还没有正式的标准。在核心技术上，现在比较普遍的是采用由美国Argonne 国家实验室与南加州大学信息科 学学院合作开发的Globus Toolkit。Globus Toolkit 是一种开放架构和开放标准基础设施，它提供了构建网格应用所需的很多 基本服务，如资源发现、资源管理、数据访问、安全等。IBM、微软、Sun 等厂商已宣布将支持GlobusToolkit 〔10〕。3 结 束语1）目前网格计算技术主要应用在高等学校和科研单位内部，用以提供高性能的计算环境。解决教学和科研中的模拟实验 和科学计算问题。随着研究的深入其他行业也会利用网格计算技术。2）根据Internet 和Web 发展的历史，网格的重要技术标 准将在2004 ~ 2005 年这一时段出现，它将主导2004 ~ 2020 年期间信息技术的发展。不论是集群网格、校园网格或者将来的 全球网格（Global Grid），它们都是给网格内的用户提供一体化的高性能计算环境和信息服务，帮助人们完成一些需要高性 能计算环境的实验或科研活动。参考文献：〔1 〕孙晓钟. 高能物理和网格计算〔N〕. 人民日报，2001 （10）. 〔2 〕李三立. 先进计算基础设施的作用与意义〔N〕. 计算机世界报，（B1）. 〔3 〕桂小林，钱德沛. 基于INTERNET 的网格计算模型研究 〔J〕. 西安交通大学学报，2001，35 （10）：〔4 〕徐扬，王宏，宋宇，等. 网格计算网罗一切〔N〕. 中国计算机报，
《网格计算核心技术》第9章PPT课件
第9章 网格应用—案例研究
本章学习目的 在何处以及如何应用网格技术 网格可应用的领域 网格给分布式应用带来的好处
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9.1 引言
本章内容的安排
Biblioteka
9.1引言 9.2 GT3 使用案例 9.3 OGSA-DAI 使用案例 9.4 资源管理案例研究 9.5 网格门户使用案例 9.6 工作流管理—发现网络使用案例 9.7 语义网格—myGrid使用案例 9.8 自治计算—AutoMate使用案例 9.9 本章小结
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9.7 语义网格-MYGRID使用案例
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9.8 自治计算-AutoMate使用案例
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9.2 GT3 使用案例
GT3在广播中应用 GT3在软件重用中的应用
1、GSLab
2、GEMLCA
GT3生物信息应用
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9.3 OGSA-DAI 使用案例
eDiaMoND ODD-Genes
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9.4 资源管理案例研究
UCL的Condor池 SGE使用案例
1、SGE在集成电路IC（Integrated Circuit）设计中的应用 2、SGE在金融分析和风险评估中的应用 3、SGE在动画和着色中的应用
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9.5 网格门户使用案例
Chiron Genius
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9.6工作流管理-发现网使用案例
基因组注解 SARS病毒演化分析 城市空气污染检测 地质灾害建模