網(wǎng)格以及與網(wǎng)絡(luò)的區(qū)別
網(wǎng)格(Grid)這個詞來自于電力網(wǎng)格(PowerGrid)。“網(wǎng)格”與“電力網(wǎng)格”形神相似。一方面，計算機網(wǎng)縱橫交錯.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)這個詞來自于電力網(wǎng)格(PowerGrid)。“網(wǎng)格”與“電力網(wǎng)格”形神相似。一方面，計算機網(wǎng)縱橫交錯，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、打開開關(guān)就能用電，一點都不需要關(guān)心電能是從哪個電站送來的，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)以億計的計算機、存儲器、貴重設(shè)備、數(shù)據(jù)庫等結(jié)合起來，形成一個虛擬的、空前強大的超級計算機，滿足不斷增長的計算、存儲需求，并使信息世界成為一個有機的整體。
電網(wǎng)和網(wǎng)格對照表
電網(wǎng)：當(dāng)你用洗衣機洗衣服時，你只關(guān)心衣服什么時候洗好。而不在乎洗衣機用的電是來源于水力發(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，你唯一關(guān)心的是要做的事(比如一項計算，設(shè)計等等)無論電腦連上什么網(wǎng)路，你都可以得到所需的計算能力出儲存容量。
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，把許多不同種類的發(fā)電廠和你家聯(lián)系起來。
網(wǎng)格：對于上述的基礎(chǔ)建設(shè)就叫“網(wǎng)格“。就是把電腦，工作站，服務(wù)器等計算資源連起來，而且提供必要的使用機制。
電網(wǎng)：電網(wǎng)是顯而易見的：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：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)器都會把最適合的計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，甚至是一般的家用電器都可以通過網(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，都可以享用網(wǎng)格無窮無盡的計算資源和儲存能力
注：另一種說法是網(wǎng)格就像一個巨大的網(wǎng),里面有很多格子.每個格子就是一個局域網(wǎng)格,每個節(jié)點就是一臺計算機.這種說法可能起源于中國。
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。比如國外媒體常用“下一代互聯(lián)網(wǎng)”、“Internet2”、“下一代Web”等來稱呼網(wǎng)格相關(guān)技術(shù)。但“下一代互聯(lián)網(wǎng)(NGI)”和“Internet2”又是美國的兩個具體科研項目的名字，它們與網(wǎng)格研究目標(biāo)相交叉，研究內(nèi)容和重點有很大不同。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)、實時企業(yè)計算(Real-Time Enterprise Computing，簡稱RTEC)、分布式計算Peer-to-Peer Computing(簡稱P2P)、Web服務(wù)(Web Services)等。中國科學(xué)院計算所所長李國杰院士認(rèn)為，網(wǎng)格實際上是繼傳統(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(包括計算資源、存儲資源、帶寬資源、軟件資源、數(shù)據(jù)資源、信息資源、知識資源等)連成一個邏輯整體，就像一臺超級計算機一樣，為用戶提供一體化信息和應(yīng)用服務(wù)(計算、存儲、訪問等)，虛擬組織最終實現(xiàn)在這個虛擬環(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重要的問題：網(wǎng)格是不是分布式系統(tǒng)?這個問題之所以必須回答，因為人們常常會問另一個相關(guān)的問題："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)報關(guān)系統(tǒng)、飛機訂票系統(tǒng))實現(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?"
對這個問題的簡要回答是：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)別見下表：
特征 傳統(tǒng)分布式系統(tǒng) 網(wǎng)格
開放性 需求和技術(shù)有一定確定性、封閉性 開放技術(shù)、開放系統(tǒng)
通用性 專門領(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))
平臺性 應(yīng)用解決方案 平臺或基礎(chǔ)設(shè)施
通過以上對比，
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、實現(xiàn)應(yīng)用程序的互連互通。網(wǎng)格與計算機網(wǎng)絡(luò)不同，計算機網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)的是一種硬件的連通，而網(wǎng)格能實現(xiàn)應(yīng)用層面的連通。
2.協(xié)同工作：網(wǎng)格第二個特點是協(xié)同工作，很多網(wǎng)格結(jié)點可以共同處理一個項目
3.通用開放標(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)格檢驗標(biāo)準(zhǔn)。網(wǎng)格是基于國際的開放技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，這跟以前很多行業(yè)、部門或者公司推出的軟件產(chǎn)品不一樣。
4.動態(tài)功能，高度可擴展性：網(wǎng)格可以提供動態(tài)的服務(wù)，能夠適應(yīng)變化。同時網(wǎng)格并非限制性的，它實現(xiàn)了高度的可擴展性。
2.網(wǎng)格的體系特征
網(wǎng)格之所以能有以上所說的種種優(yōu)勢特征，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，刻畫組件之間的相互作用，整合各部分組件?？蒲泄ぷ髡咭呀?jīng)提出并實現(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網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)：網(wǎng)格計算協(xié)議體系結(jié)構(gòu)(Grid Protocol Architecture，GPA)和計算經(jīng)濟網(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“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)格計算研究的深入，人們越來越發(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)格有效運行機制的刻畫。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)，包括計算機、程序、數(shù)據(jù)、儀器設(shè)備等。這種觀念，有利于通過統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)接口來管理和使用網(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，大量的是臨時性的短暫服務(wù)，比如一個計算任務(wù)的執(zhí)行等?？紤]到網(wǎng)格環(huán)境的具體特點，OGSA 在原來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)、動態(tài)服務(wù)創(chuàng)建、服務(wù)生命周期管理等與臨時服務(wù)有關(guān)的問題。
基于網(wǎng)格服務(wù)的概念，OGSA 將整個網(wǎng)格看作是“網(wǎng)格服務(wù)”的集合，但是這個集合不是一成不變的，是可以擴展的，這反映了網(wǎng)格的動態(tài)特性。網(wǎng)格服務(wù)通過定義接口來完成不同的功能，服務(wù)數(shù)據(jù)是關(guān)于網(wǎng)格服務(wù)實例的信息，因此網(wǎng)格服務(wù)可以簡單地表示為“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 還在不斷的完善過程之中，下一步將考慮擴充管理、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)行類比(如圖1)。該結(jié)構(gòu)主要包括以下五個層次：
構(gòu)造層(Fabric)：控制局部的資源。由物理或邏輯實體組成，目的是為上層提供共享的資源。常用的物理資源包括計算資源、存儲系統(tǒng)、目錄、網(wǎng)絡(luò)資源等;邏輯資源包括分布式文件系統(tǒng)、分布計算池、計算機群等。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現(xiàn)。該層組件提供單點登錄、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，滿足安全會話、資源初始化、資源運行狀況監(jiān)測、資源使用狀況統(tǒng)計等需求，通過調(diào)用構(gòu)造層函數(shù)來訪問和控制局部資源。
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)，再通過服務(wù)調(diào)動網(wǎng)格上的資源來完成任務(wù)。為便于網(wǎng)格應(yīng)用程序的開發(fā)，需要構(gòu)建支持網(wǎng)格計算的大型函數(shù)庫。
四. 當(dāng)今網(wǎng)格的運用
現(xiàn)在國內(nèi)國外運用得最多的可能是在一些大型院校的計算網(wǎng)格(實現(xiàn)計算資源的共享。 什么是計算資源： 簡單來說就是計算能力，CPU。 計算資源共享就是CPU計算的共享)。人們把一個集群(cluster, 也就是常說的機房，通常有幾十臺操作系統(tǒng)為Linux的計算機)的計算機連成一個局域型網(wǎng)格。這樣就好像把這幾十臺電腦連成了一臺超級計算機，計算能力當(dāng)然大大提高了。這種局域計算網(wǎng)格主要運用于一些科研的研究。比如說生物科學(xué)。當(dāng)生物科學(xué)的研究員需要高性能的計算資源來幫助他們分析試驗的結(jié)果時，他們就把這些分析試驗的程序提交(submit)給網(wǎng)格，網(wǎng)格通過計算再把結(jié)果返回給這些研究員。計算結(jié)果可能是一些圖像(rendering)也可能是一些數(shù)據(jù)。這些計算如果在單一PC(Personal computer, 個人計算機)上運行的話，往往會花費幾個月的時間，然而在網(wǎng)格中運行一，兩天也就完成了。這就是網(wǎng)格技術(shù)最直觀的優(yōu)點之一。當(dāng)然現(xiàn)在有一些大型主機(super-mainframe)也有很強的計算能力(比如常說的IBM deepblue，打敗人類圍棋大師Kasparov那位)，但是這種主機太昂貴，而且配置(deploy)往往不方便，是名副其實的重量級(heavyweight)計算。SETI@Home (SETI@Home's，一個分布式計算的項目，通過互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)上的計算機搜索地球外智慧訊息，網(wǎng)格在分布式計算的成功運用。 ，世界上最強大的計算機IBM 的 ASCI White，可以實現(xiàn)12萬億次的浮點運算，但是花費了1億千萬美元;然而SETI@HOME 只用了50萬美元卻實現(xiàn)了15萬億次浮點運算。
網(wǎng)格另外一個顯著的運用可能就是虛擬組織(Virtual Organisations)。這種虛擬組織往往是針對與某一個特定的項目，或者是某一類特定研究人員。在這里面可以實現(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。比如說中國2008年奧運會開幕式研究組就可以運用網(wǎng)格組成一個虛擬組織。在這個虛擬組織里，任何成員不管在哪個地方都可以有權(quán)訪問組織的共享資源(如 開幕式場地圖紙，開幕式資金，開幕式節(jié)目單);而且可以和另一地方的虛擬組織成員進(jìn)行交流。這個虛擬組織就像把所有奧運會開幕式的資源，信息，以及人員集中到了一個虛擬的空間，讓人們集中精力研討開幕式項目的問題，而不必考慮其他的問題。據(jù)個實例，由英國利茲大學(xué)，牛津大學(xué)，約克大學(xué)和謝菲爾德大學(xué)合作的DAME項目就是致力于研究和運用虛擬組織。DAME架構(gòu)在這四個大學(xué)合建的白玫瑰網(wǎng)格White Rose Computational Grid (WRCG)上，運用于對飛機故障的快速檢測和維修。
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