网格计算的实现原理及核心技术分析.pdf

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1、网格计算的实现原理及核心技术分析王春兰中国矿业大学计算机学院，徐州，221008摘要网格计算是将因特网上所有的资源整合成一台虚拟的超级计算机，形成一种无缝、集成的计算和服务环境的技术.本文介绍了网格计算的概念，并详细介绍了网格计算的工作原理和一些核心技术，最后提到了网格计算的国内外现状，和网格的普及会遇到的一些难题.关健词网格计算，资源，共享，技术1网格技术特点有了网格，共享信息就和我们现在用电用水用电话一样方便，打开开关即可。网格主要具有以下特点:(1)藕合各种分布资源，实现共享(2)动态性和多样性(3)统一集成的有标准接口的单一资源(4)自相似性在理解网格时，我们

2、要注意理解网格与网络的关系。网格与网络关系密切。没有网络，就没有网格。网格建筑在Internet之上，但是WWW不是网格，网格也不是Internet的替代品，而是Internet、高性能计算机、数据源等技术的有机结合和发展。也就是说，Internet仅仅是有网格的某些成分。另外，网格的功能比Internet更强大。因为网格上有更多的高性能计算机，网格的体系结构比Internet更能有效地利用资源，因此网格的资源共享能力、计算速度、数据处理速度可以大幅度提高。并且，网格还具有Internet所没有的知识生产特性，网格比Internet更一体化。2网格计算原理既然网格是借

3、鉴电力网的概念提出来的，那么我们先结合电力网来理解网格的目标。网格的最终目标是要做到在获取网格计算能力时，能和使用电一样方便。即:用户在使用网格时，不用了解其地理位置、所访问到的资源的所有者，我们只需要有一个公众接口就行。这就和我们用电一样，我们并不知道我们用的电是哪个发电站提供的，也不知道中间经过了什么变电所，我们只需要有个插座接到电线上就可以了。这是网格的目的，即在网格成熟的时候，它也会像电力一样成为大众生活的基础性设施。在网格系统中，也有资源消费者和资源提供者。消费者就是用网格求解间题的用户，资源提供者就是网格中各种共享资源的所有者。网格的结构比电力网更复杂，要

4、提供的服务也更123强，所以它也就需要解决更多的问题，用大量的管理节点来维护网格正常运行。虽然网格和电力网有这样一些相似的地方，但是它的工作原理和电力网是完全不同的。电力网只需要把电用各种变电设备送到用户设备就可以了。而网格计算要调用其中的共享的分布资源，来解决用户的各种各样的问题。网格主要由网格节点、资料库、贵重仪器、视频设备、宽带骨干及网格软件等六部分组成。网格计算通过这几个部分，就可以把令人望而生畏的大型任务切割成小的片段以便利用现有的资源来进行计算。其实现原理大概如下:(1)用户使用他的计算机(节点)向网格发出一个需要处理的任务请求。(2)管理服务器首先要对该

5、用户的身份进行认证。通过认证后，应用软件和数据被保存到数据库中，同时被保存的还有用户和工作站的状态和权限情况.软件的许可证也被保存到管理服务器上。如果该任务可以并行处理，它将被切割成几个小片段。(3)服务器把分离的任务片段发送给每一个计算节点(分布在网格中的计算资源)，每个节点都包含了代理程序，当存在空闲的处理周期时，它会运行任务片段。提交任务的用户的访问节点可以作为计算网格的一部分，也可以不参与网格计算(图1就是这种情况)。(4)当某台机器完成作业后，它会把结果返回给管理服务器，服务器会汇集每台机器返回的这些结果并更新工作站和用户的状态。根据整个任务规模和可用资源的

6、不同，步骤3和步骤4可能会重复若干次。(5)只有在整个任务完成后，服务器才会把运算结果返回给用户。例如，旨在开发天花治疗药物的网格计算项H"SmallpoxResearchGridProject"(天花研究网格计算项目)就是招募志愿者，登录全球数百万台计算机并利用各电脑空闲时间，运用网格计算技术对3500。万种侯选治疗药物成分及数种蛋白质和天花病毒进行化学相互作用的分析。希望参加天花研究网格计算计划的志愿者首先从“Grid.Org”的网站下载屏幕保护程序。该屏幕保护程序在电脑空闲时间进行数据处理，这样可分担一部分研究所进行的分析工作。志愿者将处理完的结果发送到Unit

7、edDevices的数据中心，然后领取新数据再进行分析。这样就把庞大的计算分配给全球众多的计算机上，实现网格计算。与此类似，旅美华人科学家、耶鲁大学医学院遗传学助理教授许田参与的D20L网格计算项目，在2003年上半年将“非典”病毒列为运算目标之一，希望能集大量个人电脑之力形成一台虚拟的超级计算机，加速抗“非典”药物筛选。参与这个项目的个人电脑用户只需要安装软件“药物设计优化实验室”，简称D20L，它启动后以后台方式运行，利用电脑的闲置运算能力工作，自动从网站获取数据包，运算完成后自动发送回去，不需要用户干预，也不会影响用户的正常使用。网格计算就是通