網(wǎng)格計算的應用及發(fā)展前景論文

　　網(wǎng)格計算即分布式計算，是一門計算機科學。它研究如何把一個需要非常巨大的計算能力才能解決的問題分成許多小的部分，然后把這些部分分配給許多計算機進行處理，最后把這些計算結果綜合起來得到最終結果。 以下是學習啦小編今天為大家精心準備的：網(wǎng)格計算的應用及發(fā)展前景修改論文。內(nèi)容僅供參考，歡迎閱讀!

　　網(wǎng)格計算的應用及發(fā)展前景全文如下：

　　[摘 要]文章論述了網(wǎng)格計算的發(fā)展概況、在科學領域的應用范圍、網(wǎng)格服務的特點以及在未來網(wǎng)絡市場中的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

　　[關鍵詞]數(shù)據(jù)庫;浮點運算;虛擬化;資源共享

　　現(xiàn)代社會由于大規(guī)模的科學和工程計算的需求，迫使計算機必須不斷地提高其運算速度和存儲容量。計算機的發(fā)展歷史表明，為了達到更好的處理性能，除了必須提高系統(tǒng)的硬件的速度外，系統(tǒng)的結構也必須不斷改進，特別是當元器件的速度達到極限時，后者將變成焦點問題。于是，超級并行機已經(jīng)成為復雜科學計算領域的主宰。但以超級計算機為中心的計算模式存在明顯的不足，而且目前正在經(jīng)受挑戰(zhàn)。超級計算機雖然是一臺處理能力強大的“巨無霸”，但它的造價極其昂貴，通常只有一些國家級的部門，如航天、軍事、氣象等部門才有能力配置這樣的設備。而隨著人們在日常工作遇到的商業(yè)計算越來越復雜，人們迫切需要數(shù)據(jù)處理能力更強大的計算機，而超級計算機的價格顯然阻止了它進入普通人的工作領域。于是，人們開始尋找一種造價低廉而數(shù)據(jù)處理能力超強的計算模式，最終科學家們經(jīng)過努力找到了答案——Grid Computing(網(wǎng)格計算)。

　　網(wǎng)格(grid)是一個集成的計算與資源環(huán)境，或者說是一個計算資源池。網(wǎng)格也是一種先進的計算基礎設施(Advanced Computational Infrastructure，簡稱ACI)，用于研究與工程應用相結合的項目，學科領域涉及超級計算技術、網(wǎng)絡技術、數(shù)據(jù)庫技術、中間件技術、并行算法和各種計算科學研究與應用技術，是一個綜合性的跨學科高技術研究課題。網(wǎng)格計算(Grid Computing)是伴隨著互聯(lián)網(wǎng)技術而迅速發(fā)展起來的，是將地理上分布的計算資源(包括數(shù)據(jù)庫、貴重儀器等各種資源)充分利用起來，協(xié)同解決復雜的大規(guī)模問題,特別是解決僅靠本地資源無法解決的復雜問題，是專門針對復雜科學計算的新型計算模式。這種計算模式是利用互聯(lián)網(wǎng)把分散在不同地理位置的電腦組織成一個“虛擬的超級計算機”，其中每一臺參與計算的計算機就是一個“節(jié)點”，而整個計算是由成千上萬個“節(jié)點”組成的“一張網(wǎng)格”， 所以這種計算方式叫網(wǎng)格計算。這樣組織起來的“虛擬的超級計算機”有兩個優(yōu)勢，一個是數(shù)據(jù)處理能力超強;另一個是能充分利用網(wǎng)上的閑置處理能力。簡單地講，網(wǎng)格是把整個網(wǎng)絡整合成一臺巨大的超級計算機，實現(xiàn)計算資源、存儲資源、數(shù)據(jù)資源、信息資源、知識資源、專家資源的全面共享。

　　近年來，隨著計算機計算能力的迅速增長，互聯(lián)網(wǎng)絡的普及和高速網(wǎng)絡成本的大幅度降低以及傳統(tǒng)計算方式和計算機的使用方式的改變，網(wǎng)格計算已經(jīng)逐漸成為超級計算發(fā)展的一個重要趨勢。網(wǎng)格計算是一個嶄新而重要的研究領域，它以大粒度資源共享，高性能計算和創(chuàng)新性應用為主要特征，必將成為21世紀經(jīng)濟發(fā)展的重要推動力。

　　二十世紀九十年代以來，世界各個國家，尤其是發(fā)達國家，建立了很多超級計算應用中心(NCSA)和工程研究中心，美國還制定了新一輪規(guī)劃的先進計算框架計劃(ACIP),發(fā)展面向21世紀的先進計算技術. 我國在科技部的領導和主持下，經(jīng)過306主題專家組及相關單位的努力，作為我國高性能計算和信息服務的戰(zhàn)略性基礎設施的國家高性能計算環(huán)境發(fā)展很快。在已建成的5個國家級高性能計算中心基礎上，又于中南、西北等地建立了新的國家高性能計算中心，科技部并加強了網(wǎng)格節(jié)點的建設，形成以科學院為主體的計算網(wǎng)格。教育部也啟動了網(wǎng)格計算工程，第一批12個網(wǎng)點正在建設中，國家基金委也列出專向基金資助網(wǎng)格計算。

　　網(wǎng)格是借鑒電力網(wǎng)(electric power grid)的概念出來的，網(wǎng)格的最終目的是希望用戶在使用網(wǎng)格的計算能力時，就如同現(xiàn)在使用電力一樣方便簡單。

　　在科學計算領域，網(wǎng)格計算可以在以下幾個方面得到廣泛應用：

　　1.分布式超級計算。網(wǎng)格計算可以把分布式的超級計算機集中起來，協(xié)同解決復雜的大規(guī)模的問題。使大量閑置的計算機資源得到有效的組織，提高了資源的利用效率，節(jié)省了大量的重復投資，使用戶的需求能夠得到及時滿足。

　　2.高吞吐率計算。網(wǎng)格技術能夠十分有效地提高計算的吞吐率，它利用CPU的周期竊取技術，將大量空閑的計算機的計算資源集中起來，提供給對時間不太敏感的問題，作為計算資源的重要來源。

　　3.數(shù)據(jù)密集型計算。數(shù)據(jù)密集型的問題的求解往往同時產(chǎn)生很大的通訊和計算需求，需要網(wǎng)格能力才可以解決。網(wǎng)格可以藥物分子設計、計算力學、計算材料、電子學、生物學、核物理反應、航空航天等眾多的領域得到廣泛的需求。

　　4.基于廣泛信息共享的人與人交互。網(wǎng)格的出現(xiàn)更加突破了人與人之間地理界線的限制，使得科技工作者之間的交流更加的方便，從某種程度上可以說實現(xiàn)人與人之間的智慧共享。

　　5.更廣泛的資源貿(mào)易。隨著大型機的性能的提高和微機的更加普及，及其資源的閑置的問題也越來越突出，網(wǎng)格技術能夠有效地組織這些閑置的資源，使得有大量的計算需求的用戶能夠獲得這些資源，資源的提供者的應用也不會受到太大的干擾。需要計算能力的人可以不必購買大的計算機，只要根據(jù)自己的任務的需求，向網(wǎng)格購買計算能力就可以滿足計算需求。

　　早期的網(wǎng)格體系結構是五層沙漏結構。在五層沙漏結構中，最重要的思想是以“協(xié)議”為中心，它側重于外部的行為而不是內(nèi)部的特征，通過協(xié)議可以實現(xiàn)一種機制，使得虛擬組織的擁護與資源之間可以進行資源使用的協(xié)商，建立共享關系，并且可以進一步管理和開發(fā)新的共享關系。這一標準化的開放結構對網(wǎng)格的擴展性、互操作性、一致性以及代碼的共享都有好處。

　　在2002年的2月，IBM與 Globus 共同發(fā)表了OGSA(Open Grid Services Architecture)，勾勒了Globus Toolkit3.0的藍圖。OGSA主要是將 Web Services、數(shù)據(jù)庫存取、J2EE 等技術規(guī)范納入網(wǎng)格計算。初步的規(guī)范已經(jīng)公布在網(wǎng)絡上供大家評估建議。

　　五層沙漏模型中，強調(diào)的是被共享的物理資源(或者是這些資源所支持的服務)在OGSA 中，服務所指的概念更廣，包括各種計算資源、存儲資源、網(wǎng)絡、程序、數(shù)據(jù)庫等等，一切都是服務。五層模型實現(xiàn)的是對資源的共享，而在OGSA中，實現(xiàn)的對服務的共享。在OGSA中一切都看作是網(wǎng)格服務，網(wǎng)格是可擴展的網(wǎng)格服務的集合，即網(wǎng)格={網(wǎng)格服務}。

　　以網(wǎng)格服務為中心的模型的好處有以下幾點：

　　網(wǎng)格中所有組建都是虛擬的，通過提供一組相對統(tǒng)一的核心接口，所有的網(wǎng)格服務都基于這些接口的實現(xiàn)，就可以很容易地構造出具有層次結構的、更高級別的服務，這些服務可以跨越不同的抽象層次，以一種統(tǒng)一的方式來看待。

　　虛擬化也使得將多個邏輯資源實例映射到相同的物理資源上成為可能，在對服務進行組合時不必考慮具體的實現(xiàn)，可以以底層資源組成為基礎，在虛擬組織中進行資源管理。通過網(wǎng)格服務的虛擬化，可以將通過的服務語義和行為，無縫地映射到本地平臺的基礎設施之上。

　　“藍色巨人”IBM正在構筑一項名為“Grid Computing”的計劃，旨在通過因特網(wǎng)，向每一臺個人電腦提供超級的處理能力。IBM公司副總裁、也是這項計劃的總設計師歐文·伯杰說，“Grid Computing”是一種整合電腦資源的新手段，它通過因特網(wǎng)把分散在各地的個人電腦連接起來，不僅可使每臺個人電腦通過充分利用相互間閑置的電腦能源，來提升各自的電腦處理能力，還可使成千上萬的用戶在大范圍的網(wǎng)絡上共享電腦處理功能、文件以及應用軟件。正如網(wǎng)絡技術總是從科學開發(fā)領域轉向企業(yè)商務領域一樣，我們也希望看到‘Grid Computing’能取得這樣的進展。

　　另一個業(yè)界巨人SUN也推出新軟件促進網(wǎng)絡計算的發(fā)展。2001年11月，Sun推出了Sun Grid Engine企業(yè)版軟件的、，繼續(xù)提升它的網(wǎng)絡技術計算水平。該軟件自推出以來， Sun Grid Engine 企業(yè)版軟件的用戶已經(jīng)增長了20倍。今天，全球有118000多顆CPU都是采用Sun Grid Engine軟件管理的。

　　除此之外，一批圍繞網(wǎng)格計算的軟件公司也逐漸壯大和為人所知并成為受到關注的新商機，如：Entropia、Avaki、Noemix、Data Synapse等等。有業(yè)界專家預測，網(wǎng)格計算將成為未來網(wǎng)絡市場發(fā)展的熱點。據(jù)《ForbesASAP》預測，網(wǎng)格技術將在本年度達到高峰，并帶來因特網(wǎng)的新生。如果網(wǎng)格技術能促使市場按預期的17%年增長率持續(xù)成長的話，那么在2020年將會形成一個年產(chǎn)值20萬億美元的大產(chǎn)業(yè).

　　【參考文獻】

　　[1]李秀.計算機文化基礎[M].北京：清華大學出版社，2003.

　　[2]王森.計算機原理[M].北京：電子工業(yè)出版社，2002.

　　[3]施伯樂.數(shù)據(jù)庫教程[M].北京：人民郵電出版社，2004.

　　[4]陳明德.Novell網(wǎng)絡實際操作[M].北京：北京電子工業(yè)出版社，1998.