劉 穎

(天津市河?xùn)|區(qū)職工大學(xué),天津市 300171)

淺議互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)格技術(shù)

劉 穎

(天津市河?xùn)|區(qū)職工大學(xué),天津市 300171)

論文論述了互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)格技術(shù)的產(chǎn)生、起源及發(fā)展?fàn)顩r以及在在未來(lái)網(wǎng)絡(luò)市場(chǎng)中的應(yīng)用和發(fā)展?jié)摿?。關(guān)鍵詞: 網(wǎng)格;nternet;萬(wàn)維網(wǎng)

2001年9月10日美國(guó)《福布斯》雜志的科技版《Forbes ASAP》發(fā)表一組文章,預(yù)告了網(wǎng)格技術(shù)的普及,分析了計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展歷史和近幾年的趨勢(shì),預(yù)測(cè)信息技術(shù)的下一波大浪潮將會(huì)出現(xiàn),這個(gè)大浪潮將極大地改變我們的工作和生活。到2020年,由此產(chǎn)生的互聯(lián)網(wǎng)將成長(zhǎng)為一個(gè)20萬(wàn)億美元產(chǎn)值的大工業(yè)。這一波浪潮的本質(zhì)特征就是萬(wàn)維網(wǎng)(W orld W ide W eb)升級(jí)為網(wǎng)格(Great Global Grid)。

網(wǎng)格(Great Global Grid)這個(gè)詞來(lái)自于電力網(wǎng)格(Pow erGrid)。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)格也將成為顯而易見(jiàn)的: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)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)是公共設(shè)施:你只要付錢就可以用電。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(wú)窮無(wú)盡的計(jì)算資源和儲(chǔ)存能力?？梢孕蜗蟮陌丫W(wǎng)格比喻成一個(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)。

網(wǎng)格如圖所示。

網(wǎng)格組成示意圖

網(wǎng)格是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的新興的重要信息技術(shù),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。它將分布在不同地理位置的計(jì)算資源包括CPU、存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)庫(kù)等,通過(guò)高速的互聯(lián)網(wǎng)組成充分共享的資源集成,從而提供一種高性能計(jì)算、管理及服務(wù)的資源能力。

伊安·福斯特(IanFoster)是美國(guó)計(jì)算網(wǎng)格項(xiàng)目的領(lǐng)導(dǎo)人之一,曾在1998年主編過(guò)一本書,題為《網(wǎng)格:21世紀(jì)信息技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施的藍(lán)圖》。他這樣描述網(wǎng)格:“網(wǎng)格是構(gòu)筑在互聯(lián)網(wǎng)上的一組新興技術(shù),它將高速互聯(lián)網(wǎng)、高性能計(jì)算機(jī)、大型數(shù)據(jù)庫(kù)、傳感器、遠(yuǎn)程設(shè)備等融為一體,為科技人員和普通老百姓提供更多的資源、功能和交互性。互聯(lián)網(wǎng)主要為人們提供電子郵件、網(wǎng)頁(yè)瀏覽等通信功能,而網(wǎng)格功能更多更強(qiáng),能讓人們透明地使用計(jì)算、存儲(chǔ)等其它資源?！?/p>

簡(jiǎn)單地講,網(wǎng)格是把整個(gè)因特網(wǎng)整合成一臺(tái)巨大的超級(jí)計(jì)算機(jī),實(shí)現(xiàn)各種資源的全面共享。當(dāng)然,網(wǎng)格并不一定非要這么大,也可以構(gòu)造地區(qū)性的網(wǎng)格,如企事業(yè)內(nèi)部網(wǎng)格、學(xué)校校園網(wǎng)內(nèi)部網(wǎng)格,局域網(wǎng)網(wǎng)格,甚至家庭網(wǎng)格和個(gè)人網(wǎng)格等等。網(wǎng)格的根本特征不是它的規(guī)模,而是資源共享,消除資源孤島。

網(wǎng)格比因特網(wǎng)具有更強(qiáng)的功能和性能,表現(xiàn)在四個(gè)方面。第一,網(wǎng)格的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)比因特網(wǎng)具有更大的帶寬。歐美的網(wǎng)格計(jì)劃都會(huì)使用更高速度的主干網(wǎng)。CERN的科學(xué)家這樣形容網(wǎng)格的帶寬:“它就像用100條車道的高速公路取代今天的道路?！钡诙?網(wǎng)格上將有更多高性能計(jì)算機(jī),因此網(wǎng)格的計(jì)算速度、數(shù)據(jù)處理速度可以大幅度提高。第三,網(wǎng)格的體系結(jié)構(gòu)將比因特網(wǎng)更能有效地利用這些資源。比如,網(wǎng)格將采用一種所謂的“廣域緩存技術(shù)”,它自動(dòng)地把用戶最需要的信息放在離用戶最近的服務(wù)器上。假如成都的用戶要查找?jiàn)W運(yùn)會(huì)的信息,他絕大部分時(shí)間將訪問(wèn)成都的服務(wù)器,盡管這些信息是由中央電視臺(tái)發(fā)布在北京的服務(wù)器上。第四,網(wǎng)格將促進(jìn)更多、更大的網(wǎng)上社區(qū)的出現(xiàn)。這些相互聯(lián)結(jié)的社區(qū)最終構(gòu)成一個(gè)龐大的網(wǎng)格社區(qū),把我們地球上所有公民聯(lián)為一體。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的麥特考夫定律,網(wǎng)格的價(jià)值與網(wǎng)格用戶數(shù)的平方成正比。

如果說(shuō)高性能只是反映了網(wǎng)格和因特網(wǎng)數(shù)量上的區(qū)別,那么網(wǎng)格的知識(shí)生產(chǎn)特性就反映了質(zhì)的區(qū)別。因特網(wǎng)本身不創(chuàng)造或生產(chǎn)知識(shí)。人們都是先把信息或者是知識(shí)用其他方式生產(chǎn)出來(lái)以后,再“放到網(wǎng)上”,供用戶查找。網(wǎng)格則能根據(jù)用戶的要求自動(dòng)地生產(chǎn)知識(shí)。前面談到的天氣預(yù)報(bào)就是知識(shí)生產(chǎn)的一個(gè)例子。在知識(shí)生產(chǎn)的過(guò)程中,高性能計(jì)算機(jī)將起到關(guān)鍵的作用。它把從數(shù)據(jù)源(傳感器、貴重設(shè)備、數(shù)據(jù)庫(kù)、信息庫(kù)等等)得到的原始數(shù)據(jù),運(yùn)行特定的程序加工成信息和知識(shí)。網(wǎng)格可以自動(dòng)地找到高性能計(jì)算機(jī)、程序軟件和數(shù)據(jù)源。一個(gè)網(wǎng)格有多臺(tái)分布在全國(guó)各地的高性能計(jì)算機(jī),稱為網(wǎng)格結(jié)點(diǎn)。有時(shí),人們也把高性能計(jì)算機(jī)所在的計(jì)算中心、數(shù)據(jù)中心、信息中心等稱為網(wǎng)格結(jié)點(diǎn)。

為了便于使用,網(wǎng)格不應(yīng)該像因特網(wǎng)那樣,提供幾百萬(wàn)個(gè)網(wǎng)站,讓用戶去費(fèi)盡心思尋找合適的地方。在邏輯上,網(wǎng)格應(yīng)該就像一臺(tái)機(jī)器。

面對(duì)即將到來(lái)的第三代互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用——網(wǎng)格技術(shù)的應(yīng)用,很多發(fā)達(dá)國(guó)家都投入了大量研究資金,希望能抓住機(jī)遇,掌握未來(lái)的命運(yùn)。在我國(guó),科技界已經(jīng)開(kāi)始向新一代互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)軍?？萍疾繉⑼ㄟ^(guò)863計(jì)劃“高性能計(jì)算”專項(xiàng)的形式,在“十五”期間大力支持網(wǎng)格的研究和應(yīng)用工作。而中國(guó)科學(xué)院計(jì)算機(jī)研究所早已投入大量人力、財(cái)力從事網(wǎng)格研究,他們的網(wǎng)格研究工作統(tǒng)稱為“織女星網(wǎng)格”。中科院計(jì)算所六個(gè)研究室中四個(gè)研究室的研究人員參與了“織女星網(wǎng)格”的工作。有關(guān)專家指出,與國(guó)外同行相比,我國(guó)目前的研究成果已有很多獨(dú)到之處。在迎接互聯(lián)網(wǎng)第三次大浪潮的時(shí)代,我們不能再錯(cuò)過(guò)時(shí)機(jī),爭(zhēng)取在網(wǎng)格技術(shù)研究中走在前面。我國(guó)的科學(xué)研究、國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展也已對(duì)網(wǎng)格技術(shù)提出了很大需求,只是使用了不同的術(shù)語(yǔ)。比如,在銀行界叫“業(yè)務(wù)集中”,航空、船舶、汽車行業(yè)叫“廣域虛擬設(shè)計(jì)環(huán)境”,資源環(huán)境領(lǐng)域叫“單一數(shù)據(jù)源”,電子商務(wù)和電子政務(wù)中叫“資源共享”與“協(xié)同工作”。這些業(yè)務(wù)都感到目前的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已不夠用,對(duì)網(wǎng)格技術(shù)建立起來(lái)的信息網(wǎng)格需求是巨大的。

在未來(lái)的生活中,網(wǎng)格務(wù)必會(huì)成為一種趨勢(shì),應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域。

1.本地監(jiān)視和控制:可以隨意地突然打開(kāi)和關(guān)閉燈或者調(diào)暗燈的亮度。還可以使用簡(jiǎn)單的Zig2 Bee節(jié)點(diǎn)輕松控制一些小電器,如吊扇、電動(dòng)窗簾、空調(diào)和電暖器等。一個(gè)或多個(gè)接入點(diǎn)可以控制整個(gè)屋內(nèi)的電器。

2.建筑物監(jiān)視和控制:對(duì)大型辦公大廈、賓館、醫(yī)院和其他建筑物中的燈、HVAC和其他功能進(jìn)行監(jiān)視和控制可以節(jié)省大量能量。實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的所需要的配線耗資巨大,不切實(shí)際,但使用網(wǎng)絡(luò)之后,一切就變得簡(jiǎn)單可行了。

3.工業(yè)監(jiān)視和控制:網(wǎng)格中的傳感器可以提供大量有關(guān)任何流程或者制作過(guò)程的詳細(xì)信息。無(wú)線模式可以作為控制系統(tǒng)中的反饋鏈路。通過(guò)檢查機(jī)器狀況可以提供維護(hù)信息。無(wú)線網(wǎng)格可以簡(jiǎn)化安裝和維護(hù),在配線方面可以節(jié)省大量資金(電路區(qū)每英尺200美元至1000美元)。

4.軍用通訊和勘測(cè):網(wǎng)格加強(qiáng)了大范圍內(nèi)士兵間通訊的可靠性。網(wǎng)格還有助于連結(jié)和調(diào)整大量用于監(jiān)視和控制戰(zhàn)場(chǎng)的武器和系統(tǒng)。

5.醫(yī)療監(jiān)視:網(wǎng)格簡(jiǎn)化了監(jiān)視病人的過(guò)程,并且增強(qiáng)了其可靠性。

6.消費(fèi)者電子設(shè)備互連:使用專用的網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)連接多個(gè)位置的大屏幕數(shù)字電視、DVD播放機(jī)、數(shù)碼錄像機(jī)、立體環(huán)繞聲系統(tǒng)和機(jī)頂盒已經(jīng)成為可能。

7.汽車制造業(yè):新車的內(nèi)置電子設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)一年比一年多。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)不再需要配線,它改進(jìn)了用來(lái)監(jiān)視和控制一輛車內(nèi)數(shù)百種功能的方法。

8.寬帶無(wú)線訪問(wèn):可以創(chuàng)建使用W iFi的網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò),從而為無(wú)法使用電纜電視或DSL線路的地區(qū)提供高速互聯(lián)網(wǎng)連接以及其他寬帶服務(wù)。很多寬帶網(wǎng)絡(luò)目前已經(jīng)建立起來(lái),而且發(fā)展勢(shì)頭非常強(qiáng)勁。

9.公共服務(wù)通訊:網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)增強(qiáng)和拓寬了配備網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)的公安、消防和其他公共服務(wù)通訊功能。

10.自動(dòng)抄表:抄讀每個(gè)電表和煤氣表的任務(wù)異常艱巨?，F(xiàn)在,這個(gè)任務(wù)可以通過(guò)更加經(jīng)濟(jì)的方式來(lái)實(shí)現(xiàn),那就是成本低廉的網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)。

11.環(huán)境監(jiān)視:通過(guò)幾十個(gè)甚至幾百個(gè)諸如溫度、濕度、污染物和其他傳感體等因素,任何地區(qū)的環(huán)境狀況都可以輕松進(jìn)行監(jiān)視和跟蹤。甚至個(gè)別樹(shù)、池塘、田野和其他敏感位置都可以進(jìn)行跟蹤。

12.安全系統(tǒng):傳感器節(jié)點(diǎn)物美價(jià)廉,它可以實(shí)時(shí)監(jiān)視通往機(jī)構(gòu)的每個(gè)入口點(diǎn)或通道。

綜上所述,網(wǎng)格的一個(gè)發(fā)展高峰已經(jīng)到來(lái),無(wú)論是從國(guó)家還是企業(yè)的角度來(lái)看,將應(yīng)用網(wǎng)格技術(shù)來(lái)整合利用行業(yè)資源的系統(tǒng)還沒(méi)有真正的出現(xiàn),雖然利用網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行協(xié)同計(jì)算的應(yīng)用已經(jīng)出現(xiàn),比如在人類基因組測(cè)序工作中,使用多臺(tái)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行協(xié)同的測(cè)序工作,但這只能是網(wǎng)格技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)計(jì)算方面的一個(gè)應(yīng)用范例,同時(shí),盡管已經(jīng)某些領(lǐng)域已經(jīng)出現(xiàn)了網(wǎng)格應(yīng)用的雛形系統(tǒng),比如利用基本的網(wǎng)格技術(shù)概念構(gòu)建地理信息系統(tǒng)中分布式數(shù)據(jù)源,但是這些應(yīng)用只是局限于具體的企業(yè)或機(jī)構(gòu),真正的將其應(yīng)用到行業(yè)資源的整合利用領(lǐng)域的具體系統(tǒng)還沒(méi)有出現(xiàn)。真正的將其應(yīng)用到行業(yè)資源的整合利用領(lǐng)域的具體系統(tǒng)還沒(méi)有出現(xiàn)。

[1]王森.計(jì)算機(jī)原理[M].北京:電子工業(yè)出版社,2007.

[2]陳明德.N ovell網(wǎng)絡(luò)實(shí)際操作[M].北京:北京電子工業(yè)出版社,2008.

A bs tra c t:This paper expounds the emergence,origin and evolution of internet grid technology and also its app lication and development potential in the grid market.

Ke y w o rd s:grid;internet;W orld W ide Web

A Brief A nalysis on Internet Grid Technology

L IU Ying

(Tianjin Hedong D istrict Staff and Workers University,Tianjin 300171 China)

TP393

A

1673-582X(2011)02-0110-03

2010-10-15

劉穎(1980-),女,天津市人,天津市河?xùn)|區(qū)職工大學(xué)教師,工學(xué)碩士。