本文摘要：本篇文章是由《 計(jì)算機(jī)教育 》發(fā)表的一篇電子期刊，雜志是由國(guó)家教育部主管，清華大學(xué)主辦，面向國(guó)內(nèi)外發(fā)行的直接面向中高端計(jì)算機(jī)教育事業(yè)的國(guó)家級(jí)期刊。被教育部高校計(jì)算機(jī)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)、教育部高等學(xué)校文科計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)、全國(guó)高校計(jì)算機(jī)教
本篇文章是由《計(jì)算機(jī)教育》發(fā)表的一篇電子期刊，雜志是由國(guó)家教育部主管，清華大學(xué)主辦，面向國(guó)內(nèi)外發(fā)行的直接面向中高端計(jì)算機(jī)教育事業(yè)的國(guó)家級(jí)期刊。被教育部高校計(jì)算機(jī)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)、教育部高等學(xué)校文科計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)、全國(guó)高校計(jì)算機(jī)教育研究會(huì)、全國(guó)高校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育研究會(huì)、中國(guó)計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)、中國(guó)計(jì)算機(jī)用戶協(xié)會(huì)等指定為特別推薦刊物。是目前國(guó)內(nèi)計(jì)算機(jī)教育界唯一一本期刊。
摘要：論述網(wǎng)格計(jì)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(diǎn)以及在未來(lái)網(wǎng)絡(luò)下場(chǎng)中的發(fā)展?jié)摿Α?/p>
關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)庫(kù) 浮點(diǎn)運(yùn)算 虛擬化 資源共享
一、網(wǎng)格計(jì)算的由來(lái)與發(fā)展
網(wǎng)格計(jì)算是伴隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)而迅速發(fā)展起來(lái)的，是將地理上分布的計(jì)算資源(包括數(shù)據(jù)庫(kù)、貴重儀器等各種資源)充分運(yùn)用起來(lái)，協(xié)同解決復(fù)雜的大規(guī)模問(wèn)題，特別是解決僅靠本地資源無(wú)法解決的復(fù)雜問(wèn)題，是專門針對(duì)復(fù)雜科學(xué)計(jì)算的新型計(jì)算模式。這種計(jì)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(gè)“虛擬的超級(jí)計(jì)算機(jī)”，其中每一臺(tái)參與計(jì)算的計(jì)算機(jī)就是一個(gè)“節(jié)點(diǎn)”，而整個(gè)計(jì)算機(jī)是由成千上萬(wàn)個(gè)“節(jié)點(diǎn)”組成的“一張網(wǎng)格”，所以這種計(jì)算方式叫網(wǎng)格計(jì)算。這樣組織起來(lái)的“虛擬的超級(jí)計(jì)算機(jī)”有兩個(gè)優(yōu)勢(shì)，一個(gè)是數(shù)據(jù)處理能力超強(qiáng)，另一個(gè)是能充分利用網(wǎng)上的閑置處理能力。簡(jiǎn)單地講，網(wǎng)格是把整個(gè)網(wǎng)絡(luò)整合成一臺(tái)巨大的超級(jí)計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)計(jì)算資源、存儲(chǔ)資源、數(shù)據(jù)資源、信息資源、知識(shí)資源、專家資源的全面共享。
近幾年，隨著計(jì)算機(jī)計(jì)算能力的迅速增長(zhǎng)，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(jì)算方式和計(jì)算機(jī)的使用方式的改變，網(wǎng)格計(jì)算已經(jīng)逐漸成為超級(jí)計(jì)算發(fā)展的一個(gè)重要趨勢(shì)。網(wǎng)格計(jì)算是一個(gè)嶄新而重要的研究領(lǐng)域，它以大粒度資源共享、高性能計(jì)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(dòng)力。
二十世紀(jì)九十年代以來(lái)，世界各個(gè)國(guó)家，尤其是發(fā)達(dá)國(guó)家，建立了很多超級(jí)計(jì)算應(yīng)用中心和工程研究中心，美國(guó)還制定了新一輪規(guī)劃的先進(jìn)計(jì)算框架(ACIP)，發(fā)展面向21世紀(jì)的先進(jìn)計(jì)算技術(shù)。我國(guó)在科技部的領(lǐng)導(dǎo)和主持下，經(jīng)過(guò)專家組及相關(guān)單位的努力，作為我國(guó)高性能計(jì)算和信息服務(wù)戰(zhàn)略性基礎(chǔ)設(shè)施的國(guó)家高性能計(jì)算環(huán)境發(fā)展很快。在已經(jīng)建成的5個(gè)國(guó)家級(jí)高性能計(jì)算中心的基礎(chǔ)上，又于中南、西北等地建立了新的國(guó)家高性能計(jì)算中心，科技部加強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的建設(shè)，形成了以科學(xué)院為主體的計(jì)算網(wǎng)格。教育部也啟動(dòng)了網(wǎng)格計(jì)算工程，第一批12個(gè)網(wǎng)點(diǎn)正在建設(shè)之中，國(guó)家基金委也列出專項(xiàng)基金資助網(wǎng)格計(jì)算。
網(wǎng)格是借鑒電力網(wǎng)的概念出來(lái)的，網(wǎng)格的最終目的是希望用戶在使用網(wǎng)格的計(jì)算能力時(shí)，就如同現(xiàn)在使用電力一樣方便簡(jiǎn)單。
二、網(wǎng)格計(jì)算的應(yīng)用
(一)分布式超級(jí)計(jì)算
網(wǎng)格計(jì)算可以把分布式的超級(jí)計(jì)算機(jī)集中起來(lái)，協(xié)同解決復(fù)雜大規(guī)模的問(wèn)題。是大量的閑置計(jì)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(shí)滿足。
(二)高吞吐率計(jì)算機(jī)
網(wǎng)絡(luò)技術(shù)能夠十分有效地提高計(jì)算的吞吐率，它利用CPU周期竊取技術(shù)，將大量閑置計(jì)算機(jī)的計(jì)算資源集中起來(lái)，提供給對(duì)時(shí)間不太敏感的問(wèn)題，作為計(jì)算資源的重要來(lái)源。
(三)數(shù)據(jù)密集型計(jì)算
數(shù)據(jù)密集型計(jì)算的問(wèn)題求解通常同時(shí)產(chǎn)生很大的通訊和計(jì)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(jì)、計(jì)算力學(xué)、計(jì)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(shuō)，可以實(shí)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(wèn)題越來(lái)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(jì)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(huì)受到太大的干擾。
三、網(wǎng)格計(jì)算應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)
(一)網(wǎng)絡(luò)中所有的服務(wù)都基于這些接口的實(shí)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(jí)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(lái)看待。
(二)虛擬化也使得多個(gè)邏輯資源應(yīng)射到相同的物理資源上成為可能，在對(duì)服務(wù)進(jìn)行組合時(shí)不必考慮具體的實(shí)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(gè)整合成一臺(tái)巨大的超級(jí)計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)計(jì)算資源、存儲(chǔ)資源、數(shù)據(jù)資源、信息資源、知識(shí)資源、專家資源的全面共享，其規(guī)�？梢源蟮侥硞�(gè)州，小到企事業(yè)單位、局域網(wǎng)、甚至家庭和個(gè)人。
目前，在復(fù)雜科學(xué)計(jì)算領(lǐng)域中仍然以超級(jí)計(jì)算機(jī)作為主宰，但是由于其造價(jià)極高，通常只被用于航空航天、氣象等國(guó)家級(jí)部門。網(wǎng)格計(jì)算作為一種新型計(jì)算模式，其低廉的造價(jià)和超強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力備受青睞。
五、結(jié)束語(yǔ)
有業(yè)界專家預(yù)測(cè)，網(wǎng)格計(jì)算將成為未來(lái)網(wǎng)絡(luò)市場(chǎng)發(fā)展的熱點(diǎn)。如果網(wǎng)絡(luò)技術(shù)能促使市場(chǎng)按預(yù)期的17%年增長(zhǎng)率持續(xù)成長(zhǎng)的話，那么在2020年將會(huì)形成一個(gè)年產(chǎn)值20萬(wàn)億美元的大產(chǎn)業(yè)。
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