網(wǎng)格計算技術(shù)發(fā)展趨勢

1、網(wǎng)格計算技術(shù)網(wǎng)格計算技術(shù)發(fā)展及其趨勢發(fā)展及其趨勢主要內(nèi)容主要內(nèi)容一、網(wǎng)格的含義和應(yīng)用一、網(wǎng)格的含義和應(yīng)用二、網(wǎng)格計算挑戰(zhàn)與趨勢二、網(wǎng)格計算挑戰(zhàn)與趨勢三、國內(nèi)網(wǎng)格研究工作三、國內(nèi)網(wǎng)格研究工作四、看法四、看法一、網(wǎng)格的含義和應(yīng)用一、網(wǎng)格的含義和應(yīng)用Grid的由來的由來網(wǎng)絡(luò)資源聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)資源聯(lián)合計算計算MetaComputer八十年代八十年代一個無縫集成的一個無縫集成的計算和協(xié)同環(huán)境計算和協(xié)同環(huán)境Computational Computational GridGrid九十年代中期九十年代中期廣域資源的聯(lián)合廣域資源的聯(lián)合處理服務(wù)處理服務(wù)Grid：含義變化含義變化應(yīng)用廣闊應(yīng)用廣闊本世紀初本世紀初國家信息基

2、礎(chǔ)設(shè)施國家信息基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)字信息基礎(chǔ)設(shè)數(shù)字信息基礎(chǔ)設(shè)施施本世紀本世紀什么是網(wǎng)格？什么是網(wǎng)格？通常講，網(wǎng)格（通常講，網(wǎng)格（Grid）將網(wǎng)絡(luò)上地）將網(wǎng)絡(luò)上地理分布的各種資源聚合為一體，支理分布的各種資源聚合為一體，支持應(yīng)用問題合作求解系統(tǒng)的構(gòu)造持應(yīng)用問題合作求解系統(tǒng)的構(gòu)造v集成計算、數(shù)據(jù)、存儲、設(shè)備、軟件和集成計算、數(shù)據(jù)、存儲、設(shè)備、軟件和人員等各種資源；人員等各種資源；v思想：資源共享和協(xié)同，強調(diào)統(tǒng)一和橫思想：資源共享和協(xié)同，強調(diào)統(tǒng)一和橫向設(shè)計；向設(shè)計；v方法：建立廣泛的資源共享標準和協(xié)議方法：建立廣泛的資源共享標準和協(xié)議網(wǎng)格應(yīng)用需求背景網(wǎng)格應(yīng)用需求背景E-Sciencev大規(guī)模構(gòu)造和挖掘大型的觀

3、測和模擬數(shù)據(jù)庫大規(guī)模構(gòu)造和挖掘大型的觀測和模擬數(shù)據(jù)庫v開發(fā)計算機模擬和分析開發(fā)計算機模擬和分析v訪問遠程的特殊設(shè)備訪問遠程的特殊設(shè)備v分布各地的合作研究人員近實時的交換信息分布各地的合作研究人員近實時的交換信息E-Businessv企業(yè)計算是高度分布、異構(gòu)、企業(yè)之間企業(yè)計算是高度分布、異構(gòu)、企業(yè)之間(B2B)v企業(yè)計算需要大量計算和數(shù)據(jù)服務(wù)企業(yè)計算需要大量計算和數(shù)據(jù)服務(wù)v各種資源和服務(wù)的提供商出現(xiàn)，租賃業(yè)務(wù)是各種資源和服務(wù)的提供商出現(xiàn)，租賃業(yè)務(wù)是可行的可行的網(wǎng)格應(yīng)用需求背景網(wǎng)格應(yīng)用需求背景E-Governmentv各個政府部門的信息互通和互操作各個政府部門的信息互通和互操作v部門之間資源和信息

4、共享和整合部門之間資源和信息共享和整合EEntertainmentv大規(guī)模的視頻點播：分布、海量大規(guī)模的視頻點播：分布、海量v在線游戲在線游戲:成千上萬人、交互、處理成千上萬人、交互、處理 E-Educationv教育信息化教育信息化v主動學(xué)習方法和交互式的教學(xué)方式主動學(xué)習方法和交互式的教學(xué)方式v網(wǎng)絡(luò)上作模擬實驗網(wǎng)絡(luò)上作模擬實驗 從高性能計算領(lǐng)域從高性能計算領(lǐng)域網(wǎng)格是一個集成網(wǎng)格是一個集成Internet資源的虛擬超級計算資源的虛擬超級計算機機v許多巨大挑戰(zhàn)性應(yīng)用許多巨大挑戰(zhàn)性應(yīng)用計算和數(shù)據(jù)密集型應(yīng)用計算和數(shù)據(jù)密集型應(yīng)用需要比單個計算機更強的計算能力需要比單個計算機更強的計算能力通過匯集通過匯

5、集 Internet的高性能計算資源，建立虛擬超級計算的高性能計算資源，建立虛擬超級計算機平臺機平臺 這是這是 Grid computing最初動力最初動力v提供共享資源：超級計算機，存儲器，數(shù)據(jù)和儀器，提供共享資源：超級計算機，存儲器，數(shù)據(jù)和儀器， etc. on Internet 通過高速網(wǎng)絡(luò)連接通過高速網(wǎng)絡(luò)連接網(wǎng)格對不同用戶意味著不同的事情網(wǎng)格對不同用戶意味著不同的事情從高性能計算領(lǐng)域從高性能計算領(lǐng)域(cont)TERAGRID (a typical project)vFunded by NSF of U.S.AvConnect 5 supercomputer centers with

6、40Gbps fiber linksvAggregated resourcesOver 21 TeraFlops computing powerOver 600 terabytes storage從從 P2P 研究團體角度研究團體角度Grid is a P2P computing Platformv Normally, utilize the autonomous resources at the edge of Internetinteract via symmetric protocols (vs. client/server) take decentralized controlcoll

7、ect huge resources over Internetv Share idle resources at edgessuch as CPU or file at desktop PCs v Dedicated to some special applicationsSETIHome v 集成網(wǎng)絡(luò)上各種空閑集成網(wǎng)絡(luò)上各種空閑PC，處理能力達到，處理能力達到 54 teraflopsv 適應(yīng)特定應(yīng)用適應(yīng)特定應(yīng)用Napster, Gnutella, etc.從工業(yè)界信息集成角度從工業(yè)界信息集成角度Grid 為應(yīng)用的無縫集成提為應(yīng)用的無縫集成提供了一種有效的方式供了一種有效的方式v在不同的組

8、織中集成應(yīng)用和在不同的組織中集成應(yīng)用和交換數(shù)據(jù)交換數(shù)據(jù)象象WEB一樣連接了分布在一樣連接了分布在網(wǎng)絡(luò)上的頁面網(wǎng)絡(luò)上的頁面v集中在不同組織中應(yīng)用間的集中在不同組織中應(yīng)用間的連接和互操作連接和互操作例如：例如：Inter-enterprise business processesSimulationPricingDesignDesignDesign Analytics 從合作研究的角度從合作研究的角度網(wǎng)格是一個大規(guī)模的合作平臺網(wǎng)格是一個大規(guī)模的合作平臺v支持全球分布的人與人或組織與組支持全球分布的人與人或組織與組織之間的高質(zhì)量網(wǎng)上合作織之間的高質(zhì)量網(wǎng)上合作vAccess grid ：建立一個大規(guī)模

9、電子：建立一個大規(guī)模電子會議和分布會議的平臺會議和分布會議的平臺vEnable persistent electronic spacesintegrate visual devices share persons presencenow used at over 150 institutions 網(wǎng)格是通過網(wǎng)絡(luò)提供綜合計算機、網(wǎng)格是通過網(wǎng)絡(luò)提供綜合計算機、數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)、設(shè)備等設(shè)備等資源和服務(wù)的基礎(chǔ)設(shè)施資源和服務(wù)的基礎(chǔ)設(shè)施 v計算資源共享計算資源共享 軟件共享軟件共享 設(shè)備共享設(shè)備共享v 數(shù)據(jù)信息共享數(shù)據(jù)信息共享 服務(wù)共享服務(wù)共享 人才共享人才共享為應(yīng)用提供不間斷的，無限的處理和按為應(yīng)用提供不間斷

10、的，無限的處理和按需能力，如同電力和水力基礎(chǔ)設(shè)施；需能力，如同電力和水力基礎(chǔ)設(shè)施；以服務(wù)為手段；以服務(wù)為手段；新一代信息基礎(chǔ)設(shè)施（新一代信息基礎(chǔ)設(shè)施（4T）從基礎(chǔ)設(shè)施看，什么是網(wǎng)格？從基礎(chǔ)設(shè)施看，什么是網(wǎng)格？二、網(wǎng)格計算二、網(wǎng)格計算挑戰(zhàn)與發(fā)展挑戰(zhàn)與發(fā)展技術(shù)挑戰(zhàn)技術(shù)挑戰(zhàn)建立一個開放的信息處理基礎(chǔ)設(shè)施平臺建立一個開放的信息處理基礎(chǔ)設(shè)施平臺v一個開放的體系結(jié)構(gòu)、標準和協(xié)議，以形成信息獲取、傳一個開放的體系結(jié)構(gòu)、標準和協(xié)議，以形成信息獲取、傳輸、訪問、共享和處理的單一虛擬系統(tǒng)基礎(chǔ)平臺輸、訪問、共享和處理的單一虛擬系統(tǒng)基礎(chǔ)平臺 虛擬組織的管理和協(xié)同工作虛擬組織的管理和協(xié)同工作v多個系統(tǒng)的協(xié)調(diào)和集成多個系

11、統(tǒng)的協(xié)調(diào)和集成v服務(wù)和應(yīng)用的自治管理和優(yōu)化服務(wù)和應(yīng)用的自治管理和優(yōu)化v自動配置和部署自動配置和部署網(wǎng)格的可用性和可開發(fā)性網(wǎng)格的可用性和可開發(fā)性v資源多層次和多方面的異構(gòu)性資源多層次和多方面的異構(gòu)性v系統(tǒng)狀態(tài)的不確定性系統(tǒng)狀態(tài)的不確定性 安全安全v和現(xiàn)有分布的空間信息系統(tǒng)的結(jié)合和現(xiàn)有分布的空間信息系統(tǒng)的結(jié)合v多域的安全問題多域的安全問題挑戰(zhàn)挑戰(zhàn)如何將網(wǎng)格技術(shù)和傳統(tǒng)的技術(shù)相互結(jié)合如何將網(wǎng)格技術(shù)和傳統(tǒng)的技術(shù)相互結(jié)合vGrid 和傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理和傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理v網(wǎng)格和目前流行企業(yè)中間件網(wǎng)格和目前流行企業(yè)中間件v網(wǎng)格和其它網(wǎng)格和其它應(yīng)用的使用模式應(yīng)用的使用模式社會和體制障礙社會和體制障礙人們的思想障礙人

12、們的思想障礙網(wǎng)格的市場在什么地方？究竟有多大？如何達網(wǎng)格的市場在什么地方？究竟有多大？如何達到和開發(fā)？到和開發(fā)？v目前的成功在科學(xué)計算領(lǐng)域目前的成功在科學(xué)計算領(lǐng)域eScience網(wǎng)格技術(shù)研究現(xiàn)狀網(wǎng)格技術(shù)從支持科學(xué)計算為主向市場更網(wǎng)格技術(shù)從支持科學(xué)計算為主向市場更大和應(yīng)用面更寬方向發(fā)展大和應(yīng)用面更寬方向發(fā)展vData grid、Sensor gridvInformation Grid和和Service grid擴展擴展重點是在網(wǎng)格軟件技術(shù)的研究和實現(xiàn)重點是在網(wǎng)格軟件技術(shù)的研究和實現(xiàn)v網(wǎng)格系統(tǒng)軟件為主網(wǎng)格系統(tǒng)軟件為主Globus,Avaki,Condor,Unicore,LSF,Sun Grid等

13、等v網(wǎng)格工具軟件網(wǎng)格工具軟件網(wǎng)格編程語言：網(wǎng)格編程語言：MPI-G2、服務(wù)綜合描繪語言，、服務(wù)綜合描繪語言，基于構(gòu)件技術(shù)、基于構(gòu)件技術(shù)、WebPortal等。等。網(wǎng)格技術(shù)研究現(xiàn)狀2002年年Grid與與web Service技術(shù)結(jié)合技術(shù)結(jié)合體系結(jié)體系結(jié)構(gòu)構(gòu)OGSA （OGSIOGSI）v可望成為業(yè)界網(wǎng)格系統(tǒng)軟件的體系結(jié)構(gòu)標準；可望成為業(yè)界網(wǎng)格系統(tǒng)軟件的體系結(jié)構(gòu)標準；v推動網(wǎng)格技術(shù)從科學(xué)工程計算領(lǐng)域向商業(yè)領(lǐng)域擴展推動網(wǎng)格技術(shù)從科學(xué)工程計算領(lǐng)域向商業(yè)領(lǐng)域擴展網(wǎng)格軟件技術(shù)雖然不成熟，在一些大型行業(yè)領(lǐng)網(wǎng)格軟件技術(shù)雖然不成熟，在一些大型行業(yè)領(lǐng)域已進入實際開發(fā)運行生產(chǎn)型系統(tǒng)的階段。域已進入實際開發(fā)運行生產(chǎn)

14、型系統(tǒng)的階段。vNASA IPG、 PPDG， TeraGrid(DTF)vEu-DataGrid， UK EsciencevGIG，Asci Grid，DOE gridvChina national grid發(fā)展趨勢開放、標準、面向服務(wù)和平臺化是網(wǎng)格開放、標準、面向服務(wù)和平臺化是網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)的特征體系結(jié)構(gòu)的特征 v應(yīng)用層提供的資源共享、協(xié)同工作、非集中控制、應(yīng)用層提供的資源共享、協(xié)同工作、非集中控制、非平凡服務(wù)質(zhì)量、動態(tài)功能、開放系統(tǒng)、單一系統(tǒng)非平凡服務(wù)質(zhì)量、動態(tài)功能、開放系統(tǒng)、單一系統(tǒng)映像等共性功能和安全、作業(yè)、用戶、資源信息等映像等共性功能和安全、作業(yè)、用戶、資源信息等共性的基本管理與基

15、本服務(wù)通過網(wǎng)格系統(tǒng)軟件平臺共性的基本管理與基本服務(wù)通過網(wǎng)格系統(tǒng)軟件平臺提供提供。發(fā)展趨勢（續(xù)）Grid和其它計算機重要技術(shù)相融合和其它計算機重要技術(shù)相融合網(wǎng)格應(yīng)用綜合網(wǎng)格技術(shù)和其它技術(shù)建立而成的網(wǎng)格應(yīng)用綜合網(wǎng)格技術(shù)和其它技術(shù)建立而成的Grid todayDistributed ComputingMeta ComputingCSCW and other network technologiesGrid tomorrowP2P & Internet Computing Web Service ASPs Enterprise Computing 發(fā)展趨勢發(fā)展趨勢（續(xù)）結(jié)合網(wǎng)格概念和技術(shù)、單機操作系統(tǒng)

16、和結(jié)合網(wǎng)格概念和技術(shù)、單機操作系統(tǒng)和目前主流中間件技術(shù)，向網(wǎng)格操作系統(tǒng)目前主流中間件技術(shù)，向網(wǎng)格操作系統(tǒng)方向發(fā)展方向發(fā)展vIBM已經(jīng)把已經(jīng)把WebSphere grid當作當作“Internet operating system”v.Net及其未來版本就是微軟的及其未來版本就是微軟的Internet操作操作系統(tǒng)。系統(tǒng)。vGlobus目標是成為目標是成為“分布式計算的分布式計算的Linux”。v形成一個網(wǎng)格操作系統(tǒng)平臺形成一個網(wǎng)格操作系統(tǒng)平臺發(fā)展趨勢發(fā)展趨勢（續(xù)）綜合軟件和硬件技術(shù)形成公共信息基礎(chǔ)綜合軟件和硬件技術(shù)形成公共信息基礎(chǔ)設(shè)施資源的綜合服務(wù)提供商設(shè)施資源的綜合服務(wù)提供商vIBM的的On

17、demand Computing是機器、存儲是機器、存儲設(shè)備到數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)格和中間件的綜合服務(wù)提設(shè)備到數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)格和中間件的綜合服務(wù)提供商；供商；vSUN Sun/One依托機器、依托機器、Java、J2EE等支等支持網(wǎng)格持網(wǎng)格vHP集中存儲、集中存儲、CLUSTER和數(shù)據(jù)管理支持和數(shù)據(jù)管理支持公用基礎(chǔ)設(shè)施公用基礎(chǔ)設(shè)施v微軟依托他人硬件平臺，以公共設(shè)施方式出微軟依托他人硬件平臺，以公共設(shè)施方式出租和賣軟件服務(wù)而不是賣軟件；租和賣軟件服務(wù)而不是賣軟件；工業(yè)界的網(wǎng)格工業(yè)界的網(wǎng)格20022002年年1010月月IBMIBM年投資年投資100100億美元，全面轉(zhuǎn)億美元，全面轉(zhuǎn)向向“On Demand C

18、omputing”,On Demand Computing”,實質(zhì)是網(wǎng)格；實質(zhì)是網(wǎng)格；SunSun公司公布了它的網(wǎng)格計劃和公司公布了它的網(wǎng)格計劃和Sun One/1;Sun One/1;微軟、微軟、HPHP、ORCALEORCALE等公司開始投資此方面等公司開始投資此方面的研究的研究; ;2 0 0 22 0 0 2 年 底 第 一 個 商 業(yè) 上 的 游 戲 網(wǎng) 格年 底 第 一 個 商 業(yè) 上 的 游 戲 網(wǎng) 格Butterfly GridButterfly Grid建立，目標是解決許多人建立，目標是解決許多人同時在線游戲的技術(shù)挑戰(zhàn)。同時在線游戲的技術(shù)挑戰(zhàn)。全球網(wǎng)格論壇：全球網(wǎng)格論壇：ww

19、國內(nèi)研究情況國內(nèi)研究情況在在1999-2001年期間，年期間，863計劃支持下，國家高計劃支持下，國家高性能計算環(huán)境建設(shè)性能計算環(huán)境建設(shè)計算網(wǎng)格計算網(wǎng)格v六個城市的六個城市的8個高性能計算中心通過個高性能計算中心通過Internet連接起連接起來來v國防科技大學(xué)、中科院網(wǎng)絡(luò)中心、國防科技大學(xué)、中科院網(wǎng)絡(luò)中心、XX國科技大學(xué)、國科技大學(xué)、清華大學(xué)、西安交大、復(fù)旦大學(xué)、西南交大、華中清華大學(xué)、西安交大、復(fù)旦大學(xué)、西南交大、華中科技大學(xué)等單位構(gòu)成科技大學(xué)等單位構(gòu)成研制網(wǎng)格系統(tǒng)軟件和網(wǎng)格應(yīng)用，支持并行計算研制網(wǎng)格系統(tǒng)軟件和網(wǎng)格應(yīng)用，支持并

20、行計算的運行的運行其開創(chuàng)性的工作為我們今天更大規(guī)模的網(wǎng)格研其開創(chuàng)性的工作為我們今天更大規(guī)模的網(wǎng)格研究與建設(shè)奠定了基礎(chǔ)究與建設(shè)奠定了基礎(chǔ)國內(nèi)研究情況（續(xù)）國內(nèi)研究情況（續(xù)）國家國家863“高性能計算機及核心軟件高性能計算機及核心軟件”專專項項v聚焦于聚焦于網(wǎng)格，網(wǎng)格，以建設(shè)以建設(shè)“高性能網(wǎng)格計算環(huán)境高性能網(wǎng)格計算環(huán)境”的關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)和設(shè)備研制為核心；的關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)和設(shè)備研制為核心；v制定國內(nèi)網(wǎng)格標準，參與國際標準制定，培制定國內(nèi)網(wǎng)格標準，參與國際標準制定，培養(yǎng)一批人才養(yǎng)一批人才4TFlop/s高性能計算機高性能計算機 開發(fā)一套具有自主知識產(chǎn)權(quán)的網(wǎng)格軟件開發(fā)一套具有自主知識產(chǎn)權(quán)的網(wǎng)格軟件XX國國家

21、網(wǎng)格國國家網(wǎng)格China National Grid (CNGrid)試驗床試驗床國內(nèi)研究情況（續(xù)）國內(nèi)研究情況（續(xù)） 建設(shè)若干個大型行業(yè)應(yīng)用網(wǎng)格建設(shè)若干個大型行業(yè)應(yīng)用網(wǎng)格；氣象服務(wù)網(wǎng)格、航空制造網(wǎng)格、氣象服務(wù)網(wǎng)格、航空制造網(wǎng)格、XXXX國地質(zhì)調(diào)查網(wǎng)格、國地質(zhì)調(diào)查網(wǎng)格、科學(xué)數(shù)據(jù)網(wǎng)格、新藥發(fā)現(xiàn)網(wǎng)格、生物信息網(wǎng)格、數(shù)科學(xué)數(shù)據(jù)網(wǎng)格、新藥發(fā)現(xiàn)網(wǎng)格、生物信息網(wǎng)格、數(shù)字林業(yè)網(wǎng)格；字林業(yè)網(wǎng)格；其它網(wǎng)格項目：其它網(wǎng)格項目：vXX國教育科研網(wǎng)格：國教育科研網(wǎng)格：XX國教育部國教育部2003年十月份啟年十月份啟動，將連接上百所院校動，將連接上百所院校v上海市網(wǎng)格：智能交通等應(yīng)用上海市網(wǎng)格：智能交通等應(yīng)用v國家基金

22、委的網(wǎng)格專項：建立跨地域的協(xié)同網(wǎng)絡(luò)科國家基金委的網(wǎng)格專項：建立跨地域的協(xié)同網(wǎng)絡(luò)科學(xué)研究環(huán)境學(xué)研究環(huán)境v軍隊等軍隊等國防科大網(wǎng)格研究國防科大網(wǎng)格研究XX國國家網(wǎng)格的負責單位之一國國家網(wǎng)格的負責單位之一v結(jié)點、軟件、環(huán)境建設(shè)（結(jié)點、軟件、環(huán)境建設(shè)（1999-）XX國教育科研網(wǎng)格的主結(jié)點國教育科研網(wǎng)格的主結(jié)點網(wǎng)格應(yīng)用：網(wǎng)格應(yīng)用：vXX國國家氣象網(wǎng)格國國家氣象網(wǎng)格v生物信息網(wǎng)格生物信息網(wǎng)格v空間信息柵格等空間信息柵格等Grid Data Engine系統(tǒng)系統(tǒng)GridDaen V0.9v支持計算網(wǎng)格和數(shù)據(jù)網(wǎng)格支持計算網(wǎng)格和數(shù)據(jù)網(wǎng)格; 服務(wù)網(wǎng)格系統(tǒng)服務(wù)網(wǎng)格系統(tǒng)vService grid、Agent and grid.四、看法四、看法看法 網(wǎng)格計算技術(shù)還不成熟，勇于網(wǎng)格