网格技术在博物馆中的应用潜力

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1、网格技术在博物馆中的应用潜力孟中元一、网格的定义及其网格技术的相关问题网格的概念产生于90年代中期，是从电力网（PowerGrid）借鉴过来的，最终目的是希望人们能够像使用电力一样方便地下载、使用分布在网络上丰富的信息、数据以及强大的计算能力。所谓网格(Grid)，是指将机群、超级计算机、大规模存储系统、数据库以及其他地理上分散的特殊仪器设备，甚至个人计算机等所有的计算资源、存储资源、软件资源、通信资源、信息资源、知识资源等连接起来作为单个统一资源使用，从而能够方便快捷地解决各种复杂的问题。就网格的本质而

2、言，它是由网格节点、数据库、贵重仪表、可视化设备、宽带主干网和网格软件组成。在硬件方面网格能够将地理上分布在不同地方的网络、计算机、数据库、传感器等远程设备硬件资源连接起来，把分散在不同地理位置的信息资源和计算机软硬件设备资源组织成一台虚拟超级计算机，实现计算资源、存储资原、数据资源、信息资源、软件资源、通信资源、知识资源、专家资源等的全面共享和协同工作。在软件方面网格就像一个中间件，它将各种硬件和软件资源有机地集成起来，以便使这些不同的部件能够协同运作。网格代表下一代互联网技术，其最终目标是将万维网(W

3、orldWideWeb)升华为全球大网格(GlobalGreatGrid)。对网格的定义中可以看出，网格是一种技术，它的目标是资源共享和分布协同工作，它是集成了计算机、数据、设备和服务等资源的基本设施。网格包括计算网格、数据网格、信息网格、知识网格、商业网格。网格满足的条件是：在非集中控制的环境中协同使用资源；使用标准的、开放的和通用的协议和接口；提供非平凡的服务。网格的技术特征包括： 资源共享，消除资源孤岛；协同工作；通用开放标准，非集中控制，非平凡服务质量；动态功能、开放系统、单一系统映像。（一）网格

4、与互联网的关系：第一代Internet通过TCP/IP协议使全世界的计算机连接在一起，实现了计算机之间的数据通信；第二代Internet则通过Web信息服务，实现了全球网页的连通；被称为是第三代互联网的网格实现了互联网上所有资源的全面连通；网格在作为操作系统的网格中间件的作用下，形成虚拟计算组织，用户可以在全球任何地方透明地使用计算、存储、通信、软件、信息、知识、专家等资源。互联网通过电子邮件、网页浏览等通信功能为人们提供信息服务，网格技术强调实现计算资源、存储资原、数据资源、信息资源、软件资源、通信资源

5、、知识资源、专家资源资源广泛共享，并且这种共享具有互操作性，是高度可控的。（二）网格计算的架构：正如互联网的核心是TCP/IP协议一样，网格技术也有标准协议和服务。在核心技术上，由美国开发的GlobusToolkit已成为网格计算事实上的标准。目前比较有影响的网格体系结构有五层沙漏结构、开放网格服务体系结构OGSA(OpenGridServicesArchitecture)、开放网格服务基础结构OGSI(OpenGridServicesInfrastructure)和我国的织女星网格体系结构。其中开放网格

6、服务体系结构OGSA最具影响。由Globus联盟定义的开放式网格服务架构（OGSA）是一个有四层的模型：　　•用户应用层　•集群服务层：它包括目录处理，诊断和监测　•资源和协议层：和服务器、网络进行连接的资源和连接协议　•构造层：网络上的所有设备―存储、计算机、连接、传感器等。　　用户应用层和构造层是我们比较熟悉的，中间的两层被定义为网格。一台微机系统可以分成三个层次，即硬件、操作系统、界面和应用三层。网格也有这三层，我们可以把网格系统自下而上地分为三个基本层次：硬件层面（资源层）、网络操作系统层面（中间

7、件层）以及应用层面。6　　网格资源层是构成网格系统的硬件基础，它包括各种计算资源，如超级计算机、贵重仪器、可视化设备、现有应用软件等，这些计算资源透过网络设备连接起来。网格资源层实现了计算资源在物理上的连通，从逻辑上看这些资源仍然是孤立的，资源共享问题仍然没有得到解决。因此，必须在网格资源层的基础上透过网格中间件层来完成广域计算资源的有效共享。网格中间件层是指一系列工具和协议软件，其功能是屏蔽网格资源层中计算资源的分布、异构特性，向网格应用层提供透明、一致的使用接口。网格中间件层也称为网格操作系统，它同时

8、需要提供用户编程接口和相应的环境，以支持网格应用的开发。网格应用层是用户需求的具体体现。在网格操作系统的支持下，网格用户可以使用其提供的工具或环境开发各种应用系统。（三）网格技术的研究现状：网格技术研究起源于美国，全球应用最广、最成熟的网格操作系统Globus源于美国。Globus项目旨在开发一个面向科学计算的基本软件基础设施，把不同地理位置上的计算资源和信息资源集成起来。该项目还包括研究网格计算的关键理论，如资源管理、网格