網(wǎng)格以及與網(wǎng)絡(luò)的區(qū)別
網(wǎng)格(Grid)這個(gè)詞來(lái)自于電力網(wǎng)格(PowerGrid)。“網(wǎng)格”與“電力網(wǎng)格”形神相似。一方面，計(jì)算機(jī)網(wǎng)縱橫交錯(cuò).下面是學(xué)習(xí)啦小編跟大家分享的是什么是網(wǎng)格以及與網(wǎng)絡(luò)有什么區(qū)別，歡迎大家來(lái)閱讀學(xué)習(xí)。
網(wǎng)格以及與網(wǎng)絡(luò)的區(qū)別
網(wǎng)格
一.網(wǎng)格的產(chǎn)生
網(wǎng)格(Grid)這個(gè)詞來(lái)自于電力網(wǎng)格(PowerGrid)。“網(wǎng)格”與“電力網(wǎng)格”形神相似。一方面，計(jì)算機(jī)網(wǎng)縱橫交錯(cuò)，很像電力網(wǎng);另一方面，電力網(wǎng)格用高壓線路把分散在各地的發(fā)電站連接在一起，向用戶提供源源不斷的電力。用戶只需插上插頭、打開(kāi)開(kāi)關(guān)就能用電，一點(diǎn)都不需要關(guān)心電能是從哪個(gè)電站送來(lái)的，也不需要知道是水力電、火力電還是核能電。建設(shè)網(wǎng)格的目的也是一樣，其最終目的是希望它能夠把分布在因特網(wǎng)上數(shù)以億計(jì)的計(jì)算機(jī)、存儲(chǔ)器、貴重設(shè)備、數(shù)據(jù)庫(kù)等結(jié)合起來(lái)，形成一個(gè)虛擬的、空前強(qiáng)大的超級(jí)計(jì)算機(jī)，滿足不斷增長(zhǎng)的計(jì)算、存儲(chǔ)需求，并使信息世界成為一個(gè)有機(jī)的整體。
電網(wǎng)和網(wǎng)格對(duì)照表
電網(wǎng)：當(dāng)你用洗衣機(jī)洗衣服時(shí)，你只關(guān)心衣服什么時(shí)候洗好。而不在乎洗衣機(jī)用的電是來(lái)源于水力發(fā)電，火電廠還是核電。你只需要把插頭插入插座就行了。
網(wǎng)格：當(dāng)你在電腦前工作時(shí)，你唯一關(guān)心的是要做的事(比如一項(xiàng)計(jì)算，設(shè)計(jì)等等)無(wú)論電腦連上什么網(wǎng)路，你都可以得到所需的計(jì)算能力出儲(chǔ)存容量。
電網(wǎng)：我們現(xiàn)在用電的基礎(chǔ)建設(shè)是“電網(wǎng)“。就是利用輸電站，電力站，變電所和電線等等，把許多不同種類(lèi)的發(fā)電廠和你家聯(lián)系起來(lái)。
網(wǎng)格：對(duì)于上述的基礎(chǔ)建設(shè)就叫“網(wǎng)格“。就是把電腦，工作站，服務(wù)器等計(jì)算資源連起來(lái)，而且提供必要的使用機(jī)制。
電網(wǎng)：電網(wǎng)是顯而易見(jiàn)的：你不必?fù)?dān)心你所用的電力是從哪里或者如何產(chǎn)生的。
網(wǎng)格：網(wǎng)格也將成為顯而易見(jiàn)：你不必?fù)?dān)心你所使用的電腦程序和資料在那里，網(wǎng)格中間服務(wù)器都會(huì)把最適合的計(jì)算資源分配給你的工作。
電網(wǎng)：電網(wǎng)很普遍：電力到處都有。只要插上插座就能獲得電力資源。
網(wǎng)格：網(wǎng)格也將很普遍：電腦，筆記本，或者是掌上電腦，手機(jī)，甚至是一般的家用電器都可以通過(guò)網(wǎng)格插口連 上網(wǎng)格。
電網(wǎng)：電網(wǎng)是公共設(shè)施：你只要付錢(qián)就可以用電。
網(wǎng)格：網(wǎng)格也試圖想為廣大民眾服務(wù)：只要付錢(qián)，都可以享用網(wǎng)格無(wú)窮無(wú)盡的計(jì)算資源和儲(chǔ)存能力
注：另一種說(shuō)法是網(wǎng)格就像一個(gè)巨大的網(wǎng),里面有很多格子.每個(gè)格子就是一個(gè)局域網(wǎng)格,每個(gè)節(jié)點(diǎn)就是一臺(tái)計(jì)算機(jī).這種說(shuō)法可能起源于中國(guó)。
二.究竟什么是網(wǎng)格
網(wǎng)格是一種新興的技術(shù)，正處在不斷發(fā)展和變化當(dāng)中。目前學(xué)術(shù)界和商業(yè)界圍繞網(wǎng)格開(kāi)展的研究有很多，其研究的內(nèi)容和名稱也不盡相同因而網(wǎng)格尚未有精確的定義和內(nèi)容定位。比如國(guó)外媒體常用“下一代互聯(lián)網(wǎng)”、“Internet2”、“下一代Web”等來(lái)稱呼網(wǎng)格相關(guān)技術(shù)。但“下一代互聯(lián)網(wǎng)(NGI)”和“Internet2”又是美國(guó)的兩個(gè)具體科研項(xiàng)目的名字，它們與網(wǎng)格研究目標(biāo)相交叉，研究?jī)?nèi)容和重點(diǎn)有很大不同。企業(yè)界用的名稱也很多，有內(nèi)容分發(fā)(Contents Delivery)、服務(wù)分發(fā)(Service Delivery)、電子服務(wù)(e-service)、實(shí)時(shí)企業(yè)計(jì)算(Real-Time Enterprise Computing，簡(jiǎn)稱RTEC)、分布式計(jì)算Peer-to-Peer Computing(簡(jiǎn)稱P2P)、Web服務(wù)(Web Services)等。中國(guó)科學(xué)院計(jì)算所所長(zhǎng)李國(guó)杰院士認(rèn)為，網(wǎng)格實(shí)際上是繼傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)、Web之后的第三次浪潮，可以稱之為第三代互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。
網(wǎng)格是利用互聯(lián)網(wǎng)把地理上廣泛分布的各種資源(包括計(jì)算資源、存儲(chǔ)資源、帶寬資源、軟件資源、數(shù)據(jù)資源、信息資源、知識(shí)資源等)連成一個(gè)邏輯整體，就像一臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)一樣，為用戶提供一體化信息和應(yīng)用服務(wù)(計(jì)算、存儲(chǔ)、訪問(wèn)等)，虛擬組織最終實(shí)現(xiàn)在這個(gè)虛擬環(huán)境下進(jìn)行資源共享和協(xié)同工作，徹底消除資源“孤島”，最充分的實(shí)現(xiàn)信息共享。
三.網(wǎng)格技術(shù)的特征及其體系結(jié)構(gòu)
1.網(wǎng)格技術(shù)的特征
在介紹網(wǎng)格的特征之前，我們首先要解決一個(gè)重要的問(wèn)題：網(wǎng)格是不是分布式系統(tǒng)?這個(gè)問(wèn)題之所以必須回答，因?yàn)槿藗兂３?huì)問(wèn)另一個(gè)相關(guān)的問(wèn)題："為什么我們需要網(wǎng)格?現(xiàn)在已經(jīng)有很多系統(tǒng)(比如海關(guān)報(bào)關(guān)系統(tǒng)、飛機(jī)訂票系統(tǒng))實(shí)現(xiàn)了資源共享與協(xié)同工作。這些系統(tǒng)與網(wǎng)格有什么區(qū)別?"
對(duì)這個(gè)問(wèn)題的簡(jiǎn)要回答是：網(wǎng)格是一種分布式系統(tǒng)，但網(wǎng)格不同于傳統(tǒng)的分布式系統(tǒng)。IBM Global Service與EDS是在這個(gè)分布式領(lǐng)域最著名的公司。構(gòu)建分布式系統(tǒng)有三種方法：即傳統(tǒng)方法(我們稱之為EDS方法)、分布自律系統(tǒng)(Autonomous Decentralized Systems, ADS)方法，網(wǎng)格(grid)方法。ADS通常用于工業(yè)控制系統(tǒng)中。網(wǎng)格方法與傳統(tǒng)方法的區(qū)別見(jiàn)下表：
特征 傳統(tǒng)分布式系統(tǒng) 網(wǎng)格
開(kāi)放性 需求和技術(shù)有一定確定性、封閉性 開(kāi)放技術(shù)、開(kāi)放系統(tǒng)
通用性 專門(mén)領(lǐng)域、專有技術(shù) 通用技術(shù)
集中性 很可能是統(tǒng)一規(guī)劃、集中控制 一般而言是自然進(jìn)化、非集中控制
使用模式 常常是終端模式或C/S模式 服務(wù)模式為主
標(biāo)準(zhǔn)化 領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 通用標(biāo)準(zhǔn)(+行業(yè)標(biāo)準(zhǔn))
平臺(tái)性 應(yīng)用解決方案 平臺(tái)或基礎(chǔ)設(shè)施
通過(guò)以上對(duì)比，
1.資源共享，消除資源孤島：網(wǎng)格能夠提供資源共享，它能消除信息孤島、實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序的互連互通。網(wǎng)格與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)不同，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)的是一種硬件的連通，而網(wǎng)格能實(shí)現(xiàn)應(yīng)用層面的連通。
2.協(xié)同工作：網(wǎng)格第二個(gè)特點(diǎn)是協(xié)同工作，很多網(wǎng)格結(jié)點(diǎn)可以共同處理一個(gè)項(xiàng)目
3.通用開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)，非集中控制，非平凡服務(wù)質(zhì)量：這是Ian Foster最近提出的網(wǎng)格檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。網(wǎng)格是基于國(guó)際的開(kāi)放技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，這跟以前很多行業(yè)、部門(mén)或者公司推出的軟件產(chǎn)品不一樣。
4.動(dòng)態(tài)功能，高度可擴(kuò)展性：網(wǎng)格可以提供動(dòng)態(tài)的服務(wù)，能夠適應(yīng)變化。同時(shí)網(wǎng)格并非限制性的，它實(shí)現(xiàn)了高度的可擴(kuò)展性。
2.網(wǎng)格的體系特征
網(wǎng)格之所以能有以上所說(shuō)的種種優(yōu)勢(shì)特征，是由網(wǎng)格的體系結(jié)構(gòu)賦予它的。網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)的主要功能是劃分系統(tǒng)基本組件，指定組件的目的與功能，刻畫(huà)組件之間的相互作用，整合各部分組件。科研工作者已經(jīng)提出并實(shí)現(xiàn)了若干種合理的網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)。下面介紹目前影響比較廣泛的兩個(gè)網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)：網(wǎng)格計(jì)算協(xié)議體系結(jié)構(gòu)(Grid Protocol Architecture，GPA)和計(jì)算經(jīng)濟(jì)網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)(GRACE)模型。
OGSA(Open Grid Services Architecture)被稱為是下一代的網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)，它是在原來(lái)“五層沙漏結(jié)構(gòu)”的基礎(chǔ)上，結(jié)合最新的Web Service 技術(shù)提出來(lái)的。OGSA包括兩大關(guān)鍵技術(shù)即網(wǎng)格技術(shù)和Web Service 技術(shù)。
隨著網(wǎng)格計(jì)算研究的深入，人們?cè)絹?lái)越發(fā)現(xiàn)網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)的重要。網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)是關(guān)于如何建造網(wǎng)格的技術(shù)，包括對(duì)網(wǎng)格基本組成部分和各部分功能的定義和描述，網(wǎng)格各部分相互關(guān)系與集成方法的規(guī)定，網(wǎng)格有效運(yùn)行機(jī)制的刻畫(huà)。顯然，網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)是網(wǎng)格的骨架和靈魂，是網(wǎng)格最核心的技術(shù)，只有建立合理的網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)，才能夠設(shè)計(jì)和建造好網(wǎng)格，才能夠使網(wǎng)格有效地發(fā)揮作用。
OGSA最突出的思想就是以“服務(wù)”為中心。在OGSA框架中，將一切都抽象為服務(wù)，包括計(jì)算機(jī)、程序、數(shù)據(jù)、儀器設(shè)備等。這種觀念，有利于通過(guò)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)接口來(lái)管理和使用網(wǎng)格。Web Service提供了一種基于服務(wù)的框架結(jié)構(gòu)，但是，Web Service 面對(duì)的一般都是永久服務(wù)，而在網(wǎng)格應(yīng)用環(huán)境中，大量的是臨時(shí)性的短暫服務(wù)，比如一個(gè)計(jì)算任務(wù)的執(zhí)行等?？紤]到網(wǎng)格環(huán)境的具體特點(diǎn)，OGSA 在原來(lái)Web Service 服務(wù)概念的基礎(chǔ)上，提出了“網(wǎng)格服務(wù)(Grid Service)”的概念，用于解決服務(wù)發(fā)現(xiàn)、動(dòng)態(tài)服務(wù)創(chuàng)建、服務(wù)生命周期管理等與臨時(shí)服務(wù)有關(guān)的問(wèn)題。
基于網(wǎng)格服務(wù)的概念，OGSA 將整個(gè)網(wǎng)格看作是“網(wǎng)格服務(wù)”的集合，但是這個(gè)集合不是一成不變的，是可以擴(kuò)展的，這反映了網(wǎng)格的動(dòng)態(tài)特性。網(wǎng)格服務(wù)通過(guò)定義接口來(lái)完成不同的功能，服務(wù)數(shù)據(jù)是關(guān)于網(wǎng)格服務(wù)實(shí)例的信息，因此網(wǎng)格服務(wù)可以簡(jiǎn)單地表示為“網(wǎng)格服務(wù)=接口/行為+服務(wù)數(shù)據(jù)”。
在目前，網(wǎng)格服務(wù)提供的接口還比較有限,OGSA 還在不斷的完善過(guò)程之中，下一步將考慮擴(kuò)充管理、安全等等方面的內(nèi)容。
3.網(wǎng)格協(xié)議體系結(jié)構(gòu)
Ian Foster于2001年提出了網(wǎng)格計(jì)算協(xié)議體系結(jié)構(gòu)，認(rèn)為網(wǎng)格建設(shè)的核心是標(biāo)準(zhǔn)化的協(xié)議與服務(wù)，并與Internet網(wǎng)絡(luò)協(xié)議進(jìn)行類(lèi)比(如圖1)。該結(jié)構(gòu)主要包括以下五個(gè)層次：
構(gòu)造層(Fabric)：控制局部的資源。由物理或邏輯實(shí)體組成，目的是為上層提供共享的資源。常用的物理資源包括計(jì)算資源、存儲(chǔ)系統(tǒng)、目錄、網(wǎng)絡(luò)資源等;邏輯資源包括分布式文件系統(tǒng)、分布計(jì)算池、計(jì)算機(jī)群等。構(gòu)造層組件的功能受高層需求影響，基本功能包括資源查詢和資源管理的QoS保證。
連接層(Connectivity)：支持便利安全的通信。該層定義了網(wǎng)格中安全通信與認(rèn)證授權(quán)控制的核心協(xié)議。資源間的數(shù)據(jù)交換和授權(quán)認(rèn)證、安全控制都在這一層控制實(shí)現(xiàn)。該層組件提供單點(diǎn)登錄、代理委托、同本地安全策略的整合和基于用戶的信任策略等功能。
資源層(Resource)：共享單一資源。該層建立在連接層的通信和認(rèn)證協(xié)議之上，滿足安全會(huì)話、資源初始化、資源運(yùn)行狀況監(jiān)測(cè)、資源使用狀況統(tǒng)計(jì)等需求，通過(guò)調(diào)用構(gòu)造層函數(shù)來(lái)訪問(wèn)和控制局部資源。
匯集層(Collective)：協(xié)調(diào)各種資源。該層將資源層提交的受控資源匯集在一起，供虛擬組織的應(yīng)用程序共享和調(diào)用。該層組件可以實(shí)現(xiàn)各種共享行為，包括目錄服務(wù)、資源協(xié)同、資源監(jiān)測(cè)診斷、數(shù)據(jù)復(fù)制、負(fù)荷控制、賬戶管理等功能。
應(yīng)用層(Application)：為網(wǎng)格上用戶的應(yīng)用程序?qū)?。?yīng)用層是在虛擬組織環(huán)境中存在的。應(yīng)用程序通過(guò)各層的應(yīng)用程序編程接口(API)調(diào)用相應(yīng)的服務(wù)，再通過(guò)服務(wù)調(diào)動(dòng)網(wǎng)格上的資源來(lái)完成任務(wù)。為便于網(wǎng)格應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)，需要構(gòu)建支持網(wǎng)格計(jì)算的大型函數(shù)庫(kù)。
四. 當(dāng)今網(wǎng)格的運(yùn)用
現(xiàn)在國(guó)內(nèi)國(guó)外運(yùn)用得最多的可能是在一些大型院校的計(jì)算網(wǎng)格(實(shí)現(xiàn)計(jì)算資源的共享。 什么是計(jì)算資源： 簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是計(jì)算能力，CPU。 計(jì)算資源共享就是CPU計(jì)算的共享)。人們把一個(gè)集群(cluster, 也就是常說(shuō)的機(jī)房，通常有幾十臺(tái)操作系統(tǒng)為L(zhǎng)inux的計(jì)算機(jī))的計(jì)算機(jī)連成一個(gè)局域型網(wǎng)格。這樣就好像把這幾十臺(tái)電腦連成了一臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)，計(jì)算能力當(dāng)然大大提高了。這種局域計(jì)算網(wǎng)格主要運(yùn)用于一些科研的研究。比如說(shuō)生物科學(xué)。當(dāng)生物科學(xué)的研究員需要高性能的計(jì)算資源來(lái)幫助他們分析試驗(yàn)的結(jié)果時(shí)，他們就把這些分析試驗(yàn)的程序提交(submit)給網(wǎng)格，網(wǎng)格通過(guò)計(jì)算再把結(jié)果返回給這些研究員。計(jì)算結(jié)果可能是一些圖像(rendering)也可能是一些數(shù)據(jù)。這些計(jì)算如果在單一PC(Personal computer, 個(gè)人計(jì)算機(jī))上運(yùn)行的話，往往會(huì)花費(fèi)幾個(gè)月的時(shí)間，然而在網(wǎng)格中運(yùn)行一，兩天也就完成了。這就是網(wǎng)格技術(shù)最直觀的優(yōu)點(diǎn)之一。當(dāng)然現(xiàn)在有一些大型主機(jī)(super-mainframe)也有很強(qiáng)的計(jì)算能力(比如常說(shuō)的IBM deepblue，打敗人類(lèi)圍棋大師Kasparov那位)，但是這種主機(jī)太昂貴，而且配置(deploy)往往不方便，是名副其實(shí)的重量級(jí)(heavyweight)計(jì)算。SETI@Home (SETI@Home's，一個(gè)分布式計(jì)算的項(xiàng)目，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)上的計(jì)算機(jī)搜索地球外智慧訊息，網(wǎng)格在分布式計(jì)算的成功運(yùn)用。 ，世界上最強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)IBM 的 ASCI White，可以實(shí)現(xiàn)12萬(wàn)億次的浮點(diǎn)運(yùn)算，但是花費(fèi)了1億千萬(wàn)美元;然而SETI@HOME 只用了50萬(wàn)美元卻實(shí)現(xiàn)了15萬(wàn)億次浮點(diǎn)運(yùn)算。
網(wǎng)格另外一個(gè)顯著的運(yùn)用可能就是虛擬組織(Virtual Organisations)。這種虛擬組織往往是針對(duì)與某一個(gè)特定的項(xiàng)目，或者是某一類(lèi)特定研究人員。在這里面可以實(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。比如說(shuō)中國(guó)2008年奧運(yùn)會(huì)開(kāi)幕式研究組就可以運(yùn)用網(wǎng)格組成一個(gè)虛擬組織。在這個(gè)虛擬組織里，任何成員不管在哪個(gè)地方都可以有權(quán)訪問(wèn)組織的共享資源(如 開(kāi)幕式場(chǎng)地圖紙，開(kāi)幕式資金，開(kāi)幕式節(jié)目單);而且可以和另一地方的虛擬組織成員進(jìn)行交流。這個(gè)虛擬組織就像把所有奧運(yùn)會(huì)開(kāi)幕式的資源，信息，以及人員集中到了一個(gè)虛擬的空間，讓人們集中精力研討開(kāi)幕式項(xiàng)目的問(wèn)題，而不必考慮其他的問(wèn)題。據(jù)個(gè)實(shí)例，由英國(guó)利茲大學(xué)，牛津大學(xué)，約克大學(xué)和謝菲爾德大學(xué)合作的DAME項(xiàng)目就是致力于研究和運(yùn)用虛擬組織。DAME架構(gòu)在這四個(gè)大學(xué)合建的白玫瑰網(wǎng)格White Rose Computational Grid (WRCG)上，運(yùn)用于對(duì)飛機(jī)故障的快速檢測(cè)和維修。
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