现代网络新技术概论 敖志刚 第4章 扩展的宽带网络及其应用新技术

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1、第4章扩展的宽带网络及其应用新技术4.1网格计算4.2网络存储4.1网格计算4.1.1网格与网格计算4.1.2网格系统的主要功能4.1.3网格计算的关键技术4.1.4网格计算的应用4.1.5网格体系结构4.1.6网格计算的发展现状与趋势4.1.1网格的概念网格（Grid）一词来源于人们熟悉的电力网，希望用户在使用网格解决问题时像使用电力网一样方便。网格是一个集成的计算与资源环境和基础设施，它把地理上广泛分布的计算资源、存储资源、网络资源、软件资源、信息资源等连成一个逻辑整体，然后像一台超级计算机一样为用户提供一体化的信息应用服务。网格又是构筑在因特网上的一组新兴技术，

2、它将高速互联网络、计算机、大型数据库、传感器、远程设备等融为一体，为用户提供更多的资源、功能和服务。网格实现互联网络上所有资源的全面贯通。网格形式多种多样，如计算网格、数据网格、科学网格、存取网格、服务网格、知识网格、语义网格、地理网格、传感器网格、集群网格、校园网格、亿万量级网格和商品网格等。网格是一个开放、标准的系统。只要遵守网格规则，任何设备都可以加入网格。网格主要有以下特点。①虚拟性。资源对外提供的只是一个虚拟化的接口。②集成性。网格可以集成来自不同管理域、不同管理平台、具有不同能力的资源。③协商性。可以通过协商获取不同质量的服务和需求。④分布性。这是指网格的

3、资源是分布的。⑤共享性。各方面的资源都可以进行共享。⑥自相似性。网格的局部和整体之间存在着一定的相似性。⑦动态性。资源动态增加和网格资源动态减少。⑧多样性。网格资源是异构和多样的。⑨自治性。拥有者对他的资源有自主的管理能力。⑩管理的多重性。对资源具有自主性的管理。所谓网格计算就是第三代因特网计算，是高性能的协同计算，是利用网络中一些闲置的处理能力来解决复杂科学计算的新型计算模式。其内容涉及资源的网格化、协调性以及融合性。可以根据需要重新分配计算机资源，使用高层计算能力。网格计算又是以元数据、构件框架、智能体、网格公共信息协议和网格计算协议为主要突破点对网格计算进行的研

4、究。网格计算是一种分布式计算。4.1.2网格系统的主要功能①管理等级结构。定义网格系统组织方式。②通信服务。网格支持多种通信方式，③信息服务。需要提供一种能迅速、可靠地获取网格结构、资源、服务和状态的机制，④名称服务。网格系统使用名字引用各种资源。⑤分布式文件系统。该系统能提供一致的全局名字空间。⑥安全及授权。⑦系统状态和容错。⑧资源管理和调度。⑨计算付费和资源交易。⑩编程工具。网格应提供多种工具。用户图形界面和管理图形界面。图4-1网格系统的基本功能模块示意图4.1.3网格计算的关键技术（1）网格节点网格节点就是网格计算资源的提供者。（2）宽带网络系统（3）资源管理

5、和任务调度工具（4）监测工具（5）应用层的可视化工具（6）分布对象技术（7）互操作技术（8）地理标记语言共享技术4.1.4网格计算的应用1．在科学计算方面的应用（1）分布式超级计算。（2）密集型计算。（3）高吞吐率计算。（4）更广泛的资源贸易。（1）在资源共享方面。（2）在协作学习环境的构建方面。（3）教育科学研究方面。2．网格计算在教育中的应用包括研究与开发、商业智能和分析、工程和产品设计、企业优化。IT资源有可能访问以前不能访问的特殊设备。可以简化运行环境及其管理并提高工作效率。建立、重建和改变一个安全资源共享域的各种参数。3．网格计算在当今业务中的应用提供远程访

6、问仪器设备的手段。4．分布式仪器系统远程沉浸是一种特殊的网络化虚拟现实环境。这个环境可以是对现实或历史的逼真反映，可以是对高性能计算结果或数据库的可视化，也可以是纯粹虚构的空间。“沉浸”的意思是人可以完全融入其中，各地的参与者通过网络聚在同一个虚拟空间里，既可以随意漫游，又可以相互沟通，还可以与虚拟环境交互，使之发生改变。5．远程沉浸网格将使分布在世界各地的应用程序和各种信息，能够进行无缝融合和沟通。6．信息集成网格技术可以整合和管理分散在各部门的信息化资源。7．电子政务8．个人娱乐4.1.5网格体系结构1．网格的三层结构网格可以简单划分为分布式资源、网格系统、网格用

7、户三个层次。图4-2网格的三层结构图4-3五层沙漏结构及其与TCP/IP网络协议的对比2．层次化的网格体系结构构造层的基本功能就是控制局部的资源，包括查询机制（资源的结构和状态等信息）、控制服务质量的资源管理能力等，并向上提供访问这些资源的接口。（1）构造层连接层的基本功能就是实现相互的通信。它定义了核心的通信和认证协议。（2）连接层资源层的主要功能就是实现对单个资源的共享。（3）资源层汇聚层的主要功能是协调多种资源的共享。（4）汇聚层网格层次结构又分为面向协议的层次结构和面向服务的层次结构两种。（5）应用层4.1.6网格计算的发展现状与趋势1．标准