网格技术

什么是网格技术
何谓网格？简单而言，网格即将整个互连网整合成一台巨大的超级计算机，从而实现计算资源、存储资源、数据资源、信息资源、知识资源、专家资源的全面共享。当然，也可以构造地区性网格、企事业机构内部网格、局域网网格，甚至家庭和个人网格。网格的根本特征和关键并不一定是其规模，而是资源的共享。
网格具有新技术的两个特征：第一，不同的群体对其使用不同的称谓；第二，网格的精确含义和内容尚未确定，仍在不断变化。网格是一种新兴的技术，正处在不断发展和变化当中，因而网格尚未有精确的定义和内容定位。但可以简单地说，网格是一种信息社会的网络基础设施，它将实现互联网上所有资源的互联互通，包括计算资源、存储资源、通信资源、软件资源、信息资源、知识资源等。网格将连通一个个信息和资源孤岛，让人们的工作和生活变得更方便。
中科院计算所副所长徐志伟博士介绍说，目前学术界和商业界围绕网格开展的研究有很多，其研究的内容和名称也不尽相同，比如国外媒体常用“下一代互联网”、“Internet2”、“下一代Web”等来称呼网格相关技术。但“下一代互联网（NGI）”和“Internet2”又是美国的两个具体科研项目的名字，它们与网格研究目标相交叉，研究内容和重点有很大不同。
最“正宗”的网格研究，来源于美国联邦政府过去十年资助的高性能计算科研项目。这类研究使用的名词就是“网格”（Grid）或“计算网格”。此类研究的目标是将跨地域的多台高性能计算机、大型数据库、贵重科研设备、通信设备、可视化设备和各种传感器等等，整合成一个巨大的超级计算机系统，以支持科学计算和科学研究。此方面的代表性研究工作包括美国国家科学基金会资助的NPACI、国家技术网格、分布万亿次级计算设备、美国宇航总署的IDG、美国能源部的ASCI Grid，以及欧盟的Data Grid等等。
另外也有一些人将网格看作未来的互联网技术。中国科学院计算所所长李国杰院士认为，网格实际上是继传统互联网、Web之后的第三个大浪潮，可以称之为“第三代互联网应用”。简单而言，传统互联网实现了计算机硬件的连通，Web实现了网页的连通，而网格则试图实现互联网上包括计算资源、存储资源、通信资源、软件资源、信息资源、知识资源等等的全面联通。还有一类研究的侧重点是智能信息处理，它与网格研究的共同点是如何消除信息孤岛和知识孤岛，实现信息资源和知识资源的智能共享。这方面研究常见的名词包括语义网、知识管理、知识本体、智能主体、信息网格、知识网格、一体化智能信息平台等等。
而企业界对网格的描述则更加丰富多彩，如内容分发、服务分发、电子服务、实时企业计算、分布式计算、万维网服务等等。这些技术的共同点之一，便是将互联网上的资源整合为一台超级服务器，有效地提供内容服务、计算服务、存储服务、交易服务等等。另一个共同点，是这些技术都尽量利用现有的Internet/Web技术。
我国网络研究的现状以及建议：网格计算的例子。如同蚂蚁搬山，网格技术理念将会使原来只有极少部门使用的超大功能处理的计算机变得更普通，而且充分利用世界上的闲置电脑资源，提升计算机的处理能力，体现集体力量办大事的功效；其次作为网格部落的一部分还可以共享其他人的信息资源，利用网格这个整体的超大计算能力来解决问题。如何将这种技术应用到教育中呢？教育更需要资源信息的共享，要让教育也搭上网格的快速列车。
“如果说Internet 是将计算机连起来、Web是将信息互联起来的话，网格则是将分散的计算机信息和各种服务给揉起来。” 在3月19日～21日举行的“2004中国国际教育科技博览会”上，北京大学信息学院副院长李晓明在谈到Internet、Web和网格的最大区别时谈到，“揉起来不同于连起来，揉起来是指用户在利用网格上提供的各种服务时，根本不需要关心到底是哪一台计算机提供的，用户也感觉不到这种计算资源的分散性，网格将无序资源有序化了。”
什么是网格服务呢？如果把透明、共享的服务当做网格的基本特征的话，可能说搜索引擎就是网格服务的初级阶段。搜索引擎是网格服务的雏形，它体现的就是用户只需要知道自己想要查什么；但不需要记住巨量的网址，也不需要知道搜索引擎内核是如何运作的。
对于建设网格的内涵，李晓明提出了两种考虑思路。一种角度是自下向上的，即利用和参考国际上的发展趋势、技术标准，开发基础软件，在这些基础软件之上鼓励推动各种应用。另一种角度是自上向下的。即先识别合适的应用，拿来研发有针对性的软件，在应用中再将网格技术推广。当然，也可将这两种方法结合起来，综合考虑。
从新技术对人类社会的影响来讲，由Internet转型到Web的发展一方面使用户数从百万量级增长到上亿量级；另一方面使应用范围从科学教育阶段覆盖到社会各阶层。而由Web转型到网格，其影响力则是由以信息共享或交流等为主的表层应用向高效协作、决策支持为主的深度应用过渡；从便于交流为主的应用转到以综合能力为主的应用。例如大学课程在线的网格应用。这个项目看起来是一个很简单的视频点播网站服务。但由于应用后台采用了网格技术，使其同时在线用户的支持能力大大增强。没有网格技术之前，其支持的同时在线用户数只有100人，而使用网格技术之后，同时在线用户数则可达到1000人。
网格技术凭借其独特的计算力联合和分布式计算模式，在学科研究、企业信息处理、电子政务、个人娱乐方面拥有广泛的应用前景。
“众人拾柴火焰高”，中国的这句老话成了网格计算出现并蓬勃发展的最好注脚。网格计算利用分布式计算机网络处理大计算量任务，可以最大限度地利用现有网络的计算力，而不必为增加信息处理能力而添置新的设备；通过租用网格网络的计算力，我们可以实现许多以前因为计算力不够，或者因为增加计算力导致成本过高的商业应用。
对于一项技术来说，其出发点和落脚点都应该指向应用。以应用推动网格发展也是我们国家发展网格技术的一个指导思路。事实上，网格技术的应用离我们的生活并不遥远，在我们社会生活的各个领域、各个层面都活跃着网格技术的身影。
应用之一：学科研究 现在科学研究的问题空前复杂化，而学科研究所需要的运算资源常常是捉襟见肘。复杂科学领域的计算通常以超级计算机作为数据处理中心，超级计算机虽然处理能力强大，但是其本身的造价极其高昂，并不是所有的研究机构都有能力配备。网格技术的出现，最大程度地提高了现有网络计算资源的利用率。目前，利用网格提高现有资源利用率主要有两种办法。 一是利用网格技术可以将各个实验室的超级计算机连接起来，形成一个“强强联合”的超级信息处理中心。另外一种方式就是通过互联网，利用互联网个人用户的闲置计算机，进行科学研究。
应用之二：企业信息处理 今年5月底，IBM推出一个新的计划，该计划称，为帮助软件厂商开发新的应用程序，并测试现有的应用程序，IBM为这些软件厂商提供IBM网格运算服务器的免费存取权。拥有免费存取权的软件开发人员可以利用IBM网格服务器的强大运算资源，快速完成新开发的软件所必需的调试及模拟运算，从而缩短程序从开发到应用的周期，提高软件的开发速度。 当然，这只是网格计算力出租的一个例子。实际上，网格所能做的比我们想象的还要多。网格专家为我们描绘的是这样的一幅画面：等网格的触角深及到互联网的每一个角落时，我们从互联网获得网格的运算资源就会像我们从电网上获取电力那么简单，我们只需要支付少量费用，就可以租用这台“超级信息处理中心”为我们工作。这对于信息处理需求大的企业来讲，无疑是个福音。现在很多企业为了保证其业务不间断地运转，大多部署了价格不菲的大型IT系统，这些IT设备除了在少数的业务高峰时间可以得到充分利用外，大部分时间都是闲置的，这些闲置资源无疑导致了企业运行成本的增加。一个强大的可租用虚拟系统，可以让用户完成以前难以承担的任务，其生产成本却不会有明显的增长。
应用之三：电子政务 网格技术可以整合和管理分散在各部门的信息化资源，实现各个政府部门之间数据的无缝交换，消除“信息孤岛”，打破电子政务资源共享的瓶颈；另一方面，网格技术的分布式工作模式，可以有效地实现在网络虚拟环境下的协同办公，提高政府的工作效率、增强为公众服务的能力。也就是看中了网格技术在电子政务建设方面的优势。相信随着网格技术的进一步发展，网格在电子政务方面的应用会越来越广泛。
应用之四：个人娱乐 随着互联网的发展，网络视频点播与在线游戏已经成为个人娱乐重要的一环。使用网格可以为游戏开发商和服务供应商提供可扩展的、高弹性的基础设施以运行大型多人游戏。网格技术有望使虚拟现实技术走向平民化。由于运行虚拟现实技术所需要的计算资源太过于庞大，目前虚拟现实技术只用于飞行员、宇航员等的训练工作，普通个人根本无法享受这一技术带来的娱乐体验。利用网格这种造价低廉而数据处理能力超强的计算模式，可以将虚拟现实技术运用于网络游戏中，让参与游戏的人可以真切地感受虚拟环境所带来的游戏快感。毫无疑问，如果这一技术移植成功，将对目前的网络游戏起革命性的变化。
中国教育科研网格是由国家教育部发起，并在211工程二期支持下已经启动的。中国教育科研网格未来有怎样的轮廓呢？最大、最先进、应用最广泛的内涵是怎样的呢？李晓明介绍，所谓最大是指中国教育科研网格未来的覆盖面将从12所学校开始逐步扩展到全国大中小学以及其他教育科研机构。它上面的计算能力，最初的设计从6万亿次开始，将逐渐加入新的计算资源，未来将达到10万亿次、20万亿次等等。在信息存储能力方面，计划从10 TB开始，逐渐接纳新的海量资源，未来将达到50 TB、100 TB以及更多。在资源量方面，从2000小时的视频课程开始，逐渐变成各种教育资源和科学数据资源在网上很方便地查找。还有一个标志就是中国的用户群，将从大学开始逐渐向中小学推广，将让中国所有的学生都受益。
最先进则包括两个角度。一个角度是指充分跟踪国际前沿的技术进展，参加国际网格发展GGF活动，参加讨论，争取与它一起制定相关的标准。另一个角度，我们也要吸取国内科技部、国家发展基金委等其它网格项目的经验。同时，紧密结合我国教育行业实际情况及相关管理机制，以保证中国教育科研网格项目的未来新应用的实施。
应用最广泛则是指中国教育科研网格将提供计算能力、信息协作、设备共享等各种各样的服务。从内容上讲有各种各样的形态。中国教育科研网格正在酝酿一个统一的门户，预计这个门户在2004年的访问量将能达到上万次，2005年的访问量则能上百万次。
当然，在网格技术走向大规模应用时，也存在着不少问题，如各个公司之间的技术标准不统一、并非所有的软件都支持分布式计算、分享服务器会带来数据安全问题；当然，还有些非技术性问题，如人们对新技术成熟与否、共享资源会不会丧失对资源控制权的担忧，也成为网格技术进一步普及的障碍。
不过这些问题并不可怕，所有的新技术都会面临这样或者那样的难题，网格当然也不例外。相信随着技术的进一步发展，网格应用会更加丰富多彩。