网格计算概述

网格计算是伴随着互联网技术而迅速发展起来的，专门针对复杂科学计算的新型计算模式。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”， 所以这种计算方式叫网格计算。这样组织起来的“虚拟的超级计算机”有两个优势，一个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。简单地讲，网格是把整个网络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。

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。这种环境将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，满足客户要求并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：

提高或拓展型企业内所有计算资源的效率和利用率，满足最终用户的需求，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。

现在，网格计算主要被各大学和研究实验室用于高性能计算的项目。这些项目要求巨大的计算能力，或需要接入大量数据。

网格计算的目的是支持所有行业的电子商务应用。例如，飞机和汽车等复杂产品的生产要求对产品设计、产品组装和产品生命周期管理进行计算密集型模拟。其他一些实例还有，通过 Monte Carlo 方法对复杂金融环境的模拟，以及生命科学领域的许多项目。

网格环境的最终目的是，从简单的资源集中发展到数据共享，最后发展到协作。

资源集中 —— 使公司用户能够将公司的整个 IT 基础设施看作是一台计算机，能够根据他们的需要找到尚未被利用的资源。

数据共享 —— 使各公司接入远程数据。这对某些生命科学项目尤其有用，因为在这些项目中，各公司需要和其他公司共享人类基因数据。

通过网格计算来合作 —— 使广泛分散在各地的组织能够在一定的项目上进行合作，整合业务流程，共享从工程蓝图到软件应用程序等所有信息。

网格计算进入业务应用

Albert Bunshaft，IBM全球网格计算销售和业务拓展副总裁,曾是Rensselaer理工学院交互式计算机制图中心研究员。

何谓网格？
最近有关网格计算的讨论非常多，有的甚至可以用天花乱坠来形容。我相信网格是─种全新的计算方法。IBM将随需应变公司定义为一家在企业内部以及与关键合作伙伴、供应商和客户之间实现了端到端过程集成的企业。这样组织能够快速对任何客户需求、市场机遇或外部威胁做出响应。成为随需应变公司，企业需要创建一个随需应变的运行环境——一个具有集成、开放、虚拟和自主特性的基础设施。这时就需要谈到网格计算了。它是一种计算基础设施的新思维，这种基础设施能够支持随需应变的业务转换。

网格计算是随需应变运行环境的一个组建模块，它在使各类组织提高效率的同时，降低运行成本，从计算和数据资产中获得更多的价值。网格能实现多种分布式计算资源的虚拟化，如处理过程、存储容量、数据和网络带宽，从而创建一个单一的虚拟系统，进而为用户和应用提供对大量IT功能的无缝访问。简而言之，网格使客户从拥有的资产中获得更多的业务价值。

这很重要，因为很多公司都在面临新的“80/20”困扰：80%的计算机使用率不到20%。试想，如果公司能够将这些分布在各个地方的异构计算和数据资源连接起来，充分利用它们总的处理能力，并像对待一个单一、虚拟的大型机那样对它们进行管理，那将会是一种什么情形呢？

从理论走向后台应用
与互联网一样，网格计算起源于研究和学术机构。由于网格软件的成熟，及能支持对异构分布式资源进行集成的开放标准的出现，网格计算已经进入到商业领域。

业内有许多企业正在推动网格进入企业应用。IBM在2003年的网格战略以5个重点领域为中心，满足航空航天、汽车、金融、政府和生命科学行业客户的需求，分别在研究和开发、工程和设计、业务分析、企业优化和政府发展领域。根据这些重点领域，又推出了10种结构化的产品和功能，旨在帮助客户在获得网格计算能够带来的益处同时，向随需应变的电子商务迈进。

虽然实际网格应用的资源组合不同，但它们通常由以下三种类型的资源组成。

桌面：桌面浏览网格可以创建对─个大型处理容量资源池的访问。为实现这一目标，这些网格可以充分利用那些未使用的桌面计算能力。网格在终端用户计算机的后端运行，最常见的是以“屏幕保护程序”的形式出现——只有在PC未被使用时才发挥作用。桌面浏览网格特别适用于那些高度并行的分布式应用，如那些在科学和研究领域中使用的应用。

服务器：服务器网格与桌面浏览网格的类似之处在于它们也是强调在共享资源未得到全面使用时充分利用这些资源。此外，服务器网格可用于创建对专有设备的访问，以支持某─特殊的计算或处理过程。

数据：数据网格可提供单一数据源，用于实现共享和协作，可用于为大型协作创建一组数据源的单一虚拟视图。这一过程被称为“数据联合”。例如，一些数据网格，如英国的乳腺X线照片国家数字档案库和eDiamond网格，主要用于为很多处理站点提供大型数据集。利用这些大型数据集和网格计算提供的大型处理能力，科学家和研究人员可以创建对这些汇聚信息进行分析的应用。通过搜寻模式信息或特征信息，科学家们可能发现有关环境或基因致病因素的新知识。


  
网格的美好前景
网格计算技术可应用于很多业务和IT环境，包括如下几个方面。

研究和开发。这类活动基本上是信息和计算密集型的，涉及到使用多种方法，如分析、深入计算、数据挖掘和数据抽取。网格计算可以帮助提高研究人员的工作效率，对于那些要求在开发过程中确保保密性和离散性的竞争性市场环境来说特别重要。

商业智能和分析。此类网格通常用于执行大型的数据挖掘、数据智能和数据研究项目。采用传统方式，这些项目一般需要相对较长的时间（数天或数周）。网格计算技术能充分利用未用的计算资源，大大加快分析过程的速度，同时精度也高得多。

工程和产品设计。创建统一的产品开发网格，制造商们不仅能够实现跨供应链的协作，而且还能够利用扩展的计算功能来减少开发周期，降低开发成本和缩短进入市场所需的时间。

企业优化。利用网格，各类组织可以快速将不同的资源连接在一起，进行负载优化，从而能够跨企业边界以“不中断运行（on thefly）”的方式提供计算和数据资源。

综合来说，网格能及时响应需求的变动，通过使IT组织能够汇聚各种分布式资源和利用未使用的容量，网格技术极大地增加了可用的计算和数据资源的总量。网格计算可以帮助创建能够对意外流量和使用高峰做出快速响应的IT基础设施。此外，资源池的虚拟化使管理员能象对待一个单一系统那样，跨多个异构设备方便地监视不同任务的进展和状态。可以说，网格是未来计算世界中的一种划时代的新事物。



2002 年 8 月，IBM 宣布投入数十亿美元研发网格计算，与Globus 合作开发开放的网格计算标准，并指出网格的价值不仅仅限于科学计算，商业应用也有很好的前景。于是网格计算和 Globus 一起从幕后走到前台，受到前所未有的关注。

Globus 是美国 Argonne 国家实验室的研发项目，全美有 12 所大学和研究机构参与了该项目。Globus 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， 开发能在各种平台上运行的网格计算工具软件（Toolkit），帮助规划和组建大型的网格试验平台，开发适合大型网格系统运行的大型应用程序。Toolkit 是 Globus 最重要的成果， 其第一版在 1999 年推出，最新版本是 2002 年推出的 Release 2.2。 Toolkit 开放源码，任何人都可以从其网站上直接下载源代码。目前，Globus 的技术已经在 NASA 网格（NASA IPG）、欧洲数据网格（Data Grid）、 美国国家技术网格（NTG）等多个项目中得到应用。

在 2002 年的 2 月， IBM 与 Globus 共同发表了 OGSA（Open Grid Services Architecture）， 勾勒了Globus Toolkit 3.0 的蓝图。 OGSA 主要是将 Web Services、数据库存取、J2EE 等技术规范纳入网格计算。初步的规范已经公布在网络上供大家评估建议， 正式的版本预计将会在 2003 年问世。实际上，OGSA 的第一个供参考和评价技术用的部分已经于 2002 年 5 月 17 日在网上公布。 IBM 是网格系统和服务方面的领先供应商，已经为很多科技团体、政府机构、以及商业化用户的网格系统提供了产品和服务， 其中包括英国国家网格，荷兰国家网格，美国国防部网格，美国 DTF，宾州的乳癌档案库，北卡州的生物网格等等。 IBM 研究中心还使用 Globus 技术构建了自己的“蓝色网格”，该网格将分布在美国、以色列、瑞士、 日本和英国的 IBM 研究和开发实验室的超级计算机连接在一起，实现资源的共享和利用，同时也能对网格服务和解决方案进行测试和原型实验。

IBM 的 WebSphere 电子商务基础设施软件将为 OGSA (开放网格服务结构)网格服务标准提供一个可靠的实施方案参考。目前，IBM 正在与 Globus 合作，使用 IBM WebSphere 作为参考应用服务器，重新改造 Globus 的工具包以使其与 Java2 企业版 (J2EE) 兼容。

IBM eServer (™) 系列已经构成了世界上最强大的网格计算的硬件基础。IBM 存储部也宣布了几项支持网格功能的主要产品。此外，IBM 的全球服务部还将为正在考虑网格战略的客户提供各种服务。

除了推出一系列新产品支持网格计算的应用，IBM 还积极地与 Globus 这样的开放源代码开发团体和有影响力的行业标准组织“全球网格论坛”进行合作，共同推动开放的协议。 开放的协议是实现网格的基本条件，因为它们能够保证异构系统象单一的系统一样配合工作。

就如在电子商务中发挥领导作用一样，在网格计算的领域中，IBM 又一次走到了最前面。