浅析网格计算技术的应用与发展
第 卷 第 期 吉 林 建 筑 工 程 学 院 学 报 vol. No.
年 月 Journal of Jilin Architectural and Civil Engineering Institute 20XX
浅析网格计算技术的应用与发展
郑琦1 卢德利2
（1：吉林建筑工程学院，长春130021；2：吉林医药设计院有限公司，长春130021）
摘 要：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。我们可以将服务器、存储系统和网络联合在一起，数据文件、应用程序和系统看起来就像是一个巨大的虚拟计算系统，为用户提供功能强大的多系统资源来处理特定的任务。本文简述了网格计算的概念、关键组件，介绍了网格计算在若干领域的应用，概述了网格计算现状和发展前景。
关键字：网格计算；分布式系统；资源共享
中图分类号： 文献标识符： 文章编号:
Analyze Briefly The Application and Development of Grid Computing
ZhengQi1 Lu De-li2
（1:JiLin Institute of Architecture and Civil Engineering ,Changchun 130021;
2:JiLin Pharmaceutical Design Institute Co.Ltd,Changchun 130021）
Abstract：Grid computing is a new computation pattern that aims at the complex science computation specifically,
accompanied by the rapid development of the Internet. We can be able to servers, memory systems and networks
together. It can provide users with a powerful multi-system resources to handle specific tasks, like a huge virtual
computing systems. This paper has summarized the concept and the key components of grid computing.Introduced
a number of grid computing in the field of application. Grid computing provides an overview of the current
situation and development prospects.
Key Words: Grid Computing; Distributional System; Resource Sharing
0 引言
随着超级计算机的不断发展，它已经成为复杂科学计算领域的主宰。但以超级计算机为中心的计算模式存在明显的不足，而且目前正在经受挑战。超级计算机虽然具有非常强大处理能力，但它造价极高，通常只有一些国家级的如航天、国防等部门才有能力配置这样的设备。而随着人们日常工作遇到的商业计算、科学计算越来越复杂，人们越来越需要数据处理能力更强大的计算机，而超级计算机的价格使得它进入普通人的工作领域成为一种奢望。于是人们在寻找造价低廉而数据处理
作者简介：郑琦（1978～），女，吉林省长春市人，助教，硕士 第 卷 第 期 吉 林 建 筑 工 程 学 院 学 报 vol. No.
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能力超强的计算模式中历经了负载均衡技术、集群技术、分布式计算技术，这几种技术浅层次地部分解决了对较高计算能力的需求，但对于那些对计算能力要求很高的应用仍然代替不了超级计算机，这种情况一直持续到网格计算技术的出现。
1 网格计算的概念及其关键组件
1.1概念
网格计算主要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多台计算机进行处理，最后把这些计算结果综合起来得到最终结果[1]。
网格计算利用互联网技术，把分散在不同地理位置的计算机组成一台虚拟超级计算机。每一台参与的计算机就是其中的一个“节点”，所有的计算机就组成了一张节点网即网格。从本质上讲，网格中的每一台计算机只是完成工作的一个小部分，这样的计算方式就好像是“蚂蚁搬山”，虽然单台计算机的运算能力有限，但成千上万台计算机组合起来的计算能力就可以和超级计算机相比了。这种利用网络中一些闲置的处理能力来解决复杂问题的计算模式，使得跨网络的计算资源得以共享，从而创造了虚拟意义上的超级计算机，适用于大型科学计算和项目研究。
1.2关键组件
网格计算有 6 个主要组件即安全性、用户接口、任务负载管理、调度、数据管理、和资源管理[2]，如图1所示。
网格中的计算机都连接到了网络上，并且都正在运行应用程序，可能正在处理敏感的或非常有价值的数据，因此网格的安全性组件是非常值得关注的一个问题，这个组件包括诸如加密、认证和授权之类的元第 卷 第 期 吉 林 建 筑 工 程 学 院 学 报 vol. No.
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素；访问网格中的信息也非常重要，用户接口组件为用户处理这种任务。这通常有两种方法，一是由用户正在运行的应用程序提供接口，二是由网格管理员提供的接口，可能是 Web 门户，在一个单一的虚拟空间中为应用程序和网格中的可用资源提供访问权限；用户想要在网格上运行的应用程序必须了解有哪些资源可用，这就是任务负载管理服务的用武之地了，应用程序可以与任务负载管理器进行通信，从而了解可用的服务以及这些服务的状态；调度器需要用来定位在哪个计算机上运行应用程序，并分配所需要的作业。这可以非常简单，只是利用下一个可用资源，但是通常都会涉及作业队列的优先级排
序、管理负载、在需要保留资源时寻找其他资源并对整个过程进行监视；如果应用程序正在某个系统上运行，而这个系统却没有应用程序所需要的数据，那么就需要采用一种安全可靠的数据管理机制将数据通过各台计算机移动到正确的位置，这可能需要采用各种协议；要处理这种关键的任务，例如使用特定的资源来启动作业、监视这些作业的状态并返回结果，就需要一种资源管理机制。
2 网格计算的应用领域
网格计算使人们可以轻而易举地为一些大型科研任务创建和提供动态、分布式、高性能的计算环境，而这些在以前是不可能实现的，或开展起来所付出的代价很高，如气候数据分析、宇宙观测、实时遥感数据处理等。网格计算也可以在商业计算领域应用，如联机分析处理数据、商业智能化等。此外，它还可以广泛地应用在电子商务、电子政务等领域[3]。
2.1网格计算在学科研究中的应用
现在科学研究的问题空前复杂化，而学科研究所需要的运算资源常常是捉襟见肘。复杂科学领域的计算通常以超级计算机作为数据处理中心，虽然处理能力强大，但是其本身的造价极其高昂，并不是所有的研究机构都有能力配备。网格技术的出现，最大程度地提高了现有网络计算资源的利用率。
2.2网格计算在企业信息处理中的应用
当网格的深入到互联网的每一个角落时，我们从互联网获得网格计算资源就会像我们从电网上获取电力那么简单，我们只需要支付少量费用，就可以租用这台“超级信息处理中心”为我们工作，这对于信息处理需求大的企业来讲是非常有利的。现在很多企业为了保证其业务不间断地运转，大多部署了昂贵的大型计算机系统，这些设备除了在少数的业务高峰时间可以得到充分利用外，大部分时间都是闲置的，这些闲置资源无疑导致了企业运行成本的增加。一个强大的可租用虚拟系统，可以让用户完成以前难以承担的任务，其生产成本却不会有明显的增长。
2.3网格计算在电子政务中的应用
网格及网格计算技术可以整合和管理分散在各部门的信息化资源，实现各个政府部门之间数据的无缝第 卷 第 期 吉 林 建 筑 工 程 学 院 学 报 vol. No.
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交换，打破电子政务资源共享的瓶颈；另一方面，网格技术的分布式工作模式，可以有效地实现在网络虚拟环境下的协同办公，提高政府的工作效率、增强为公众服务的能力。例如2003年7月上海市政府与IBM中国公司签署了网格计算合作谅解备忘录，旨在利用网格技术解决上海信息港建设中出现的问题，诸如部门之间的信息化资源分散、跨部门协作缺乏标准，部门间资源共享与协作困难，通过资源的整合，提高信息化建设的整体成效，开了国内利用网格计算技术推动电子政务发展的先例。
3 网格计算的发展现状
我国由中科院计算所等十几家科研单位，共同承担了863重点项目——“国家高性能计算环境(NHPCE)”的研发任务，该项目是我国的第一个网格雏形。2002年，国家863计划启动了新一轮网格研究项目——中国国家网格(China National Grid)。项目以北京、上海为中心建设两个网格主结点，主结点的计算能力必须在一万亿次以上，上海超级计算中心是其中之一。上海市科委正在启动上海信息网格，通过对计算、数据、软件等各种信息的共享和协同，支持交通信息网格示范应用。
美国政府用于网格技术基础研究经费则已达5亿美元。美国军方正规划实施一个宏大的网格计划，叫做“全球信息网格(GIG)”，预计在2020年完成。英国政府已投资1亿英镑，用来研制“英国国家网格”。信息产业界的大公司也相继公布了与网格目标一致的研究开发计划。HP、IBM、Microsoft、Sun等公司最近取得共识，支持XML、SOAP、UDDI等万维网标准，从而更有利于开发新一代的网格应用。其目的是将因特网上的资源和信息汇聚在一起，组合成企业和消费者所需要的服务。另外，IBM最近宣布，将投资40亿美元，启动一个全公司的“网格计算创新计划”，在全球建设40家数据中心，其投资力度和商业计划都很惊人。从企业来讲，美国GM公司建设了自己的企业网格，是运行得最好的。它将该公司分布在世界各地的设计制造部门、营销部门都连入网格中，实现了从订单到销售的最快速的全数字化服务。
网格技术在智能公交系统中的应用
第２６卷第３期 ２００８年３月 河南科学
ＨＥＮＡＮ ＳＣＩＥＮＣＥ Ｖｏ１．２６ Ｎｏ．３ Ｍａｒ．２０ｏ８
文章编号：１００４—３９１８（２００８）０３—０３３３—０６
网格技术在智能公交系统中的应用
肖会敏 ， 高博２
（１．河南财经学院信息学院，郑州４５０００２￣２．河南工程学院工商管理系，郑州４５０００７）
摘要：主要研究了将网格技术应用于实现智能公交系统的基本思想和部分技术的实现方法．网格技术通过对异 构资源的整合，能够实现更高程度的资源共享和更强的计算能力，它为实现智能公交系统提供了一种有效的解决方 案．首先提出了基于“服务”的系统分层体系结构，包括资源服务层、基础服务层与系统服务层，然后阐述了基于 ＯＧＳＡ的关于智能公交系统的信息集成、功能封装和应用开发的设计思想和方法，并且采用请求，应答与订阅，通知 两种方式实现了信息集成． 关键词：网格技术；智能公交系统；并行计算 中图分类号：１ＩＰ ３０２．１ 文献标识码：Ａ
网格（Ｇｒｉｄ）是近年来国际上新兴的基于互联网的一种信息技术，它将高速互联网、高性能计算机、大型 数据库、传感器、远程设备等融为一体，实现计算资源、存储资源、信息资源、知识资源等的全面共享，有效消
除了信息孤岛和资源孤岛，从而实现了所有资源的全面联通［１】．网格就是“在动态变化的、拥有多个部门或 者团体的复杂虚拟组织内，灵活、安全地协同资源共享与问题求解．”
采用普通计算机网络技术实现的智能公交系统，其感应系统、车辆定位系统和电子地图管理系统是相互 独立的，功能单一，系统扩展较困难，同时缺乏与其他系统（如运营决策分析系统）的互联接口，难以实现信息
共享．除此之外，它还存在有实时采集数据的存储、计算处理（如运营情况预测与分析、车辆到站离站状态
与时间的预估）等瓶颈． 理想的智能公交系统应该具有分布性、异构性、动态性、自治性、协同性等特征，这与网格技术的处理特
性相一致，因此将网格技术应用于智能公交系统的实现上，将会大大提高智能公交系统的性能．
网格技术发展方向的探讨
中国科技信息２００６年第１ ６期 ＣＨＩＮＡ ＳＣＩＥＮＣＥ ＡＮＤ ＴＥ￣ＬＯＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯ ￣：２ｏｏ６ 发展方向的探讨 尤华明遂溪县人民医院信息科５２４３００ 该文主要介绍周内外一些有代表性的网格研 究计划的开发进展和网格计算的起源及发 展，探讨了－网格技术的未来发展方向。 网格 １．引言 网络技术是一次计算革命，有可能 将全球计算机联合起来协同工作，被人 们视为２ ｌ世纪的新型网络基础架构。网 格的概念来源于电力网格，如电力网把 强大的电力输送到每家每户的每个插座， 用户不必过问电是水电、火电，还是核 电，也不必过问电站位于何方。网格技 术可把分布在各地的计算机联网，将充 足的计算资源分配给每个用户，如同个 人使用一台虚拟的超级计算机一样。但 网格不是万能技术，不是所有问题都能 解决，只有那些能并行运算的应用才可 能被拆成若干细小任务分配到每个网格计 算节点，通过并行处理来提高计算速 度。 网格研究源于美国联邦政府过去ｌ０年 来资助的高性能计算项目。这类研究使 用的名词就是“网格”或“计算网 格”。这类研究的目标是将跨地域的多 台高性能计算机、大型数据库、贵重科 研设备、通信设备、可视化设备和各种 传感器整合成一个巨大的超级计算机系 统，支持科学计算和科学研究。 ２、欧洲的网格技术研究 欧洲近来启动了一系列网格开发计 划，其中包括ＤａｔａＧ ｒｉｄ、ＳＩＭＤＡＴ、 ＮｅｘｔＧＲＩＤ、ＡｋｏＧｒｉＭｏ￣ｌｌＣｏｒｅＧＲＩＤ等计 划。这些项目的情况如下： （１）ＤａｔａＧｒｉｄ计划 欧洲数据网格计划（ＤａｔａＧｒｉｄ）涉及到 欧盟的二十几个国家，其目的是开发一 种能支持全球性分布科学探索的全新环 境。该计划旨在设计并开发中间件解决 方案和可扩展的测试床，以便于处理千 万亿字节的分布式数据、成千上万的资 源（如处理器、磁盘等）以及大量同步用户 的请求。该计划的重点是高能物理学、 地球科学和生物信息科学等科学应用领 域。 （２）ＳＩＭＤＡＴ计划 ＳＩＭＤＡＴ是欧洲的一个大型网格研究 计划。该计划的目标是利用数据中心的 网格技术来开发解决工业复杂问题的方 案。主要用于国际经济的四个重要领 域：汽车制造、制药、太空研究和气象 研究。该项目的７个网格技术开发领域包 括（除了一般的网格结构）：分布式数据访 问、Ｖ Ｏ管理、工作流、实体论、分析 服务和知识服务。 （３）ＮｅｘｔＧＲＩＤ计划 ＮｅｘｔＧＲＩＤ是面向工商业领域建立的 下一代网格服务结构。该计划针对的是 广泛的应用领域：法律部门的数据挖 掘；广播和娱乐；金融模型；数字媒体 和供应链管理。研究和开发领域包括： 网格结构、核心服务以及动态联合体和 网格商业模型。 （４）ＡｋｏＧｒｉＭｏ计划 ＡｋｏＧｒｉＭｏ注重为动态虚拟组织提供 传输移动通信的网格结构和服务。 包括两个测试床：Ｅ Ｌｅａｒｎｉｎｇ和 Ｈｏｓｐｉｔａｌ。该计划在下一代网格使用的分 层方法有：域和应用专门服务、复杂的 网格服务、核心网格服务、网络中间件 和移动互联网。该技术在下一代Ｉｐｖ６网 络基础上建立下一代网格，并支持操作 系统的安全性、账目管理己账和用户。 （５）ＣｏｒｅＧＲＩＤ计划 核心网格是一个研究网络，主要用 于大规模分布式网格和对等技术的基础建 设、软件基础设施和应用。主要研究包 括从知识、数据管理到问题解决环境的 １５２ 各种情况，有４２个组织参加。在欧洲开 展网格技术研究最积极的是英国、荷兰、 意大利与德国。 ３、中国网格技术研究动向 我国同世界其他各国政府一样，为 大幅度提高我国的综合国力和国际竞争能 力，对于网格的建设十分关注，同时在 网格计算方面做了大量基础性和前瞻性研 究工作。并在８６３专项中提出了具体的目 标。专项确立了“战略与系统综合研究”、 “高性能计算机”，“网格结点”、“网格软 件”和“应用网格”五个方面的课题。主 要任务是研制面向网格的每秒万亿次级高 性能计算机和具有每秒数万亿次聚合计算 能力的高性能计算环境；开发具有自主知 识产权的网格软件；建设科学研究、经济 建设、社会发展和国防建设急需的重要应 用网格；形成若干网格技术的国家标准， 参与制定国际标准。 目前，我国已开展了“中国国家网 格”、“教育科研网格”、“织女星网 格”和“先进计算基础设施北京、上海 试点工程”等五大网格项目的研究。参 与研究的主要有中科院计算所、清华大 学、联想集团、江南计算所等几家在高 性能计算方面有较强实力的研究单位。 （１）中国国家网格（Ｃｈｉｎａ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｇｒｉｄ） “中国国家网格”是国家级高性能 计算和信息服务的战略性基础设施，它 将在全国范围内为各行业和社会大众提供 各种一体化的高性能计算环境和信息服 务。专项于２００２年４月启动，投资高达 ３亿人民币，目标是提供高性能计算、资 源共享、协同工作的能力，同时在科学 研究、环境资源、制造业、服务业中建 设若干大型行业应用网格；并研制面向 网格计算，具有良好的应用开发环境的 高性能计算机，装备网格结点，促进我
视觉设计中的网格浅析
视觉设计中的网格浅析
1、网格的概念
“网格”这个名词最早出现在上世纪九十年代中期，常被用来说明某种适合于高级科学与工程研究的分布式计算基础设施。通过查阅资料可以发现，网格以及以网格形式出现的网格图形，在我们生活中随处可见：具象一点的例如围棋、象棋的棋盘，纺织品中经纬线交织而成的纹理图案；抽象一点的有作为辅助设计的，以及在计算机网络技术研究领域中起着重要作用的网格。
网格作为一种抽象简化而得的结构，伴随着人类从原始社会直至现在的科技社会，并且随着科技的不断进步和人类对未知世界的不断探索，网格的功能也有了一定范围的扩展，从最初作为装饰纹样出现在彩陶之上到逐渐作为辅助设计的工具应用在建筑等设计领域，网格在其发展使用的过程中也体现着人类对社会的认知，并且与其当时的技术与艺术遥相呼应。
2、网格的历史
2.1网格的起源
属于几何纹样的网格状图形不约而同地出现在人类早期的不同文明中，有着创造的必然性。对于几何形网格的产生，贡布里希曾这样说道：“正因为几何形状在自然界中是很少见的，所以人类的脑子就选择了那些有规律的表现形式。大家一般都公认，有规律性的表现形式是具有控制能力的人脑的产物，因此.他们与自然的混杂状况形成鲜明的对比。我们的大脑偏爱几何结构”。这说明，基于人类的基本生理结构，网格图形出现是必然的。
对于网格的起源，“编织论”是另一种比较典型的说法。
哥特弗里德-森培尔提出的几何网格纹样起源的一种学说中认为：“几何学样式中最简明、最重要的美丽网格纹样是源于编织技术中的原始纹样，单从网格纵横交错的轴线和保留至今的编结，纺织纹样的基本结构的一致，就可以看出两者之间的相关联系无论是由自然物抽象而来，或是从编织技术中发展而来，存在于世界各地的网格，都是简化到极致的一种形态，表现出简洁的几何化特征和高度的秩序感。”
2.2中国的网格
在中国，早在尧的时代就出现了与现代网格形式完全一致的围棋棋盘设计；在现存的汉代《周髀算经》对勾股定理的图解中，也能清晰地看到起辅助作用的网格；在古代的城市规划和建筑设计中，建筑师们很早就懂得将网格作为确定建筑平面、建筑正立面的基本工具；在文字上，初学毛笔字的孩子常用的米字格、田字格、九宫格都是以网格的形式来辅助文字书写和定位的工具；在纺织设计中，
网格技术研究与发展趋势综述
２００７耳第２期
中图分类号：ＴＰ３９３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００９—２５５２（２００７）０２—０１１７一ｏ４
网格技术研究与发展趋势综述
王霓虹，滕志霞
（东北林业大学信息与汁算机工程学院，哈尔滨１５００４０） 铀
摘 要：简要介绍了网格以及网格计算的概念，阐述了网格技术的国内外研究现状及其应用，
并讨论分析了网格技术研究中存在的问题，展望了网格技术的发展趋势：
关键词：网格；网格汁算；资源共享
Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｇｒｉｄ ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ ｔｅｎｄｅｎｃｙ
ＷＡＮＧ Ｎｉ—ｈｏｎｇ．ＴＥＮＧ Ｚｈｉ—ｘｉａ （Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏｆｌｅｇｅ，Ｎｏｒｔｈｅａｓｔ Ｆｏｒｅｓｔｒｙ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｒｂｉｎ １５００４０，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｃｏｎｃｅｐｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｄ ａｎｄ ｄ ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ，ａｎｄ ｐｒｅｓｅｎｔｓ ｔｈｅ ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ
ｒｅｓｅａｒｃｈ ｓｔａｔｕｓ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｄ，ｔｈｅｎ ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ ａｎｄ ａｎａｌｙｓｅｓ ｔｈｅ ｐｍｂｌｅｍｓ ｉｎ ｄ ｒｅｓｅａｒｃｈ，ａｎｄ ｍａｋｅｓ ａ ｐｒｏｓｐｅｃｔ ｏｎ ｔｈｅ ｔｅｎｄｅｎｃｙ ｏｆ ｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｄ； ｄ ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ；ｒｅｓｏｕｒｃｅ ｓｈａｒｉｎｇ；ｒｅｓｅａｒｃｈ；ｔｅｎｄｅｎｃｙ
０ 僦还
网络的出现，改变了人们使用汁算机的方式，而
Ｉｎｔｅｍｅｔ的出现，又改变了人们使用网络的方式。现
在，利用成熟的Ｗｅｂ技术建立的Ｉｎｔｒａｎｅｔ系统，将各
种数据、信息和文档置于Ｗｅｂ数据库和服务器上， 使得不论是用户身处何地，只要打开浏览器、简单地 移动鼠标就可以获得他想要的任何信息。
现代计算机网格技术应用问题探析
２０１２年第１Ｏ期 计算机光盘软件与应用 Ｃｏｍｐｕｔｅｒ ＣＤ Ｓｏｆｔｗａｒｅ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ 工程技术 现代计算机网格技术应用问题探析 田文英 （石家庄职业技术学院，石家庄０５００８１） 摘要：计算机网格一词来源于电力网格（ＰｏｗｅｒＧｆｉｄ）一词，目前一般都简称为“网格”（Ｇｒｉｄ），这项新技术是从２０ 世纪９Ｏ年代中期发展起来的，它把互联网上分散的资源融为有机整体，实现资源的全面共享和有机协作。这些资源包括高 性能计算机、大型数据库、网格、传感器等，使人们获得有效使用资源的整体能力，并按需获取信息。网格技术和应用将 成为具有高性能处理、海量数据存储和大量仪器设备等特征的２１世纪人类社会的信息处理基础设施。通过它可以汇聚 ｌｎｔｅｍｅｔ中分散异构、动态变化的计算和信息资源，将其中不同组织和机构的资源虚拟化，使人们能像使用一台计算机那样 使用Ｉｎｔｅｍｅｔ中的各种资源，把Ｉｎｔｅｒｎｅｔ从通讯和信息交互平台提升到资源共享和协同工作的平台。 关键词：互联网；数据；计算和信息资源 中图分类号：ＴＰ３９３．０２ 文献标识码：Ａ文章编号：１００７－９５９９（２０１ ２）１０－０１２４－０２ 现代社会由于大规模的科学和工程计算的需求，迫使计算机 必须不断地提高其运算速度和存储容量。计算机的发展历史表明， 为了达到更好的处理性能，除了必须提高系统的硬件的速度外， 系统的结构也必须不断改进，特别是当元器件的速度达到极限时， 后者将变成焦点问题。于是，超级并行机成为复杂科学计算领域 的主宰。 但以超级计算机为中心的计算模式存在明显的不足，而且目 前正在经受挑战。随着人们在日常工作遇到的商业计算越来越复 杂，人们迫切需要数据处理能力更强大的计算机，超级计算机的 价格显然阻止了它进入普通人的工作领域。于是，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，最终科学家们经 过努力找到了答案——Ｇ脚Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ（网格计算）。 一、２１世纪计算机科技研究热潮 美国政府自２０世纪９Ｏ年代就开始投资于网格技术研究，累 计用于网格技术基础研究方面的经费已近５亿美元，相继提出了 各种网格理论，并建立以Ｇｌｏｂｕｓ、Ｇｌｏｂｅ、ＮｅｔＳｏｌｖｅ、Ｊａｖａｌｉｎ为代 表的实验模型和项目。作为网格计算最杰出的代表，由美国 Ａｒｇｏｎｎｅ国家实验室实施研发的Ｇｌｏｂｕｓ，被认为是网格技术的典 型代表。Ｇｌｏｂｕｓ通过对网格技术的研究相应软件的开发及相关标 准的制定，力图构造一个规范的网格计算环境，实现对高性能计 算机远程计算资源普遍、可靠、一致性的访问 在对资源管理、 安全、信息服务及数据管理等网格计算的关键理论进行研究的同 时，Ｇｌｏｂｕｓ于１９９９年开发出的能运行于各类平台的网格计算工 具软件ＧｌｏｂｕｓＴｏｏｌｋｉｔ是该系统最重要的成果，其源代码完全开放， 可以帮助规划和组建人犁 格实验平台，开发适合大 格系统 运行的大型应崩程序。目前，Ｇｌｏｂｕｓ的技术已在ＮＡＳＡ嘲格、欧 洲数据中心、美国国家技术网格等８个项目中得到应用。美国国 防部规划实施的“全球信息网格”计划，将在２０２０年完成。作为 该计划的一部分，美国海军和海军陆战队已先期启动了一个耗资 １６０亿美元、历时８年的项目，进行系统的研制、建设、维护和 升级。 英国政府已决定投入１亿英镑用于网格研究，建立英国的国 家网格项目，形成全国范围内互联互通的网格系统。欧盟已于 ２００１年１月起，正式实施由欧洲粒子实验室等６个研究机构参与 的数据网格项目，计划在３年内投资９８０万欧元，采用Ｇｌｏｂｕｓ网 格技术，建立一个在欧洲范围内不同数据源之间实现海量数据计 算与数据交换的大规模分布计算环境和共享平台，为科学研究提 供强大保障。法国启动的国家网格计划，前３年计划的经费投入 一】２４一 是１０００万美元。荷兰国家网格计算计划将使５个大学的研究人员 能够更有效地在生物信息到粒子物理等科研项目方面进行合作。 Ｊ这一网格计算计划包含５台Ｌｉｎｕｘ群集系统（每个大学各一台）， 通过荷兰大学的高性能网格——ｓｕＰＥＲＮｅｔ连接在一起。 二、网格的应用 网格的最终目的是希望用户在使用网格的计算能力时，就如 同现在使用电力一样方便简单。在科学计算领域，网格计算可以 在以下几个方面得到广泛应用： （一）分布式超级计算 网格计算可以把分布式的超级计算机集中起来，协同解决复 杂的大规模的问题。 使大量闲置的计算机资源得到有效的组织，提高了资源的利 用效率，节省了大量的重复投资，使用户的需求能够得到及时满 足。 （二）高吞吐率计算 网格技术能够十分有效地提高计算的吞吐率，它利用ＣＰＵ的 周期窃取技术，将大量空闲的计算机的计算资源集中起来，提供 给对时间不太敏感的问题，作为计算资源的重要来源 （三）数据密集型计算 数据密集型的问题的求解往往同时产生很大的通讯和计算需 求，需要网格能力才可以解决。网格可以药物分子设计、计算力 学、计算材料、电子学、生物学、核物理反应、航空航天等众多 的领域得到广泛的需求。 （四）基于广泛信息共享的人与人交互 网格的ＩｉＩ现更加突破了人与人之间地理界线的限制，使得科 技工作者之间的交流更加的方便，从某种程度上可以说实现人与 人之问的智慧共享。 （ ）更广泛的资源贸易 随着大型机的性能的提高和微机的史加普及，及其资源的闲 置的问题也越来越突出，网格技术能够有效地组织这些闲置的资 源，使得有大量的计算需求的用户能够获得这些资源，资源的提 供者的应用也不会受到太大的干扰。需要计算能力的人可以不必 购买大的计算机，只要根据自己的任务的需求，向网格购买计算 能力就可以满足计算需求。 三、计算机网格面临的技术问题 网格技术的兴起和发展得益于技术进步和应用需求的驱动， 但面临着诸多挑战。在技术方面，其研究重点是网格软件技术的 （下转第１２６页）
网格计算的技术特点
２０１３焦 Ｓｈａｎｄｏｎｇ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ 山东工业技术 第４期 网格计算的技术特点
申安来 （牡丹江大学光伏学院，黑龙江牡丹江１５７０１ １） 【摘要】网格计算为现在普遍运用的云计算模型奠定了理论基础和实验环境。对于像网格这样大规模的分布式系统，资源 利用的合理性始终是需要关注的一个重点。本文介绍了网格的定义、特点，以及研究中需要解决的关键问题，并提出了一种层次 模型．用来处理内存和负载提交机器的饱和问题。 【关键词】网格；资源发现；异构；层次模型 １ 网格的基本概念及特点 网格是在２Ｏ世纪９０年代中期为构建先进科学和工程 分布式计算设施而引入的概念，网格界的权威Ｉ．ｆｏｓｔｅｒ在《网 格：一种未来基础设施蓝图》一文中给出了网格的描述性定 义：“网格是构筑在互联网上的一组新兴技术，它将高速互联 网、计算机、大型数据库、传感器、远程设备等融为一体，为科 技人员和普通老百姓提供更多的资源、功能和服务。网格是 继传统ｉｎｔｅｒｎｅｔ、Ｗｅｂ之后的第二个大浪潮，可称为第二次 Ｉｎｔｅｒｎｅｔ应用”【Ｉｌ。 在一段时间后．计算机技术持续进步．微型计算机应用 持续普及．在世界范围内．网格普遍被认为可以给各种大规 模计算和数据密集型应用提供分布计算环境。这时，网格被 看作非常具有前景的网络基础设施。由此。网格进入第二个 阶段。这一时期产生了代表性项目Ｇｌｏｂｕｓ，Ｇｌｏｂｕｓ的更新一 直持续到现在．其主要实现的功能包括目： （１）实现网格环境中的异构性、可扩展性和分布性、动态 性： （２）基于广域网．可以在多种异构计算机系统和资源之 间建立分布式计算环境．可以使不同节点和资源有效地共享 与协同工作［３１ ２网格资源管理 网格资源在地理上处于分布、异构的方式存在；并且被不 同的个人或组织所管理．而每个资源又都有其独立的资源管 理政策、不同的访问策略及成本控制方式．这就导致了资源 管理在网格环境下是十分复杂的问题。多数学者认为．网格 资源管理应在这几个方面予以体现：网格资源发现、资源监 视、资源映射、资源协同、资源调度、资源安全、资源分配等方 面。 系统中用户的任务请求发现相应的资源被称之为资源 发现．用户希望资源发现模块返回发现所得的资源信息．网 格系统中其他的服务中间件需要这些发现结果．用其做为下 一步的工作数据来源。同时。系统管理员根据相关标准通过 资源管理软件来确保资源的合理分配和使用．这些标准应该 根据需求预先定义好，以便最终达到资源共享的目的。在各 种资源管理策略中，面临的难点有唯一验证、安全授权、资源 访问策略、资源发现发式以及资源调度等挑战月。 在具体的工作中．网格用户在异构平台下提交协同工作 任务．首先将大的计算任务分解成比较小的子任务．子任务 还可以进一步分解为原子任务．其中原子任务就是由网格中 的计算资源单一完成的任务的最小单元［６１。资源发现的功能 在此时发挥作用．开始查找能够完成这些原子任务的网格资 源 为了达到这个目的．资源管理将原子任务需要的实体资 源请求发送给资源发现机制．然后经由本网格定义的发现策 略找到有效的匹配资源．这就是满足请求条件的一组资源。 考虑到资源信息的变化属于动态行为．以及资源信息在很多 情况下不能同步更新．所以资源发现所得到的资源不确定成 为进行协同完成用户计算任务的最终资源。故此．还需要通 过相应的资源匹配机制对资源发现得到的资源进行进一步 筛选．筛选方法即本文所考虑的两方面内容：一个。是通过综 合评价资源的性能而进行筛选：另一个．是通过资源的安全 性能进行筛选。通过筛选后，得到最后适合于网格任务的资 源进入网格环境。为了实现该目的．资源发现的结果需要提 交给资源匹配机制，即本文提出的的综合评价系统。在交由 相应的资源评价系统进行评价后．将最终结果提交给网格调 度机制 ３网格层次模型 有些网格环境提供用户可以描述应用程序的一种描述 语言。比如ＪＳＤＬ（作业提交描述语言），这是一个在全球网格 论坛提出的标准的描述语言。允许提交一个语言映射，因此 可以解决资源管理器之间的互操作性问题 在管理的应用程序的任务中．大量的常用方法是对每一 个图中的节点明确任务。这是许多网格系统采取的新方法。 这种方法可以迅速饱和节点资源．如应用程序启动．可以为 我们增加一些任务的机器 许多应用程序有一个如ＣＰＵ周期和／或数据存储计算资 源的大量需求。这些应用程序组成任务 最终由系统处理的 任务。很多时候，他们是由需要用分层完全处理（下转第６７页）
下一代互联网技术——网格技术
２００７年２月
第２期 广西轻工业
ＧＵＡＮＧＸＩ ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＬＩＧＨＴ ＩＮＤＵＳＴＲＹ （总第９９期）
下一代互联网技术——网格技术
涂豫 ，王超
（１．河南工业职业技术学院计算机工程系。河南南阳４７３００９；
２．河南工业职业技术学院团委，河南南阳４７３００９）
【摘 要】网格是一种新兴的技术，正处在不断发展和变化当中。但可以简单地说，网格是一种信息社会的网络基础设施．
它将实现互联网上所有资源的互联互通，包括计算资源、存储资源、通信资源、软件资源、信息资源、知识资源等。
【关键词】网格；资源共享；网格计算
【中图分类号】ＴＰ３９３ 【文献标识码】Ａ 【文章编号】１００３—２６７３（２００７）０２—００５９一Ｏ１
网格是一种新兴的技术，正处在不断发展和变化当中。但
可以简单地说，网格是一种信息社会的网络基础设施，它将实
现互联网上所有资源的互联互通，包括计算资源、存储资源、通
信资源、软件资源、信息资源、知识资源等。对于什么是网格，中
国科学院计算所所长、中国工程院李国杰院士认为，网格实际
上是继传统互联网、Ｗｅｂ之后的第三次浪潮，可以称之为第三
代互联网应用。
网格将连通一个个信息和资源孤岛，让人们的工作和生活
变得更方便。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、管理及服务的资源能力。人们用
这些资源就像用电源一样，不必计较这些资源的来源和负载情
况。通过网格计算技术，位于日内瓦的西欧高能物理研究中心
工作人员，在网上操作，就可以把任务交给位于法国里昂的计
算机集群上去完成，而不必花许多钱去建立一个巨大的计算机
集群。
伊安福斯特（ＩａｎＦｏｓｔｅｒ）是美国计算网格项目的领导人之
一，曾在Ｉ９９８年主编过一本书，题为《网格：２１世纪信息技术
基础设施的蓝图》。他这样描述网格：“网格是构筑在互联网上
网格计算系统的应用与研究
２００７年第７期 福建 电脑 ４５
网格计算系统的应用与研究
尚艳玲．牛红惠
（安阳师范学院计算中心河南安阳４５５０００）
【摘要】：网格计算能够实现广域范围内异构平台的协同，是ｉｎｔｅｒｎｅｔ发展的高级形式，本文即以网格计算系统的特点， 网格计算系统的目标和需要的关键技术而展开。
【关键词】：网格计算，计算环境，网格计算系统
１．背景 随着网络的普及和网络技术的飞速发展．特别是高速网络
技术和先进的计算结构的出现．使得在分布式网络环境中解决
一些大规模应用问题已成为可能
网格计算（Ｇｒｉｄ Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ）就是通过将地理上分布．异构的 各种高性能计算机，数据服务器，大型检索存储系统和可视化，
虚拟现实系统等．通过高速互联网络连接并集成起来，形成对用 户相对透明的虚拟的高性能计算环境．这个环境是一个广域范
围内的无缝集成和协同计算环境。
２．网格计算
２．１网格计算的发展： 网格计算的发展基本上经历了三个发展阶段：
（１）萌芽阶段：在２０世纪９０年代早期，主要是千兆网的测 试床．以及一些元计算的实验。
（２）早期试验阶段：在２０世纪９０年代中期到晚期，包括一
些学术性的软件项目和应用实验。 （３）迅速发展阶段：２００２年以来。出现了大量的网格计算项
目．许多较大的公司和计算机组织对这一领域产生了浓厚的兴 趣。 ２．２网格计算需要解决的问题：
（１）资源共享：资源共享是网格计算需要解决的一个核心问 题。也是网格计算的主要目的，没有资源共享就没有网格计算。 网格计算需要对不同地理位置的、随时间动态变化的、类型多种
多样的、隶属不同组织和单位地网格资源实现有效共享。 （２）高性能和界面友好：网格计算必须提供高质量的服务，
包括提供计算性能高．使问题的合作求解具有很高的效率．合作
的方式和方法要比传统的方式更方便、有效。
（３）安全：网格计算的安全问题涉及认证、授权问题、以及在 实现资源共享的同时如何实现保密、如何防止对整个网格系统
下一代网络技术-网格计算
第９卷第４期 ２００７年１０月 漳州职业技术学院学报 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｚｈａｎｇｚｈｏｕ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ＶＯ１．９ ｏｃｔ． ＮＯ．４ ２００７
下一代网络技术一网格计算
林隽生 （漳州职业技术学院计算机工程系，福建漳州３６３０００）
摘要：网络技术自从２０世纪５０年代面向终端的计算机网络诞生以来获得了快速发展，从多台计算机通过通讯线路互联到大 家非常熟悉的ＩＮＴＥＲＮＥＴ技术的广泛应用。２１世纪人们的生活已离不开网络，而计算机以及网络的性能总是不尽如人意。 本文介绍的网格计算技术从应用研究层面为网络技术的发展描绘了一个方向。 关键词：分布式系统；元计算；中间件；网格计算 中图分类号：ＴＰ３９３．０１ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１６７３－１４１７（２００７）０４．０００７－０４ １前言 高性能计算的应用需求使计算能力不可能在单一计算机上获得，因此，必须通过构建“网络虚拟超级计算机”或“元计算 机”来获得超强的计算能力。２０世纪９０年代初，根据Ｉｎｔｅｒｎｅｔ上主机大量增加但利用率并不高的状况，美国国家科学基金 会将其四个超级计算中心构筑成一个元计算机，逐渐发展到利用它研究解决具有重大挑战性的并行问题。它提供统一的管 理、单一的分配机制和协调应用程序，使任务可以透明地按需要分配到系统内的各种结构的计算机中。元计算环境主要包 括高速的互联通信链路、全局的文件系统、普通用户接口和信息、视频电话系统、支持分布并行的软件系统等。目前用得 较多的术语“网格计算（ｇｒｉｄ ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ），更系统化地发展了最初元计算的概念，它通过网络连接地理上分布的各类计算机 （包括机群）、数据库、各类存储设备等，形成对用户相对透明的虚拟的高性能计算环境，应用包括了分布式计算、高吞 吐量计算、协同工程和数据查询等诸多功能。网格计算被定义为一个广域范围的“无缝的集成和协同计算环境”。网格计算 模式已经发展为连接和统一各类不同远程资源的一种基础结构。网格计算被誉为继Ｉｎｔｅｒｎｅｔ和Ｗｅｂ之后的“第三个信息技 术浪潮”，有望提供下一代分布式应用和服务，对研究和信息系统发展有着深远的影响，名副其实的“下一代互联网络技术’’。 ２网格计算系统 ２．１网格计算系统的含义 网格是借鉴电力网的概念提出来的，网格的最终目的是希望用户在使用网格计算能力时，就如同现在使用电力一样方 便。我们在使用电力时，不需要知道他是从那个地点的发电站输送出来的，也不需要知道该电力是通过什么样的发电机产 生的，不管是水力发电，还是通过核反应发电，我们使用的是一种统一形式的电能。网格计算希望给最终的使用者提供的 是与地理位置无关、与具体的计算设施无关的通用的计算能力。网格计算系统（Ｇｒｉｄ Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）与分布式系统和 并行系统相比有很多相同的特征，但是与二者又有着非常重要的区别。与分布式系统类似，位于多个管理域下的超级计算 机通过不可靠的网络进行连接，并且需要对广域分布的动态资源进行集成，但是网格计算系统对高性能的要求使其编程模 型及接口与分布式系统有极大的差别。网格计算系统作为并行系统还需要进行超级计算机之间的通信调度以满足应用对性 能的要求，然而由于网格计算系统的异构性以及动态性，现有的并行计算技术不能够很好地适应这种需求。 对于网格计算系统来说，最根本的问题是实时获得系统的结构和状态信息，通过这些信息对网格应用进行配置，达到 实时配置计算资源的状态。
网格计算的安全技术分析
２００６年１１月
网格计算的安全技术分析
陈军 （南京交通职业技术 学院信．Ｅ－工程系 南京２１０００８）
摘要 由于网格计算是互联网上的… 组新技术，随着网格计算在各领域的不断应用，网格计算的安全技术的研究也倍受重视，本 文对网格计算的几种重要的安全技术方案，从工作机理上进行了较为详细的分析，根据网格计算技术和计算机安全技术的最新研 究，提出了网格计算安全技术的发展方向。 关键词 刚格计算风险安全策略安全技术安全资源共享
Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｓｅｃｕｒｉｔｙ Ｇｒｉｄ Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
Ｃｈｅｎ Ｊｕｎ （Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｎａｎｊｉｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ Ｐｒｏｆｅｓｓｉｏｎａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｎａｎｊｉｎｇ ２ １ ０００８）
Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｇｒｉｄ ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ ｉｓ ｔｈｅ Ｉｎｔｅｍｅｔ ａｓ ａ ｇｒｏｕｐ ｏｆ ｎｅｗ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ．ｇｒｉｄ ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ ｉｎ ｖａｒｉｏｕｓ ｆｉｅｌｄｓ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｇｒｉｄ ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ ｓｅｃｕｒｉｔｙ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｈａｓ ａｔｔｒａｃｔｅｄ ｔｈｅ ａｔｔｅｎｔｉｏｎ ｏｆ ｓｅｖｅｒａｌ ｍａｊｏｒ ｐａｐｅｒ ｏｎ ｔｈｅ ｓａｆｅｔｙ ｏｆ ｇｒｉｄ ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｐｒｏｇｒａｍ ｗｏｒｋ ｏｎ ｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｆｏｒ ａ ｍｏｒｅ ｄｅｍｉｌｅｄ ａｎａｌｙｓｉｓ，ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｌａｔｅｓｔ ｇｒｉｄ ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｓｅｃｕｒｉｔｙ，ｔｈｅ ｓｅｃｕｒｉｔｙ ｏｆ ｄ ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ Ｇｒｉｄ Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ Ｒｉｓｋ Ｓｅｃｕｒｉｔｙ ｐｏｌｉｃｙ Ｓｅｃｕｒｉｔｙ￣ｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｓｅｃｕｒｉｔｙ ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ｓｈａｒｉｎｇ