網格以及與網路的區別

　　網格Grid這個詞來自於電力網格PowerGrid。“網格”與“電力網格”形神相似。一方面，計算機網縱橫交錯.下面是小編跟大家分享的是什麼是網格以及與網路有什麼區別，歡迎大家來閱讀學習~

　　

　　網格

　　一.網格的產生

　　網格Grid這個詞來自於電力網格PowerGrid。“網格”與“電力網格”形神相似。一方面，計算機網縱橫交錯，很像電力網;另一方面，電力網格用高壓線路把分散在各地的發電站連線在一起，向用戶提供源源不斷的電力。使用者只需插上插頭、開啟開關就能用電，一點都不需要關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。建設網格的目的也是一樣，其最終目的是希望它能夠把分佈在因特網上數以億計的計算機、儲存器、貴重裝置、資料庫等結合起來，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、儲存需求，並使資訊世界成為一個有機的整體。

 

　　電網和網格對照表

　　電網：當你用洗衣機洗衣服時，你只關心衣服什麼時候洗好。而不在乎洗衣機用的電是來源於水力發電，火電廠還是核電。你只需要把插頭插入插座就行了。

　　網格：當你在電腦前工作時，你唯一關心的是要做的事比如一項計算，設計等等無論電腦連上什麼網路，你都可以得到所需的計算能力出儲存容量。

　　電網：我們現在用電的基礎建設是“電網“。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電廠和你家聯絡起來。

　　網格：對於上述的基礎建設就叫“網格“。就是把電腦，工作站，伺服器等計算資源連起來，而且提供必要的使用機制。

　　電網：電網是顯而易見的：你不必擔心你所用的電力是從哪裡或者如何產生的。

　　網格：網格也將成為顯而易見：你不必擔心你所使用的電腦程式和資料在那裡，網格中間伺服器都會把最適合的計算資源分配給你的工作。

　　電網：電網很普遍：電力到處都有。只要插上插座就能獲得電力資源。

　　網格：網格也將很普遍：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格插口連 上網格。

　　電網：電網是公共設施：你只要付錢就可以用電。

　　網格：網格也試圖想為廣大民眾服務：只要付錢，都可以享用網格無窮無盡的計算資源和儲存能力

　　注：另一種說法是網格就像一個巨大的網,裡面有很多格子.每個格子就是一個區域網格,每個節點就是一臺計算機.這種說法可能起源於中國。

　　二.究竟什麼是網格

　　網格是一種新興的技術，正處在不斷髮展和變化當中。目前學術界和商業界圍繞網格開展的研究有很多，其研究的內容和名稱也不盡相同因而網格尚未有精確的定義和內容定位。比如國外媒體常用“下一代網際網路”、“Internet2”、“下一代Web”等來稱呼網格相關技術。但“下一代網際網路NGI”和“Internet2”又是美國的兩個具體科研專案的名字，它們與網格研究目標相交叉，研究內容和重點有很大不同。企業界用的名稱也很多，有內容分發Contents Delivery、服務分發Service Delivery、電子服務e-service、實時企業計算Real-Time Enterprise Computing，簡稱RTEC、分散式計算Peer-to-Peer Computing簡稱P2P、Web服務Web Services等。中國科學院計算所所長李國傑院士認為，網格實際上是繼傳統網際網路、Web之後的第三次浪潮，可以稱之為第三代網際網路應用。

　　網格是利用網際網路把地理上廣泛分佈的各種資源包括計算資源、儲存資源、頻寬資源、軟體資源、資料資源、資訊資源、知識資源等連成一個邏輯整體，就像一臺超級計算機一樣，為使用者提供一體化資訊和應用服務計算、儲存、訪問等，虛擬組織最終實現在這個虛擬環境下進行資源共享和協同工作，徹底消除資源“孤島”，最充分的實現資訊共享。

　　三.網格技術的特徵及其體系結構

　　1.網格技術的特徵

　　在介紹網格的特徵之前，我們首先要解決一個重要的問題：網格是不是分散式系統?這個問題之所以必須回答，因為人們常常會問另一個相關的問題："為什麼我們需要網格?現在已經有很多系統比如海關報關係統、飛機訂票系統實現了資源共享與協同工作。這些系統與網格有什麼區別?"

　　對這個問題的簡要回答是：網格是一種分散式系統，但網格不同於傳統的分散式系統。IBM Global Service與EDS是在這個分散式領域最著名的公司。構建分散式系統有三種方法：即傳統方法我們稱之為EDS方法、分佈自律系統Autonomous Decentralized Systems, ADS方法，網格grid方法。ADS通常用於工業控制系統中。網格方法與傳統方法的區別見下表：

　　特徵 傳統分散式系統 網格

　　開放性 需求和技術有一定確定性、封閉性 開放技術、開放系統

　　通用性 專門領域、專有技術 通用技術

　　集中性 很可能是統一規劃、集中控制 一般而言是自然進化、非集中控制

　　使用模式 常常是終端模式或C/S模式 服務模式為主

　　標準化 領域標準或行業標準 通用標準+行業標準

　　平臺性 應用解決方案 平臺或基礎設施

　　通過以上對比，

　　1.資源共享，消除資源孤島：網格能夠提供資源共享，它能消除資訊孤島、實現應用程式的互連互通。網格與計算機網路不同，計算機網路實現的是一種硬體的連通，而網格能實現應用層面的連通。

　　2.協同工作：網格第二個特點是協同工作，很多網格結點可以共同處理一個專案

　　3.通用開放標準，非集中控制，非平凡服務質量：這是Ian Foster最近提出的網格檢驗標準。網格是基於國際的開放技術標準，這跟以前很多行業、部門或者公司推出的軟體產品不一樣。

　　4.動態功能，高度可擴充套件性：網格可以提供動態的服務，能夠適應變化。同時網格並非限制性的，它實現了高度的可擴充套件性。

　　2.網格的體系特徵

　　網格之所以能有以上所說的種種優勢特徵，是由網格的體系結構賦予它的。網格體系結構的主要功能是劃分系統基本元件，指定元件的目的與功能，刻畫元件之間的相互作用，整合各部分元件。科研工作者已經提出並實現了若干種合理的網格體系結構。下面介紹目前影響比較廣泛的兩個網格體系結構：網格計算協議體系結構Grid Protocol Architecture，GPA和計算經濟網格體系結構GRACE模型。

　　OGSAOpen Grid Services Architecture被稱為是下一代的網格體系結構，它是在原來“五層沙漏結構”的基礎上，結合最新的Web Service 技術提出來的。OGSA包括兩大關鍵技術即網格技術和Web Service 技術。

　　隨著網格計算研究的深入，人們越來越發現網格體系結構的重要。網格體系結構是關於如何建造網格的技術，包括對網格基本組成部分和各部分功能的定義和描述，網格各部分相互關係與整合方法的規定，網格有效執行機制的刻畫。顯然，網格體系結構是網格的骨架和靈魂，是網格最核心的技術，只有建立合理的網格體系結構，才能夠設計和建造好網格，才能夠使網格有效地發揮作用。

　　OGSA最突出的思想就是以“服務”為中心。在OGSA框架中，將一切都抽象為服務，包括計算機、程式、資料、儀器裝置等。這種觀念，有利於通過統一的標準介面來管理和使用網格。Web Service提供了一種基於服務的框架結構，但是，Web Service 面對的一般都是永久服務，而在網格應用環境中，大量的是臨時性的短暫服務，比如一個計算任務的執行等。考慮到網格環境的具體特點，OGSA 在原來Web Service 服務概念的基礎上，提出了“網格服務Grid Service”的概念，用於解決服務發現、動態服務建立、服務生命週期管理等與臨時服務有關的問題。

　　基於網格服務的概念，OGSA 將整個網格看作是“網格服務”的集合，但是這個集合不是一成不變的，是可以擴充套件的，這反映了網格的動態特性。網格服務通過定義介面來完成不同的功能，服務資料是關於網格服務例項的資訊，因此網格服務可以簡單地表示為“網格服務=介面/行為+服務資料”。

　　在目前，網格服務提供的介面還比較有限,OGSA 還在不斷的完善過程之中，下一步將考慮擴充管理、安全等等方面的內容。

　　3.網格協議體系結構

　　Ian Foster於2001年提出了網格計算協議體系結構，認為網格建設的核心是標準化的協議與服務，並與Internet網路協議進行類比如圖1。該結構主要包括以下五個層次：

　　構造層Fabric：控制區域性的資源。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、儲存系統、目錄、網路資源等;邏輯資源包括分散式檔案系統、分佈計算池、計算機群等。構造層元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。

　　連線層Connectivity：支援便利安全的通訊。該層定義了網格中安全通訊與認證授權控制的核心協議。資源間的資料交換和授權認證、安全控制都在這一層控制實現。該層元件提供單點登入、代理委託、同本地安全策略的整合和基於使用者的信任策略等功能。

　　資源層Resource：共享單一資源。該層建立在連線層的通訊和認證協議之上，滿足安全會話、資源初始化、資源執行狀況監測、資源使用狀況統計等需求，通過呼叫構造層函式來訪問和控制區域性資源。

　　彙集層Collective：協調各種資源。該層將資源層提交的受控資源彙集在一起，供虛擬組織的應用程式共享和呼叫。該層元件可以實現各種共享行為，包括目錄服務、資源協同、資源監測診斷、資料複製、負荷控制、賬戶管理等功能。

　　應用層Application：為網格上使用者的應用程式層。應用層是在虛擬組織環境中存在的。應用程式通過各層的應用程式程式設計介面API呼叫相應的服務，再通過服務調動網格上的資源來完成任務。為便於網格應用程式的開發，需要構建支援網格計算的大型函式庫。

　　四. 當今網格的運用

　　現在國內國外運用得最多的可能是在一些大型院校的計算網格實現計算資源的共享。 什麼是計算資源： 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。人們把一個叢集cluster, 也就是常說的機房，通常有幾十臺作業系統為Linux的計算機的計算機連成一個局域型網格。這樣就好像把這幾十臺電腦連成了一臺超級計算機，計算能力當然大大提高了。這種局域計算網格主要運用於一些科研的研究。比如說生物科學。當生物科學的研究員需要高效能的計算資源來幫助他們分析試驗的結果時，他們就把這些分析試驗的程式提交submit給網格，網格通過計算再把結果返回給這些研究員。計算結果可能是一些影象rendering也可能是一些資料。這些計算如果在單一PCPersonal computer, 個人計算機上執行的話，往往會花費幾個月的時間，然而在網格中執行一，兩天也就完成了。這就是網格技術最直觀的優點之一。當然現在有一些大型主機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，一個分散式計算的專案，通過網際網路絡上的計算機搜尋地球外智慧訊息，網格在分散式計算的成功運用。 ，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50萬美元卻實現了15萬億次浮點運算。

　　網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專案，或者是某一類特定研究人員。在這裡面可以實現計算資源、儲存資源、資料資源、資訊資源、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格組成一個虛擬組織。在這個虛擬組織裡，任何成員不管在哪個地方都可以有權訪問組織的共享資源如 開幕式場地圖紙，開幕式資金，開幕式節目單;而且可以和另一地方的虛擬組織成員進行交流。這個虛擬組織就像把所有奧運會開幕式的資源，資訊，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專案的問題，而不必考慮其他的問題。據個例項，由英國利茲大學，牛津大學，約克大學和謝菲爾德大學合作的DAME專案就是致力於研究和運用虛擬組織。DAME架構在這四個大學合建的白玫瑰網格White Rose Computational Grid WRCG上，運用於對飛機故障的快速檢測和維修。

什麼是網格以及與網路有什麼區別