网格计算的发展及应用前景
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网格计算的发展及应用前景
作者：冯宇
来源：《消费电子》2012年第18期
摘要：文章主要从四个方面对网格计算进行了论述，有网格计算的发展概况；网格计算的应用范围；网格服务的特点以及网格计算的未来发展潜力四个方面。
关键词：网格计算；数据库；虚拟化；浮点运算
中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1674-7712（2012）20-0034-01
当今社会，很多的科学工程对计算的需求越来越高，计算的规模也越来越大，这就要求我们的计算机有更高的运算速度和更大的存储容量。
从计算机诞生到现在，我们不难看出，想要更快的提高计算机的处理功能，不仅要对系统硬件的速度加快，也必须不断改进系统的结构，尤其是当系统硬件的速度已经不能再升级的时候，后者将是我们考虑的重点。
于是，在相对复杂的科学计算当中，超级并行机成为了主宰。
但是在超级计算机为主体的计算模式有着明显的缺陷，虽然超级计算机有着非常强大的处理能力，但制造超级计算机的成本也是非常昂贵的，通常只有像航天、气象、国防等一些国家级的部门才有资本去配备这样的设备。
而在人们的日常工作中，急需一种既有强大的处理能力，同时其成本也相对的低廉一些的计算模式，通过科学家们不断的努力，最终找寻到了一种适合用于商业的计算模式——网格计算（Grid Computing）。
一个集成的计算与资源环境我们成为网格，或者叫做计算资源池。
网格经常被用于研究和工程应用相关的项目，它的学科领域涉及了很多方面的技术，如超级计算技术、数据库技术、网络技术、并行算法以及各种计算科学研究与应用技术，是一个具有综合性的能够跨多个学科的高技术研究课题。
伴随着互联网技术而飞速发展起来的网格计算，是充分的利用地理上分布的计算资源，将大规模的难以解决的复杂问题进行处理分析，进而得到解决，尤其是那些光靠本地资源不能得以解决的复杂问题，它是一种新型的计算模式，其专门针对那些复杂的科学计算。
网格计算是通过互联网把不同地理位置的计算机组织起来，成为一个“虚拟的超级计算机”，将每台独立的计算机看作是一个“节点”，构成的整个计算是有无数个“节点”组成的网状形态，称之为一张“网格”，管这种计算方式叫网格计算。
通过这种方式组织的“虚拟的超级计算机”在应用上有很明显的优势，一个是强大的数据处理能力；另一个是能够将网上的闲置资源充分的利用。
换言之，网格是通过把网络上不同的计算机进行整合，组织成一台超级计算机，将网络上的各种资源，如数据、信息、知识等进行全面的共享。
近年来，随着互联网的普及，网络计算成本的极速减少以及传统的计算方式的改变，在超级计算中应用网格计算已经是大势所趋。
网格计算对我们来说，还是一个新兴的领域，但其重
要性不可忽视。
网格计算的主要特征是大范围的资源共享，超级强大的计算能力，它的应用必将推动当代经济的飞速发展。
自上个世纪九十年代以来，来自世界的各个国家针对这种计算模式都纷纷成立了超级计算中心和相应的工程研究中心，尤其是发达国家。
其中美国还制定了关于先进计算技术的新一轮规划。
在我国科技部的带领和支持下，经过专家组和相关单位的共同努力下，我国的高性能计算环境已经得到了飞快的发展，相应的基础设施也已经逐渐成形。
在科技部的带领下，我国已建成了五个国家级的高性能计算中心，并且加强建设了网络节点，以科学院为主体形成了计算网格。
网格计算已经得到了国家的高度重视，并且其发展的速度是非常迅猛的。
网格计算的最终目标就是希望用户在使用网格计算模式时能够更加方便快捷。
在科学计算领域，网格计算可以在很多方面都得到广泛应用，如以下几个方面：
1.提高计算的吞吐率。
网格计算能够利用CPU的周期窃取技术，集中计算机的大量空闲的计算资源，为一些对时间不太要求的问题进行工作，将其作为计算资源的重要来源，这样就十分有效地提高了计算的吞吐率。
2.数据密集，数据量巨大的问题的计算。
在解决这方面的问题的过程中，往往会产生很大的计算需求，网格计算可以轻松的解决这一问题。
网格计算在计算力学、计算材料、核物理反应、电子学、航空航天等多方面领域都有着广泛的应用和需求。
3.实现跨地区的人与人的工作的交流。
网格计算打破了地理界线上对人们的限制，更加方便了从事科技方面工作的工作人员之间的交流，也可以说它共享了工作人员各自的智慧。
4.更广泛的资源贸易。
随着大型机和微机在人们的工作和生活中的大量普及，计算机的资源出现了更多的闲置，而且问题越来越明显。
通过利用网格技术，可以讲这些闲置的资源分配给有大量计算需求的用户，同时提供这些闲置资源的计算机也不会受到太大的干扰。
这样，我们就不必购买大型计算机来满足我们大量的计算需求，我们可以通过向网格购买计算能力来实现自己的任务。
五层沙漏结构是早期的网格体系结构。
在这个结构当中，以“协议”为中心是他的最重要的思想，它是通过协议来实现一种机制，在虚拟组织的用户与资源之间建立一种资源共享的关系，它对网格的一致性、扩展性以及代码的共享都有很大的好处。
相对其他来说，网格服务为中心的模型具有很多的优势，如下几点所示：
网格服务都是虚拟的组建，它有一组相对统一的接口可供用户使用，而一切的网格服务都是依靠这些接口来实现的，这样就能轻松地提供高层次、高级别的服务。
将不同的逻辑资源实例映射到同一个物理资源上可以通过虚拟化方式将其实现，在对很多服务组合的过程当中，我们不需要考虑具体的实现，可以依据基础的底层资源，通过虚拟的组织来对资源进行管理。
这种虚拟化的网格服务，能够将所有的服务语义和行为全部都反映到当地平台的基础设施之上。
一项名为“Grid Computing”的创意计划正在IBM公司中被构建，其主要目标是通过网络，向个体使用的电脑提供一种具有超级的处理能力的模式。
“Grid Computing”是一种手段，它是通过网络把网络当中的地区不同的个人电脑整合在一起，这样就可以让每个网络中的个体用户可以更多的利用其他个体电脑的闲置资源，以加快其电脑的工作速率，同时也可以让所有的网络用户共享其他电脑的资源。
计算机行业的另一个巨人SUN公司也在网络计算这个方向上推出了新的措施。
2001年的11月份，SUN公司通过推出Sun Grid Engine企业版软件，来提高公司的网络计算能力。
自该软件发行至今，已经有更多的用户来使用它。
目前，很多的软件公司也在不断的提升他们的网格计算能力，并且网格计算也给这些企业带来了新的商机。
据相关专业人士推测，日后网格计算将给企业带来巨大的效益，如果网格计算的成长速度不变的话，在未来的10年之内，它将会是一个年产值达到20万亿美元的大产业。
参考文献：
[1]王普勇.网格计算的发展[N].文汇报，2003.
[2]罗作民.网格计算及其关键技术综述[J].计算机工程与应用，2003.。
