交互式可视化网格系统gvis研究及实现

《交互式可视化网格系统gvis研究及实现》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、交互式可视化M格系统GVis研究与实现1．1引言第一章绪论网格(Grid)『Foster1998，Foster2001，Foster2002，Foster2003]是1990年代后期国际上兴起的一项重要信息技术，其目标是为了实现网络虚拟环境上的资源共享和协同工作，消除资源和信息孤岛。为达到这一目标，网格技术必须提供大规模网络环境内的资源管理、信息管理、数据管理以及安全管理等基础设施功能。网格作为一种技术、一种思想甚至是一种公共的基础设施，它的终极目标就是要将Intemet上的资源、信息有效的聚集和整合起

2、来，为最终用户提供各种高效、经济、方便易用的服务。网格概念来源于电力网(ElectricPowerGird)，其用意就是想让网格能够无处不在的为用户提供服务，并且让用户在使用网格的服务时就像使用电力一样方便。网格技术并非是人们凭空臆造的，它有着相应的时代背景和强烈的应用需求驱动。从著名的摩尔定律中我们了解到，计算机硬件(特别是微处理器、内存、磁盘存储、网络接口等)以指数级的速度飞快增长，进入20世纪90年代中后期，个人计算机(PC)的性能已经达到一个空前的水平，一台几百美元的个人PC在性能～L比80年代

3、的一台800万美元的CrayX．MP超级计算机甚至要高出lO到20倍[Foster2003]。另外，网络通信设旌(宽带、光纤等)的飞速发展以及网络应用的普及导致Intemet的规模与日俱增，Intemet上聚集了大量性能优越的计算资源，而事实上这些资源绝大多数时间都处于空闲状态，造成了极大的资源浪费。而另一方面，人类探索宇宙、自然以及自身的科研活动在不断发展，表现在地球物理学、生命科学、海洋科学、气象科学、医学等学科中的研究活动越来越多，这些科研活动很难甚至无法在真实的环境中进行，通常需要通过实验模拟和

4、分析等科学计算手段来完成。为了满足其计算量和存储量的特殊需求，传统上科学计算都在高性能的超级计算机或者计算机集群上进行，但是规模的日益扩大和复杂程度的日益提高使得科学计算所需要的海量存储能力和超级计算能力远远超出了一般的高性能计算机能够提供的范围。网格技术正是在这样的背景之下应运而交互式可视亿网格系统GVis研究与实现生，箕藏窃嚣稼跫为了褥瓣络上分毒的大量空阗豹资源聚集莛涞，形袋一个具有超级计算能力和海量存储能力的超级计算机，为科学计算提供强有力的支持。在这种背景和应弼需求的驱动之下，出现了很多通过聚集

5、稻稠焉大范围的分布资源来支持科学计舞的网橼项目，如I-WAY[DeFanti1996]，SETI@home【SETI】，Folding@home[Folding]等。篱攀豹谣，潮穆技术是一耱大惑簇瓣络环揍中<蒜楚惫括Intemet)羲分布式计算技术，而网格就是使用这种分布式计算技术构建的应用系统或者基础设施平台，它聚集了数量曩大的资源和信怠，满足多释应蹋瓣特殊鬻求，著广泛酌为用户提供服务(关于网格更详细的介绍请参考第二章的网格综述部分)。随着网格技术的发展和新的应用需求的出现，离前网格技术已经被广泛的应

6、用于科学和工程的各个领域，世赛主众多的科研和疆业极构都在使用网格技术构建网格系统来满足各类应用的需求，同时为用户提供各种类型的服务，如[NASAIPQ，Teragird，Eurogrid，CrossGrid，AccessGrid]等。然瑟我粥蒿要注意这撼一个事安，即目前这些网格系统中的绝大多数都怒面向批处理应用的。用户通过提交任务的方式来往甭这些两捂系统，提交任务之螽等待系统启动瓣格应_；{l挟行该任务莠邋回应用执行的结果。这类网格系统的特点是用户和网格应用之间没有任何的交飘操作，用户只关心应用执行的结

7、栗；另外，用户请求的阏格应用在何时执行要稚据网梧系统的浚源使用情况和系统的调度策略丽定，没有实时性的要求。事实上，在科学和工程的众多领域里，有大量的应用具商非常强的用户交互性，这些应用在巍雩亍孵需要蠲户的交互参与，熟：瓣学诗算《视讫(ScientificVisualization)『ShiJY1996，TangZS1999]、医学手术模拟、多媒体视频会议、工业建模和协同设诗等等。这类应霜邋霉其餐潋下特点：1)计算复杂，翥要整合帮列羯大甄模的网络资源；2)用户交互性强，且交互形式多样；3)用户交互具有一定

8、的实时性和稳定性莳需求。就蟊前的情况而亩，一方谣，现存酶舔格系统不麓穰好豹支持这些用户交互性强的应用，另一方酾，这类应用的不断发展使得它对网格的需求与cj俱增。圆此，使用网格技术构建新型的阏格系统以支持用户交曩性强的碰羯并商甥户提供广泛蚋服务具有非常羹要的意义，这类瓶型的阚格系统也称为交互式网格系统[Talwar20031。辩学计算可视纯[ShiJY1996，TangZS1999]嗽祥一稀粥户交戛往强并旺2交互式可视纯网格系统GVis醋究与