分析網(wǎng)格計算有關(guān)技術(shù)與應用

分析網(wǎng)格計算有關(guān)技術(shù)與應用

摘要：論述網(wǎng)格計算的發(fā)展概況，在科學領(lǐng)域的應用范圍，網(wǎng)格服務的特點以及在未來網(wǎng)絡下場中的發(fā)展?jié)摿ΑｊP(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雜問題，是專門針對復雜科學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”，其中每一臺參與計算的計算機就是一個“節(jié)點”，而整個計算機是由成千上萬個“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”有兩個優(yōu)勢，一個是數(shù)據(jù)處理能力超強，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)絡整合成一臺巨大的超級計算機，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，隨著計算機計算能力的迅速增長，互聯(lián)網(wǎng)絡的普及和高速網(wǎng)絡成本的大幅降低以及傳統(tǒng)計算方式和計算機的使用方式的改變，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)新性應用為主要特征，必將成為21世紀經(jīng)濟發(fā)展的重要推動力。

二十世紀九十年代以來，世界各個國家，尤其是發(fā)達國家，建立了很多超級計算應用中心和工程研究中心，美國還制定了新一輪規(guī)劃的先進計算框架（ACIP），發(fā)展面向21世紀的先進計算技術(shù)。我國在科技部的領(lǐng)導和主持下，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戰(zhàn)略性基礎(chǔ)設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，科技部加強了網(wǎng)絡節(jié)點的建設，形成了以科學院為主體的計算網(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集中起來，協(xié)同解決復雜大規(guī)模的問題。是大量的閑置計算機資源得到有效的組織，提高了資源的利用效率，節(jié)省了大量的重復投資，使用戶的需求能夠得到及時滿足。

（二）高吞吐率計算機

網(wǎng)絡技術(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)在藥物分子設計、計算力學、計算材料、電子學、生物學、核物理反映、航空航天等眾多領(lǐng)域得到廣泛應用。

（四）給予更廣泛信息共享的人與人交互