什么是网格?
网格(Grid)这个词来自于电力网格(PowerGrid)。“网格”与“电力网格”形神相似。一方面,计算机网纵横交错,很像电力网;另一方面,电力网格用高压线路把分散在各地的发电站连接在一起,向用户提供源源不断的电力。 用户只需插上插头、打开开关就能用电,一点都不需要关心电能是从哪个电站送来的,也不需要知道是水力电、火力电还是核能电。建设网格的目的也是一样,其最终目的是希望它能够把分布在因特网上数以亿计的计算机、存储器、贵重设备、数据库等结合起来,形成一个虚拟的、空前强大的超级计算机,满足不断增长的计算、存储需求,并使信息世界成为一个有机的整体。
网格-优势
(1)资源共享,消...全部
网格(Grid)这个词来自于电力网格(PowerGrid)。“网格”与“电力网格”形神相似。一方面,计算机网纵横交错,很像电力网;另一方面,电力网格用高压线路把分散在各地的发电站连接在一起,向用户提供源源不断的电力。
用户只需插上插头、打开开关就能用电,一点都不需要关心电能是从哪个电站送来的,也不需要知道是水力电、火力电还是核能电。建设网格的目的也是一样,其最终目的是希望它能够把分布在因特网上数以亿计的计算机、存储器、贵重设备、数据库等结合起来,形成一个虚拟的、空前强大的超级计算机,满足不断增长的计算、存储需求,并使信息世界成为一个有机的整体。
网格-优势
(1)资源共享,消除资源孤岛:网格能够提供资源共享,它能消除信息孤岛、实现应用程序的互连互通。网格与计算机网络不同,计算机网络实现的是一种硬件的连通,而网格能实现应用层面的连通。
(2)协同工作:网格第二个特点是协同工作,很多网格结点可以共同处理一个项目。
(3)通用开放标准,非集中控制,非平凡服务质量:这是Ian Foster最近提出的网格检验标准。
网格是基于国际的开放技术标准,这跟以前很多行业、部门或者公司推出的软件产品不一样。
(4)动态功能,高度可扩展性:网格可以提供动态的服务,能够适应变化。同时网格并非限制性的,它实现了高度的可扩展性。
网格的体系特征
网格之所以能有以上所说的种种优势特征,是由网格的体系结构赋予它的。网格体系结构的主要功能是划分系统基本组件,指定组件的目的与功能,刻画组件之间的相互作用,整合各部分组件。
科研工作者已经提出并实现了若干种合理的网格体系结构。下面介绍目前影响比较广泛的两个网格体系结构:网格计算协议体系结构(Grid Protocol Architecture,GPA)和计算经济网格体系结构(GRACE)模型。
OGSA(Open Grid Services Architecture)被称为是下一代的网格体系结构,它是在原来“五层沙漏结构”的基础上,结合最新的Web Service 技术提出来的。
OGSA包括两大关键技术即网格技术和Web Service 技术。
随着网格计算研究的深入,人们越来越发现网格体系结构的重要。网格体系结构是关于如何建造网格的技术,包括对网格基本组成部分和各部分功能的定义和描述,网格各部分相互关系与集成方法的规定,网格有效运行机制的刻画。
显然,网格体系结构是网格的骨架和灵魂,是网格最核心的技术,只有建立合理的网格体系结构,才能够设计和建造好网格,才能够使网格有效地发挥作用。
OGSA最突出的思想就是以“服务”为中心。
在OGSA框架中,将一切都抽象为服务,包括计算机、程序、数据、仪器设备等。这种观念,有利于通过统一的标准接口来管理和使用网格。Web Service提供了一种基于服务的框架结构,但是,Web Service 面对的一般都是永久服务,而在网格应用环境中,大量的是临时性的短暂服务,比如一个计算任务的执行等。
考虑到网格环境的具体特点,OGSA 在原来Web Service 服务概念的基础上,提出了“网格服务(Grid Service)”的概念,用于解决服务发现、动态服务创建、服务生命周期管理等与临时服务有关的问题。
基于网格服务的概念,OGSA 将整个网格看作是“网格服务”的集合,但是这个集合不是一成不变的,是可以扩展的,这反映了网格的动态特性。网格服务通过定义接口来完成不同的功能,服务数据是关于网格服务实例的信息,因此网格服务可以简单地表示为“网格服务=接口/行为+服务数据”。
在目前,网格服务提供的接口还比较有限,OGSA 还在不断的完善过程之中,下一步将考虑扩充管理、安全等等方面的内容。
网格协议体系结构
Ian Foster于2001年提出了网格计算协议体系结构,认为网格建设的核心是标准化的协议与服务,并与Internet网络协议进行类比(如图1)。
该结构主要包括以下五个层次:
构造层(Fabric):控制局部的资源。由物理或逻辑实体组成,目的是为上层提供共享的资源。常用的物理资源包括计算资源、存储系统、目录、网络资源等;逻辑资源包括分布式文件系统、分布计算池、计算机群等。
构造层组件的功能受高层需求影响,基本功能包括资源查询和资源管理的QoS保证。
连接层(Connectivity):支持便利安全的通信。该层定义了网格中安全通信与认证授权控制的核心协议。
资源间的数据交换和授权认证、安全控制都在这一层控制实现。该层组件提供单点登录、代理委托、同本地安全策略的整合和基于用户的信任策略等功能。
资源层(Resource):共享单一资源。该层建立在连接层的通信和认证协议之上,满足安全会话、资源初始化、资源运行状况监测、资源使用状况统计等需求,通过调用构造层函数来访问和控制局部资源。
汇集层(Collective):协调各种资源。该层将资源层提交的受控资源汇集在一起,供虚拟组织的应用程序共享和调用。该层组件可以实现各种共享行为,包括目录服务、资源协同、资源监测诊断、数据复制、负荷控制、账户管理等功能。
应用层(Application):为网格上用户的应用程序层。应用层是在虚拟组织环境中存在的。应用程序通过各层的应用程序编程接口(API)调用相应的服务,再通过服务调动网格上的资源来完成任务。
为便于网格应用程序的开发,需要构建支持网格计算的大型函数库。
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