网格计算，打破计算能力的天花板

“我们刚刚购买这两台小型机的时候，在单位周围经常会出现外国人，他们是在监视我们是否把这些服务器用于军事用途。”一位石油勘探公司的总工程师在接受记者采访时曾经谈到，“现在，我们利用网格技术，实现了比过去更加强大的计算能力，再也不用受制于人。”

“现在一些先进国家对我国的高科技出口仍然有一定的限制，一些具有强大计算能力设备都不出口给中国，发展网格技术，提高计算能力是我们突破这些技术限制的一种好的解决方案。”一位网格技术专家对记者说。

由此看来，网格技术并不仅仅一是一种基于互联网的计算技术，而它对于整个国家的发展，都有着非比寻常的意义，今天，就让我们来一同了解网格技术，了解它的特色和实现方法，以及中国知名的几大网格。

认识网格

也许很多人对于网格用这个词并不陌生，用简单的话讲，网格是服务器、数据源、因特网三种技术的有机组合和发展，它具有高性能、一体化、资源共享等技术优点。

它的优势在于，整合了分布在世界各地的计算资源，通过网格计算软件，用户可以将自己的计算需求分散到各个不同的服务器中进行计算，用户无需知道自己使用的服务器位置在哪，属于什么人，他所做的只是输入需求和获得结果。
看到这，您也许会觉得网格好像和我们每天都要使用的互联网有点相似，其实不然，他们之间有着很多的差别，也有着很多的相互结合的地方。

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网格VS互联网

因为需要整合各地的计算资源，并让这些资源以最佳的方式进行协作，因此，网格相比互联网有着更高的性能和功能，大致可以分为四个特点：

首先，网格的网络连接部分具有稳定、宽阔的带宽资源。在欧美国家当中，重要的网格项目都使用高速的主干网进行连接，我国主要的网格也都是使用专用的网络来连接主要的节点服务器。一些网格专家用通畅的高速公路和城市干道来比喻互联网和网格的带宽资源。

其次，想比互联网而言，网格网络所连接的更多的是高性能的计算资源，而不像互联网连接有如此之多的终端设备，正是这些高性能的计算资源构成了网格超强的计算速度和处理能力。

为了让这些资源能够为用户所用，网格在体系架构上采用了一些先进的技术来实现，如 “广域缓存技术”，它可以自动把用户最需要的信息放在离用户最近的服务器上。

最后，网格将促进全球科学资源的协作，通过网格，我国已经与全球多个网格建立起了协作关系，这些合作能够让人类的发现得到更多的共享，让我们更好地实现全球、甚至全人类的资源共享。根据网络的麦特考夫定律，网格的价值与网格用户数的平方成正比。

除了功能的区别之外，网格和互联网的运行方式也有所不同，互联网是把一些固定提供好的内容提供给浏览者，而网格是根据用户提供的数据和算法，进行高效的计算，帮助用户尽快获取答案。

举例而言，你在做GOOGLE页面输入“1+1”，GOOGLE可能会返回带有“1+1”字符的多个网页。而如果你在网格中输入“1+1”，并且提出要求进行数学计算，那么返回的信息会是“2”。

在逻辑上，网格应该就像一台机器。这个特性叫作“一体化”，它还有一个更学术化的名称，叫作“单一系统映象”。

Web入口成为主流

在网格计算的体系当中，主要存在两种主要的组件类型——服务器和用户端。服务器用于分发工作请求及保存有关构成整个工作的独立工作单元的信息，用户端则负责处理独立的工作单元。

服务器和客户端之间的通信方式有多种，但是系统的核心是对工作的分发。其中，系统采用两种工作方式中的一种，要么是客户机管理自己的工作流，并向服务器请求新的工作单元，要么是服务器将工作单元分发给客户机。

但是，通信过程并不是到这里就停止了，网格还需要额外的服务器和服务来支持网格服务器的基础设施，它们相互之间需要进行对话，并交换信息。

关键的问题在于，通常情况下网格解决方案中交换的是相当分散的信息片断。在客户机和服务器之间交换的是原始的工作单元和处理之后的响应。甚至在数据负载相当高的情况之下，如进行数据处理或视频呈现时，我们依然在交换信息包，而不是在客户机和服务器元素之间建立完全、双向、永久的通信。

不过，并不是所有的网格系统都依赖于如此直接的简单包交换。比如说，资源网格通常依赖于网格提供者（客户机）之间相当繁重的相互通信，这样才能在网格上实现实时的存储请求。不过在这些情况下，即便当客户机之间直接进行通信时，依然是一种基本的信息交换。

因此，如果我们仅仅在交换信息，当然就应该用一种标准的方法在服务器和客户机之间进行通信，Web技术便是很好的一条解决方案。

目前，很多的著名网格项目都是采用Web方式来实现客户端和服务器的信息交互，包括数据提交、结果返回等。

图像处理网格的WEB处理方式

走向融合是趋势

基于交换信息而实现的网格技术，需要不断在服务器和客户机之间、客户机和客户机之间进行数据交换，从而实现对信息的处理和分发。这种交换系统需要借用某种方式进行真正的信息交换，这些年来，人们使用了很多种系统，包括 FTP 协议和定制的协议系统。

随着网格技术的发展，人们越来越清晰地发现，在 Web 服务阵营之中，我们已经拥有了一种通用的工具，可以用来在两台机器之间交换信息，比如说请求执行某项特定的功能（如getnewworkunit() ），或是简单地在这两者之间交换信息。

因为Web 服务是建立在XML等标准之上的，很容易开发并扩展到各种不同环境中，并且也容易部署。采用Web模式解决了不同系统间数据交换的所有问题，并且不需要担心处理器字节中的位次序（endian-ness），也不需要将我们传递的信息转换成中性格式，因为 Web 服务的标准已经替我们做了这些事情。

用户需要用某种类型的侦听程序/分发服务来处理请求、分发工作以及收集结果，所以 Web 服务就是最理想的选择。Web 服务系统带来的主要益处在于，因为它依赖于 HTTP 协议，因此很容易将 Web 服务集成到已有的 HTTP 平台、路由器、防火墙以及其他系统中。大多数组织已经运行了 HTTP 服务，因此用户可以用已有的技术和安全系统来支持网格系统，而不需要对网络进行改造，也不会对网格系统中的设备造成限制。

这样，用 Web 服务开发网格系统就具有了一些无可比拟的优势，其中包括：兼容性；增强的灵活性；通过消除数据交换的复杂性，使跨平台开发成为可能；很容易部署在已有的 Web 服务器上；很容易通过已有的 HTTP 安全机制与防火墙的支持来提供安全性；通过 Intranet 或 Internet 访问网格组件的难度降低，这样就使得通信变得容易，可访问性增强。

基于这些原因，Web 服务逐渐成为新的网格服务标准——开放网格服务架构（Open Grid Services Architecture, OGSA）以及与之相伴的开放网格服务基础设施（Open Grid Services Infrastructure, OGSI）的一个组成部分。

全球著名的网格项目Globus所使用的系统就是支持 OGSA/OGSI 标准的网格平台，它支持将 Web 服务作为数据交换的平台。

我国著名的网格——中国教育科研网格所使用的平台系统也是采用了Web模式，项目负责人在接受记者采访时曾经提到，这样的方式降低了用户使用的门槛，能够促进网格技术进入普及。

Web+网格的两种架构

We服务方式还带来很多好处，服务可以通过多种不同的Web服务目录和系统发布，其中包括像统一描述、发现与集成和 Web 服务描述语言等。

目前，有两种 Web 服务可供使用，它们分别适应两种典型的网格服务结构：请求架构，在这种架构之下客户端与一个或者多个中央服务器进行联系；分发架构，服务器直接与客户端联系。

Web 服务的主要应用位置是在分发和代理的一端，也就是说，点单元被分布到网格中的客户机（提供者）上，这就是一种请求架构的例子，其中客户机从网格代理那里请求工作。

请求架构是支持 Web 服务的最简单的系统：客户机向一个可用的服务器发送已经完成的工作单元，并从那里请求新的工作。用户需要做的事情只是安装Web服务和Web服务器，然后添加代码将Web服务连接到代理。

Globus 是这种架构的一种使用姓氏，因为Web服务组件可以很方便地对系统中的客户机和服务器提供支持。

分发架构与传统的网格服务模型相反，它直接从服务器向客户机分配工作。这种架构尽管不常用，但是如果某种环境中的工作是受到控制的，并可以仔细地分配到特定的执行单元，并分别监控，那么这种架构对于分发工作就是很实用的方法。然后，由服务器负责单独管理和分配每一个单元。

分发模型对于时间要求高的任务分配是一种好办法，因为工作单元可以根据机器的负载和代理上的服务器队列分配到独立的机器上。这种模型特别适合用于 Intranet 和封闭的网络中，因为访问和通信都很方便，因此系统的效率也相对较高。这种模型还适用于工作提供者（即客户机）完全用来处理网格工作的情况。

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