本文摘要：本篇文章是由《 計算機(jī)教育 》發(fā)表的一篇電子期刊，雜志是由國家教育部主管，清華大學(xué)主辦，面向國內(nèi)外發(fā)行的直接面向中高端計算機(jī)教育事業(yè)的國家級期刊。被教育部高校計算機(jī)教學(xué)指導(dǎo)委員會、教育部高等學(xué)校文科計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)指導(dǎo)委員會、全國高校計算機(jī)教
本篇文章是由《計算機(jī)教育》發(fā)表的一篇電子期刊，雜志是由國家教育部主管，清華大學(xué)主辦，面向國內(nèi)外發(fā)行的直接面向中高端計算機(jī)教育事業(yè)的國家級期刊。被教育部高校計算機(jī)教學(xué)指導(dǎo)委員會、教育部高等學(xué)校文科計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)指導(dǎo)委員會、全國高校計算機(jī)教育研究會、全國高校計算機(jī)基礎(chǔ)教育研究會、中國計算機(jī)學(xué)會、中國計算機(jī)用戶協(xié)會等指定為特別推薦刊物。是目前國內(nèi)計算機(jī)教育界唯一一本期刊。
摘要：論述網(wǎng)格計算的發(fā)展概況，在科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用范圍，網(wǎng)格服務(wù)的特點以及在未來網(wǎng)絡(luò)下場中的發(fā)展?jié)摿Α?/p>
關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)庫 浮點運算 虛擬化 資源共享
一、網(wǎng)格計算的由來與發(fā)展
網(wǎng)格計算是伴隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)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)充分運用起來，協(xié)同解決復(fù)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(fù)雜問題，是專門針對復(fù)雜科學(xué)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(jī)”，其中每一臺參與計算的計算機(jī)就是一個“節(jié)點”，而整個計算機(jī)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(jī)”有兩個優(yōu)勢，一個是數(shù)據(jù)處理能力超強(qiáng)，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(luò)整合成一臺巨大的超級計算機(jī)，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。
近幾年，隨著計算機(jī)計算能力的迅速增長，互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的普及和高速網(wǎng)絡(luò)成本的大幅降低以及傳統(tǒng)計算方式和計算機(jī)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(lǐng)域，它以大粒度資源共享、高性能計算和創(chuàng)新性應(yīng)用為主要特征，必將成為21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要推動力。
二十世紀(jì)九十年代以來，世界各個國家，尤其是發(fā)達(dá)國家，建立了很多超級計算應(yīng)用中心和工程研究中心，美國還制定了新一輪規(guī)劃的先進(jìn)計算框架(ACIP)，發(fā)展面向21世紀(jì)的先進(jìn)計算技術(shù)。我國在科技部的領(lǐng)導(dǎo)和主持下，經(jīng)過專家組及相關(guān)單位的努力，作為我國高性能計算和信息服務(wù)戰(zhàn)略性基礎(chǔ)設(shè)施的國家高性能計算環(huán)境發(fā)展很快。在已經(jīng)建成的5個國家級高性能計算中心的基礎(chǔ)上，又于中南、西北等地建立了新的國家高性能計算中心，科技部加強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的建設(shè)，形成了以科學(xué)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(shè)之中，國家基金委也列出專項基金資助網(wǎng)格計算。
網(wǎng)格是借鑒電力網(wǎng)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。
二、網(wǎng)格計算的應(yīng)用
(一)分布式超級計算
網(wǎng)格計算可以把分布式的超級計算機(jī)集中起來，協(xié)同解決復(fù)雜大規(guī)模的問題。是大量的閑置計算機(jī)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(fù)投資，使用戶的需求能夠得到及時滿足。
(二)高吞吐率計算機(jī)
網(wǎng)絡(luò)技術(shù)能夠十分有效地提高計算的吞吐率，它利用CPU周期竊取技術(shù)，將大量閑置計算機(jī)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。
(三)數(shù)據(jù)密集型計算
數(shù)據(jù)密集型計算的問題求解通常同時產(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)格已經(jīng)在藥物分子設(shè)計、計算力學(xué)、計算材料、電子學(xué)、生物學(xué)、核物理反映、航空航天等眾多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
(四)給予更廣泛信息共享的人與人交互
網(wǎng)格的出現(xiàn)更急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，從某種程度上說，可以實現(xiàn)人與人之間的智慧共享。
(五)更廣泛的資源貿(mào)易
隨著大型機(jī)性能的提高和微機(jī)的更加普及，其資源的閑置問題越來越突出，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以有效地組織這些閑置資源，使得有大量的計算需求用戶能夠獲得這些資源，而資源提供者的應(yīng)用也不會受到太大的干擾。
三、網(wǎng)格計算應(yīng)用的優(yōu)點
(一)網(wǎng)絡(luò)中所有的服務(wù)都基于這些接口的實現(xiàn)，就可以很容易的構(gòu)造出具有層次結(jié)構(gòu)的、更高級別的服務(wù)，這些服務(wù)可以跨越不同的抽象層次，以一種統(tǒng)一的方式來看待。
(二)虛擬化也使得多個邏輯資源應(yīng)射到相同的物理資源上成為可能，在對服務(wù)進(jìn)行組合時不必考慮具體的實現(xiàn)，可以以低層資源組成為基礎(chǔ)，在虛擬組織中進(jìn)行貨源管理。
四、網(wǎng)格的分類
網(wǎng)格是指把整個整合成一臺巨大的超級計算機(jī)，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，其規(guī)模可以大到某個州，小到企事業(yè)單位、局域網(wǎng)、甚至家庭和個人。
目前，在復(fù)雜科學(xué)計算領(lǐng)域中仍然以超級計算機(jī)作為主宰，但是由于其造價極高，通常只被用于航空航天、氣象等國家級部門。網(wǎng)格計算作為一種新型計算模式，其低廉的造價和超強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力備受青睞。
五、結(jié)束語
有業(yè)界專家預(yù)測，網(wǎng)格計算將成為未來網(wǎng)絡(luò)市場發(fā)展的熱點。如果網(wǎng)絡(luò)技術(shù)能促使市場按預(yù)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)。
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