分析網(wǎng)格計(jì)算有關(guān)技術(shù)與應(yīng)用

摘要：論述網(wǎng)格計(jì)算的發(fā)展概況，在科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用范圍，網(wǎng)格服務(wù)的特點(diǎn)以及在未來網(wǎng)絡(luò)下場中的發(fā)展?jié)摿?。關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)庫浮點(diǎn)運(yùn)算虛擬化資源共享一、網(wǎng)格計(jì)算的由來與發(fā)展

網(wǎng)格計(jì)算是伴隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)而迅速發(fā)展起來的，是將地理上分布的計(jì)算資源（包括數(shù)據(jù)庫、貴重儀器等各種資源）充分運(yùn)用起來，協(xié)同解決復(fù)雜的大規(guī)模問題，特別是解決僅靠本地資源無法解決的復(fù)雜問題，是專門針對(duì)復(fù)雜科學(xué)計(jì)算的新型計(jì)算模式。這種計(jì)算模式是利用互聯(lián)網(wǎng)把分散在不同地理位置的電腦組織成一個(gè)“虛擬的超級(jí)計(jì)算機(jī)”，其中每一臺(tái)參與計(jì)算的計(jì)算機(jī)就是一個(gè)“節(jié)點(diǎn)”，而整個(gè)計(jì)算機(jī)是由成千上萬個(gè)“節(jié)點(diǎn)”組成的“一張網(wǎng)格”，所以這種計(jì)算方式叫網(wǎng)格計(jì)算。這樣組織起來的“虛擬的超級(jí)計(jì)算機(jī)”有兩個(gè)優(yōu)勢，一個(gè)是數(shù)據(jù)處理能力超強(qiáng)，另一個(gè)是能充分利用網(wǎng)上的閑置處理能力。簡單地講，網(wǎng)格是把整個(gè)網(wǎng)絡(luò)整合成一臺(tái)巨大的超級(jí)計(jì)算機(jī)，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。

近幾年，隨著計(jì)算機(jī)計(jì)算能力的迅速增長，互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的普及和高速網(wǎng)絡(luò)成本的大幅降低以及傳統(tǒng)計(jì)算方式和計(jì)算機(jī)的使用方式的改變，網(wǎng)格計(jì)算已經(jīng)逐漸成為超級(jí)計(jì)算發(fā)展的一個(gè)重要趨勢。網(wǎng)格計(jì)算是一個(gè)嶄新而重要的研究領(lǐng)域，它以大粒度資源共享、高性能計(jì)算和創(chuàng)新性應(yīng)用為主要特征，必將成為21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要推動(dòng)力。

二十世紀(jì)九十年代以來，世界各個(gè)國家，尤其是發(fā)達(dá)國家，建立了很多超級(jí)計(jì)算應(yīng)用中心和工程研究中心，美國還制定了新一輪規(guī)劃的先進(jìn)計(jì)算框架（ACIP），發(fā)展面向21世紀(jì)的先進(jìn)計(jì)算技術(shù)。我國在科技部的領(lǐng)導(dǎo)和主持下，經(jīng)過專家組及相關(guān)單位的努力，作為我國高性能計(jì)算和信息服務(wù)戰(zhàn)略性基礎(chǔ)設(shè)施的國家高性能計(jì)算環(huán)境發(fā)展很快。在已經(jīng)建成的５個(gè)國家級(jí)高性能計(jì)算中心的基礎(chǔ)上，又于中南、西北等地建立了新的國家高性能計(jì)算中心，科技部加強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的建設(shè)，形成了以科學(xué)院為主體的計(jì)算網(wǎng)格。教育部也啟動(dòng)了網(wǎng)格計(jì)算工程，第一批１２個(gè)網(wǎng)點(diǎn)正在建設(shè)之中，國家基金委也列出專項(xiàng)基金資助網(wǎng)格計(jì)算。

網(wǎng)格是借鑒電力網(wǎng)的概念出來的，網(wǎng)格的最終目的是希望用戶在使用網(wǎng)格的計(jì)算能力時(shí)，就如同現(xiàn)在使用電力一樣方便簡單。

二、網(wǎng)格計(jì)算的應(yīng)用

（一）分布式超級(jí)計(jì)算

網(wǎng)格計(jì)算可以把分布式的超級(jí)計(jì)算機(jī)集中起來，協(xié)同解決復(fù)雜大規(guī)模的問題。是大量的閑置計(jì)算機(jī)資源得到有效的組織，提高了資源的利用效率，節(jié)省了大量的重復(fù)投資，使用戶的需求能夠得到及時(shí)滿足。

（二）高吞吐率計(jì)算機(jī)

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)能夠十分有效地提高計(jì)算的吞吐率，它利用CPU周期竊取技術(shù)，將大量閑置計(jì)算機(jī)的計(jì)算資源集中起來，提供給對(duì)時(shí)間不太敏感的問題，作為計(jì)算資源的重要來源。

（三）數(shù)據(jù)密集型計(jì)算

數(shù)據(jù)密集型計(jì)算的問題求解通常同時(shí)產(chǎn)生很大的通訊和計(jì)算需求，需要網(wǎng)格能力才可以解決。網(wǎng)格已經(jīng)在藥物分子設(shè)計(jì)、計(jì)算力學(xué)、計(jì)算材料、電子學(xué)、生物學(xué)、核物理反映、航空航天等眾多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

（四）給予更廣泛信息共享的人與人交互