网格计算机

集成分布式系统部件的硬件和软件系统

网格计算机是集成分布式系统部件（例如：计算机系统、存储器等等）的硬件和软件系统，使用户把它们看成是单个大型“虚拟化”计算系统。“单个系统”的基本概念会应用于建设集中化“集群”计算机（由配置好的计算机和存储器组成的多处理器系统），和地理位置分散的计算机、仪器和其他资源组成的联网网格。通过网格计算，计算机系统和其他资源不一定被限制于专用与个人用户或应用，而能用于动态冷却或共享，以满足公司不断变化的需求。使用互联网、基于网格的资源共享和协作问题解决能延伸至多机构的“虚拟单位”。选择“网格计算”的名称是因为它的概念与电力网格相似，后者满足客户对于电力的应用，这是通过在由所有用户共享的电力生成资源的分布式网格上的明显的制图

网格的优势

因为网格计算作为非常灵活、也许甚至是全能、分布式系统技术发展起来的技术，它提供许多用法和优势，能大致划分为以下几种：

高性能计算（HPC）：对于能用于并行计算的应用来说，在由众多小型或专业系统组成的联网计算机系列上，网格提供执行计算密集应用的可能。与传统的超级计算机相比，计算网格能提供性价比和最大性能的可观的优势。于是，网格使HPC可接入更多企业、促进计算密集型计算结果可用性，它是产品研究和部署所需的，使科学家能解决对于传统超级计算机来说是难以完成的“巨大挑战”的问题。

在目前的发展环境中，大多数网格应用都属于HPC类型。这是由于网格计算源于对更经济的HPC解决方案的需求这一事实，该解决方案解决了科学和工程的关键问题。由于投资高回报，以及解决了以前在合理时间或成本下无法解决的计算密集型问题，网格最初被商业企业采用一直集中于HPC。HPC网格成功地解决了以下领域的广泛的计算问题：

气候/天气/海洋建模与模拟计算化学和材料科学环境质量建模与模拟军事建模与模拟互联网搜索引擎药物研究电子与机械设计模拟与证实地震处理与解释信号/图像处理财务投资与市场建模数据联盟与协作；网格还能联合到数据综合，不同来源的数据（相关数据库、文件、或应用数据），能统一到单一数据服务，该服务隐藏了数据地址、本地所有者、和消耗源设施的复杂性。凭借数据联盟，数据停留在原位置，不影响本地用户、应用程序和数据管理政策。多来源、多地点的数据的综合有利于更广反的集合应用，包括公司业绩记录表、市场分析工具、客户服务应用、和数据挖掘应用。因为数据资源在网络上被访问，因此要求现有数据公布或消耗数据的应用最小的更改。

资源分配与优化：大多数桌面系统和服务器闲置时间超过80%，因为计算机传统上被严格专用于某组用户和应用。网格计算提供虚拟结构，它能实现灵活的计算和存储共享，以提高资源利用率。举个最简单的例子，批量任务能透明地分配给资源库中的闲置服务器。另一种可能，应用程序和工作都能被传输到一个闲置服务器。另外，如果安装虚拟机器软件，单个物理服务器甚至能配置到运行不同操作系统和应用程序。同理，闲置的配置在网络上的存储器，或SAN的存储容量，能被利用于数据存储器。通过虚拟化行程实现的资源优化带来的主要优势是，它收回计算设施的大量碎片空间，因此降低了支持特定IT功能水平所需的资本投资水平。资源优化的另一个方面在于，它通常不需要现有应用程序的更改。由于所有3类网格都依赖于好的用于互连分布式系统部件的网络性能，HPC到目前为止对网络提出了最高的要求。因为HPC应用的网格形式这一事实可能涉及到密集的进程内通讯，该通讯对网络带宽和时延特性高度敏感。为此，此文以下部分将集中于HPC计算网格特性。

网格剖析

简化的基本网格结构，网格中间设备提供地址透明，使应用程序能运行在虚拟联网资源层上。中间设备的主要特点是，它使网格看起来是一个计算机系统，在组成网格的所有计算资源中提供协调。这些功能通常包括处理资源发现和监控的工具、资源分配与管理、安全、性能监控和计费。

商业网格中间设备可从许多系统厂商和独立软件厂商（ISV）获得。大多数这种软件具有所有权，然而也可得到广泛的开放源中间设备。一个开放源网格中间设备值得注意的案例是，源于研究团体对成功HPC网格的发展形成的Globus工具包。现在（GGF）正在使用Globus，将它作为开发行业标准的基础，促进网格间的互用性。大多数系统厂商和ISV支持GGF试图最终提供负荷行业标准的所有者中间设备的努力。

GGF已经开发了开放网格服务结构（OGSA），从基于标准的服务导向结构（SOA）的角度看，它本质上彻底改变了网格，在SOA中，网格服务仅仅是种特殊的网络服务类型。和其他网络服务一样，能使用一种网络服务定义语言术语（WSDL）定义OGSA网格服务。将网格转变为网络服务模式的优势在于，它使用现有标准，如SOAP、XML和WS-Security，为接入网格资源提供可扩展结构。OGSA开放源执行Globus工具包3.0，延伸了Globus工具包2.0的主要观点，继续支持现有Globus API和WSDL接口。

TCP/IP和其他IETF标准使互联网和企业网的不同类型的系统之间互用通信。同理，GGF的OGSA有意制定标准，这些标准将能在分布于互联网的不同类型系统之间互用网格计算。开放网格服务设施（OGSI）定义这种机制为，在基于不同中间设备执行的网格服务间创建、管理和交换信息。

除了GGF，（EGA）是新的厂商和最终用户联盟，致力于开发企业网格解决方案。EGA章程是集中于网格的商业应用，甚于技术或科研超级计算应用。EGA对位于企业数据中心的战略网格特别感兴趣，想要尽可能多地建设应用、服务器、SAN和网络的现有基础设施。EGA特别致力于数据中心，而非互联网扩展网格或者扩展虚拟机构等更广泛的问题。EGA通过尽可能地采纳现有标准、促进在明后两年内出现的开放、互操作的解决方案，希望采取实际的措施。

相比之下，所有者网格软件主要关注于个人企业的需要，在这样的企业中，多厂商产品互操作性、系统异类、和互联网可扩展性在当前网格发展阶段还算不上问题。因此，有理由期待在以后几年中，网格中间设备将在三条路线上平行重叠发展：

符合标准的开放源非标准开放源所有权，包括厂商支持的开放源或符合OGSI的工具不论动机与目标如何不同，所有类型的网格中间设备都需要解决支持网格范例的一套基本功能。

发现与监控：网格上的系统必须能发现何种资源或服务可用，并能监控其状态。一旦识别资源，为了定义工作的网格拓扑，必须能访问系统配置和状态信息。网格发现和监控服务常常基于现有工具，如LDAP、DNS、网络管理协议、和检索服务。

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