浅析网格体系结构及网格计算的应用_刘彩利
网格系统架构构建高可用性的企业级应用
网格系统架构构建高可用性的企业级应用网格系统架构是一种用于构建高可用性的企业级应用的解决方案。
在现代化的企业环境中，随着数据量和业务规模的不断增长，传统的单一服务器架构已经无法满足高并发、高可用、高性能的需求。
网格系统架构通过将多台服务器组成一个分布式的网络，充分利用分布式计算和负载均衡的优势，提高了系统的可靠性和性能。
一、网格系统架构的基本原理网格系统架构基于分布式计算的理念，通过将多台服务器连接在一起，形成一个网格网络。
这些服务器可以是物理服务器，也可以是虚拟机。
每台服务器都具有独立的计算和存储能力，彼此之间通过高速网络进行通信和数据交换。
在网格系统架构中，每个服务器都被称为一个节点。
节点之间通过网络互相连接，并具有相同的软件和配置。
通过将任务分配给不同的节点来并行处理，网格系统能够提供更高的计算能力和可扩展性。
二、网格系统架构的关键特性1. 高可用性：网格系统架构能够自动检测节点的状态，并在节点故障时自动切换到其他可用节点。
它通过复制数据和任务到多个节点，保证了系统在某个节点故障时的可恢复性。
2. 高性能：网格系统架构通过将计算和存储任务分发到多个节点上执行，能够充分利用多个节点的计算能力，提高系统的响应速度和吞吐量。
同时，通过负载均衡算法，使得每个节点的负载相对均衡，避免出现单点故障和性能瓶颈。
3. 可扩展性：网格系统架构可以根据业务需求进行水平和垂直扩展。
水平扩展是指增加更多的节点，以提供更多的计算和存储能力。
垂直扩展是指升级节点的硬件配置，如增加 CPU、内存等资源。
通过灵活的扩展机制，网格系统能够应对不断增长的业务需求。
三、网格系统架构的组成部分1. 网格管理器：网格管理器是网格系统的核心组件，负责管理和调度节点的任务分配。
它能够监控节点的状态，识别故障节点，并将任务分配给可用节点。
网格管理器还负责节点之间的通信和数据交换。
2. 节点：节点是网格系统中的计算单元。
每个节点都具有独立的计算和存储能力，并可以独立运行任务。
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。
网格计算的探析
网格计算的探析作者：程媛媛来源：《软件导刊》2012年第01期摘要：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。
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。
关键词：网格计算；资源共享中图分类号：TP312 文献标识码：A 文章编号：1672-7800（2012）001-0058-0 引言20世纪60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,从而诞生了计算机网络。
人们对数据处理的强大需求成为现实。
网格技术正是在此背景之下应运而生，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。
本文所讨论的网格计算即分布式计算，是研究如何把一个需要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网络中的计算机进行处理，最后把这些计算结果综合起来得到最终结果的技术。
最近的网格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1000万位数字的质数；用以完成需要惊人的计算量的庞大项目。
网格计算是利用网络上的计算机的 CPU 的闲置处理能力来解决大型计算问题的一种计算科学。
1 网格计算介绍简单说,网格是高性能计算机、数据源、网络3种技术的有机组合和发展,它与网络相比具有较高的品质、一体化的服务、应用知识化生产、资源共享等技术优点。
在知识生产的过程中,高性能计算机将起到关键的作用。
它把从数据源得到的原始数据,运行特定的程序加工成信息和知识，网格可以自动地找到高性能计算机、程序软件和数据源。
2 网格计算做网格计算环境将能够使各行各业及各单位解决目前难以处理的问题，最大程度地使用网格系统，满足使用者要求并降低他们计算机资源的购置和管理的总成本。
第04章 网格计算简介
• Web Service
– 建立在 建立在Internet和XML基础上的服务协议标准。 基础上的服务协议标准。 和 基础上的服务协议标准
第 ４ 章 网 格 计 算
二、网格的体系结构
• 网格的建造
– 网格是一个有重要影响的基础设施，包括硬件、软 网格是一个有重要影响的基础设施，包括硬件、 件和网格组织。 件和网格组织。 – 网格是一个投入十分巨大的、涉及到整个国家、甚 网格是一个投入十分巨大的、涉及到整个国家、 至跨越多个国家的基础性设施， 至跨越多个国家的基础性设施，只有通过国家行为 才能够协调好各方面的关系。 才能够协调好各方面的关系。 – 由于网格的自相似性，大规模网格的建造一定要先 由于网格的自相似性， 从局部开始。 从局部开始。 – 网格的建设还要充分借助于市场和经济杠杆的大力 支持。 支持。
– 高性能调度技术 – 高吞吐率管理技术 – 性能数据收集、分析以及可视化技术 性能数据收集、 – 安全技术
第 ４ 章 网 格 计 算
三、网格技术
• 网格底层支撑技术
– 网格计算结点的构建技术 – 网络技术 – 局部结点的操作系统、网络接口、底层网络 局部结点的操作系统、网络接口、 基础设施、 基础设施、网格试验床等
第 ４ 章 网 格 计 算
二、网格的体系结构
• 五层沙漏结构
– 基本思想与概念
• 协议
– 为了实现特定的操作而定义的分布式系统元素之间交 互的方式以及交互过程中交换的信息结构。 互的方式以及交互过程中交换的信息结构。
第 ４ 章 网 格 计 算
二、网格的体系结构
• 五层沙漏结构
– 基本思想与概念
• 服务
第 ４ 章 网 格 计 算
一、网格基础
网格技术网格计算应用论文
浅析网格技术及网格计算的应用摘要网格计算是伴随着互联网技术的迅速发展而产生的一种新型分布式计算模式，以实现大规模分布式资源共享及协同问题求解为目标。
网格计算非常适合企业计算的需求，很多企业都是通过采用网格计算来解决自己关键的业务需求。
介绍了网格的基本概念、特点、意义以及网格计算的应用。
关键词网格网格计算一、网格的概念网格（grid）是一种先进的计算机基础设施，是一种能带来巨大存储、处理能力和其他it资源的新型网络。
网格能根据用户的一些要求自动地生产知识，它能通过特定的程序运行把从数据源（传感器、贵重设备、数据库、信息库等等）得到的原始数据，加工成信息和知识。
网格可以自动地找到数据源、高性能计算机和程序软件。
一个网格拥有多台分布在全国各地的高性能计算机，这些计算机被称为网格结点。
二、网格的意义网格是借鉴电力网的概念提出来的一种全新的、便捷的计算模式，它的最终目标是使得用户在使用网格时，能像使用电力或者自来水一样方便。
总体来说建设网格的意义有以下四个方面：（1）能够解决计算能力的限制。
网格可以通过互联网将分散的计算机、存储器、集群、计算机池、仪器等各种各样的资源进行集成，因而无论是资源的种类或是计算能力都比以往大大增强，从而实现了联合并放大全社会的计算能力。
（2）能够解决资源地理位置的限制。
网格是建立在互联网技术之上的一组新兴技术，无论资源的地理位置、管理域如何，只要通过互联网加入网格，那么就可为网格用户所使用，并且对于用户本身，他们不需要知道也并不关心资源的实际地理位置。
（3）能够提高资源的利用率。
计算机的实际使用情况表明，大量的计算资源处于空闲状态，没有被有效利用；然而却存在很多复杂的应用由于没有足够的计算资源而无法得到解决。
通过网格这一新的基础设施，我们能够集成世界范围的各种资源，并为用户提供访问这些资源的良好接口，于是资源的使用变得方便又快捷，空闲资源就得以被有效利用。
（4）能够打破传统资源共享与协作方面的限制。
计算机网格技术在高性能计算中的技术应用
计算机网格技术在高性能计算中的技术应用摘要：本文在课题研究中基于OGSA体系，建立了一个实验性面向网格服务的计算资源管理和调度的应用平台。
处理的计算资源主要为异构、异地分布的多个计算集群。
使用网格技术将所有计算资源粘合在一齐，为用户提供了高效访问和透明使用的机制。
关键词：网格计算资源一、序言网格是把整个因特网整合成一台巨大的超级计算机，实现计算资源、存储资源、数据资源、信息资源、知识资源、专家资源的全面共享。
它将分布在不同地理位置的计算资源包括CPU、存储器、数据库等，通过高速的互联网组成充分共享的资源集成，从而提供一种高性能计算、管理及服务。
在企业中，在计算机使用上存在着：总量过剩，局部不足，配置不合理，发展不平衡，不能有效实现资源共享，利用率不高等诸多问题。
网格技术的兴起使得建立起一个跨平台、多机种、高效、共享的综合管理平台和合理有效的管理机制成为可能。
二、体系架构实验平台由1个32节点微机群，1个4节点微机群，3台安装linux系统的微机和若干台windows操作系统的用户组成，它们之间通过tcp/ip网络互联。
网格环境由网格服务、主控机（网格客户端）、终端用户组成。
开发地震处理叠前偏移网格服务，安装在2套微机群中同时提供相同的2套处理服务，用于接收用户的作业请求，调用原来的地震处理程序，运行作业，提供微机集群的计算资源。
主控机运行网格客户端程序、用于接收终端用户的指令，根据对资源要求选择网格服务和集群节点，调用网格服务，在远端微机机群上进行作业，处理完成的结果通过主控机返回给用户。
主控机与终端用户间采用B/S方式，主控机起网格代理的作用，终端用户不需要安装GT3环境，终端用户通过浏览器就可以提交作业。
整个系统通过两部分的设计，为用户提供标准的、统一的资源使用视图；包括Web用户界面的设计以及服务器端（MainCotrol）的逻辑设计。
服务器端的资源管理调度模块是网格系统的一部分。
网格系统由MainControl、CA、index server 和众多集群构成的网格计算资源组成。
网格研究报告
网格研究报告1. 引言网格技术是近年来快速发展的一项重要技术，它通过将分散的计算、存储、网络等资源以虚拟方式进行集成和统一管理，使得资源可以在一个统一的环境中被灵活、高效地共享和利用。
本报告旨在探讨网格技术的基本概念、理论和应用，分析其优势与不足，并对未来的发展进行构想。
2. 网格技术的基本概念网格技术是一种分布式计算和资源管理的技术，它通过将各种计算机、存储设备、数据仓库等分散的资源集成在一起，形成一个虚拟的超级计算机，用户可以通过网格服务接口访问和利用这些资源。
网格技术的基本组成部分包括网格计算、网格存储、网格通信和网格安全等。
网格计算是网格技术的核心，它通过将大规模的计算任务分解为多个小任务，并将这些任务分配给不同的计算节点进行并行计算，从而提高计算速度和效率。
网格存储是指将分散的存储设备集成在一起，形成一个统一的存储空间，用户可以通过网格服务访问和管理这些存储资源。
网格通信是指通过网格网络将分散的计算资源连接起来，实现通信和数据传输。
网格安全是指保护网格系统中的资源和数据不受未经授权的访问和恶意攻击。
3. 网格技术的优势和挑战3.1 优势网格技术具有以下优势： - 可以高效地利用分布在不同地理位置、不同组织的计算和存储资源； - 可以提供强大的计算能力和存储能力，满足大规模科学计算、数据分析等应用的需求； - 可以提高计算和存储资源的利用率和性能，并降低成本； - 可以方便用户进行资源的共享和合作，促进科学研究和创新。
3.2 挑战然而，网格技术也面临一些挑战： - 网格系统的规模庞大，对资源管理和调度提出了巨大的挑战； - 网格系统的安全性和隐私保护需要更加完善的技术保障； - 网格系统的性能和可靠性需要进一步提高； - 网格系统的标准和互操作性问题仍然存在。
4. 网格技术的应用网格技术在科学研究、工程设计、生物信息学、物理学模拟等领域具有广泛的应用前景。
4.1 科学研究网格技术可以支持大规模科学计算和数据分析，帮助科学家们快速、高效地处理和分析大量的实验数据，加速科学研究的进展。
网格计算法在实际测量中的应用
网格计算法在实际测量中的应用引言：随着科学技术的发展，测量技术在各个领域中都有着广泛的应用，而网格计算法是其中一种重要的测量技术。
网格计算法是一种基于网格的测量方法，它通过将测量区域分割成小的网格单元，然后对每个网格单元进行测量，最后将结果合并得到整体的测量结果。
本文将重点介绍网格计算法在实际测量中的应用，旨在展示其在不同领域中的重要作用。
一、网格计算法的基本原理网格计算法是一种基于网格的测量方法，其基本原理是将测量区域进行网格划分，然后对每个网格单元进行测量，最后将结果合并得到整体的测量结果。
网格计算法的主要步骤包括：网格划分、测量和结果合并。
测量区域被划分成小的网格单元，每个网格单元都有其固定的大小和形状。
接着，对每个网格单元进行测量，得到该网格单元的特征值或特征向量。
将所有网格单元的测量结果进行合并，得到整体的测量结果。
网格计算法的关键在于网格划分的合理性和测量结果的有效合并。
二、网格计算法在地理信息系统中的应用地理信息系统（GIS）是一种多学科交叉的信息系统，它集成了地理信息、环境信息、资源信息等多种信息，为人们的生产生活提供了有效的支持。
网格计算法在GIS中有着广泛的应用，主要体现在地形测量、资源调查、环境监测等方面。
在地形测量方面，通过将地理区域划分成小的网格单元，可以更精确地获取区域的地形信息，包括高程、坡度、坡向等。
在资源调查方面，网格计算法可以对资源进行精细化的测量，如土地利用、植被覆盖、水资源分布等。
在环境监测方面，网格计算法可以对环境进行实时监测，如大气污染、水质监测、土壤污染等。
可以看到，网格计算法在GIS中的应用极大地提高了地理信息的精度和实用性，对各个领域的发展都有着积极的促进作用。
三、网格计算法在医学影像处理中的应用医学影像处理是一种将医学影像信息转化为数字图像信息的技术，它可以对医学影像进行诊断、分析和处理。
网格计算法在医学影像处理中有着重要的应用，主要体现在医学影像的分割、配准和特征提取等方面。
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1网格的特点网格（grid）是一种先进的计算机基础设施，是一种能带来巨大存储、处理能力和其他IT资源的新型网络。其具有以下特征；1.1共享性网格是一个通过互联网技术将地理上广泛分布的的资源集成起来的基础设施，但是它的各类资源都可以被共享使用，一个网格用户可以同时访问多个网络资源，而且多个网格用户也可以同时访问同一个网络资源，因而在网格式化没有资源孤岛和信息孤岛；1.2集成性网格可以将不同类型、不同管理平台、能力千差万别的计算机资源集成为一个有机的整体，以协调不同地理位置上的资源请求者；1.3协商性网格支持资源的协商使用，资源请求者可以与资源提供者进行协商，协商资源的可用性、数据传输带宽、系统安全性、系统响应时间等各项指标，从而能达到满足个人的需要；1.4开放性网格是一个开放式的系统，不论计算机资源本地采用什么样的管理系统和通信协议，只要其遵守网格的规则和协议，都可随时加入网格；成为网格用户，只需将网格设备接入网格就可以使用网格中的各种资源。对于资源提供者，网格随时允许资源的加入或退出。对于网格用户需求和技术有一定确定性、封闭性，但是其技术和系统却是开放的；1.5通用性网格网络有专门的领域、专有的技术，对于每个网格用户，其网格技术通用。2网格体系结构网格的核心技术之一就是网格体系结构，它是网格的骨架与灵魂，其主要是定义规范和如何构造网格的技术，也是建立网格最基本的需要。它通过描述网格的集成方式和各组成部分的关系，来刻画网格的运转机制和基本功能。截止目前，较大影响力的网格体系结构有三种，第一个是五层沙漏结构、第二个是开放网格服务结构OGSA（OpenGridServiceArchitecture），是Foster在结合WebServices提出的，第三个是Web服务资源框架WSRF（WebServicesResourceFramework）。是2004年由IBM、HP等重大IT服务提供商提出的。2.1五层沙漏结构的特点是呈沙漏状，是一种影响力十分广泛的结构。五层沙漏模型自顶向下分别是应用层、汇聚层、资源层、连接层和构造层。应用层位于虚拟组织中，主要是给不同虚拟组织提供一个解决所面临的问题的方案，其由任一层定义的服务构建；汇聚层建立在资源层和连接层形成的瓶颈上，主要功能是解决资源间的共享问题，将下层单个资源集中起来；资源层调用构造层提供的资源访问接口，实现资源控制和访问；连接层制定了通信及认证协议，是为下层的物理资源之间能相互联系和通信，使得单个资源不再孤立，并且提供了消息加密机制，主要用于辨别用户和资源的身份；构造层直接与底层资源打交道，通过管理底层资源，从而向上层
提供一个访问这些资源的统一接口，来屏蔽资源间的异构性。
五层沙漏模型且层次清晰，它的思想是以协议为中心，来强调
服务与API和SDK的重要性。但该结构并没有对具体协议的定制
做充分说明，既没有提供完整的协议，也没有指定严格的规范，而只
是定义了该结构中各部分组件的通用要求，而形成这些组件间的层
次关系。每一个上层组件都可建立在任意一个底层组件之上，同一
层的组件具有相同的特性，每一层的API都是与特定服务交换协议
信息的具体实现。根据各个组成部分与底层共享资源之间的距离不
同，共享资源的使用及操作功能被分散在沙漏结构的各个层上，越
往下越接近物理上的共享资源，与特定资源的相关成分就越多；相
反，越向上层，越无法感知到特定资源的细节特征。
2.2OGSA是在五层沙漏结构的基础上，结合WebServices技
术提出的一个面向服务的体系架构。其通过定制很多网格标准协议
使得网格成为一个开放系统。在OGSA框架中，一切资源都被看作
是服务，这样能够采用统一的标准来管理及访问网格资源。OGSA
架构由下到上依次为资源层、web服务层、基于OGSA架构的服务
层和网格应用层。在OGSA架构中，资源层是整个体系结构的中心，
可划分为两层：物理资源层和逻辑资源层。物理资源层包含了存储
器、服务器及网格。逻辑资源层为了提供额外的功能，对物理资源层
进行虚拟化及聚合。在Web服务层，OGSA利用如XML、WDSL等
Web服务机制并且以WebServices为基础，从而使Web服务的定
义得到进一步的扩展。OGSA架构的服务层，是基于Web服务层及
OGSI基础设施而建立的。随着数据服务、程序执行、核心服务等新
架构服务的出现，将不断提高OGSA基于SOA思想架构的可用性，
基于网格架构的服务的开发，从而加快了新型网格应用程序的不断
出现，这些新型网格应用程序就构成了OGSA架构中的网格应用层。
2.3WSRF是对OGSI的继承与发展，它解决了OGSI中Web服
务不能满足网格服务动态创建以及销毁的需求，保留了OGSI的核
心功能，解决了OGSI将资源建模成有状态的Web服务。它将资源
标识为有状态的，服务是无状态的，而在一种无状态的Web服务
中，能使用到其有状态的资源，这些采用了与网格服务完全不同的
定义。
3
结束语
通过网格技术，我们可以有效的、充分的利用网络资源。网格是
一门新兴技术，己引起人们的广泛关注。网格有利于充分整合、调
度、共享和管理现有资源，它将会不断加速科学研究、提升竞争力，
从而全面提升整个社会的生产力水平。
参考文献：
[1]赵秀芳.网格技术及应用[期刊论文].兰台世界，2006，（05）.
[2]施伯乐.数据库教程[M].北京摘要：人民邮电出版社，2004.
[3]王清.网格技术的探讨[期刊论文].大众科技，2006，（07）.
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作者简介：
刘彩利（1974-），女，陕西西安人，西安外事学院现代教育技术中
心，助教，工程师，学士，研究方向为计算机控制。
浅析网格体系结构及网格计算的应用
ApplicationofGridSystemArchitectureandGridComputing
刘彩利
LiuCaili
（西安外事学院现代教育技术中心，西安710077）
（Xi'anInternationalUniversityModernEducationTechnologyCenter，Xi'an710077，China）
摘要：
网格是利用互联网把地理上分散的计算资源、存储资源、数据资源、知识资源等资源连接起来，形成一个逻辑整体，就像一台超级计算
机。消除资源“孤岛”，实现资源共享。本文首先对网格的定义、网格的特征进行描述，再对网格的体系结构进行详细解析，这样可以对网格有一个
详尽的认识，最后对网格计算的应用做了阐述，以促进网格研究。
Abstract:Thegridistojoinresourcessuchasdispersiblecalculationresource,storeresource,resourceofthedata,knowledgeresource,etc.on
geographywithInternet,formalogicunit,justlikeasupercomputer.Dispeltheresource"detachedisland",realizetheresource-sharing.Thisarticleisto
explainthegriddefinitionandcharacters,tobetterunderstandthewholestructureofgrid,andalsoindetaildescriptiononthegridsystemandits
hierarchies,atlast,welistamountoftheapplicationsofgridcomputing,inordertodevelopmentthestudyofthegridtechnology.
关键词：
网格；网格技术；网格计算
Keywords:grid；gridtechnology；gridcomputing
中图分类号：TP39文献标识码：A文章编号：
1006-4311（2012）12-0188-01
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