摘  要：網(wǎng)格計(jì)算被稱為繼Internet和Web技術(shù)之后的“第三個(gè)信息技術(shù)浪潮”，旨在使用戶能夠利用Internet上的強(qiáng)大的、異構(gòu)的、分布的資源，包括計(jì)算資源、存儲(chǔ)資源、通信資源、軟件資源、信息資源和知識(shí)資源等。本文詳細(xì)敘述了網(wǎng)格計(jì)算的體系結(jié)構(gòu)，并對(duì)網(wǎng)格計(jì)算的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了初步嘗試，并指出其中要解決的重要問(wèn)題。

　　關(guān)鍵詞：網(wǎng)格計(jì)算 網(wǎng)格系統(tǒng) 體系結(jié)構(gòu)　

　　1.引言
第一代Internet把遍布于世界各地的計(jì)算機(jī)用TCP/IP協(xié)議連接在一起，實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)硬件的連通；第二代Internet則通過(guò)Web信息瀏覽及電子商務(wù)應(yīng)用等信息服務(wù)，實(shí)現(xiàn)了全球網(wǎng)頁(yè)的連通；第三代Internet將試圖實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)上各種資源的全面連通，包括計(jì)算資源、存儲(chǔ)資源、通信資源、軟件資源、信息資源和知識(shí)資源等，就像一臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)一樣為用戶提供一體化信息服務(wù)，這就是網(wǎng)格計(jì)算[1-4]。因此，網(wǎng)格也被稱為繼Internet和Web之后的“第三個(gè)信息技術(shù)浪潮”。

　　網(wǎng)格計(jì)算環(huán)境要求不影響網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)本地的管理和自主性，不改變網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)原有的操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和服務(wù)，保證用戶和遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)的安全性，允許遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)選擇加入或退出系統(tǒng)，盡量使用已存在的標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)以便應(yīng)用兼容已有，并能提供可靠的容錯(cuò)機(jī)制。一個(gè)理想的網(wǎng)格計(jì)算應(yīng)類似當(dāng)前的Web服務(wù)，可以構(gòu)建在當(dāng)前所有硬件和軟件平臺(tái)上，給用戶提供完全透明的計(jì)算環(huán)境，對(duì)用戶而言，它把眾多異構(gòu)的資源變成了同構(gòu)的虛擬計(jì)算環(huán)境，用戶分享網(wǎng)上資源，就如同個(gè)人獨(dú)立使用一臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)一樣。
網(wǎng)格計(jì)算技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，從生物基因工程領(lǐng)域的基因測(cè)序，到高能物理領(lǐng)域更深層次物質(zhì)結(jié)構(gòu)的研究，再到氣象、地震的預(yù)報(bào)預(yù)測(cè)，再到環(huán)境保護(hù)、制造業(yè)的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)、電子商務(wù)等，這些重大科學(xué)領(lǐng)域的計(jì)算問(wèn)題促使科學(xué)家使用網(wǎng)格技術(shù)聚集分散的計(jì)算能力，形成超級(jí)計(jì)算的能力，共同完成計(jì)算問(wèn)題，并從中享受一體化的、動(dòng)態(tài)變化的、可靈活控制的、智能的、協(xié)作式的信息服務(wù)，以滿足對(duì)高性能計(jì)算網(wǎng)格即信息網(wǎng)格的巨大需求。

　　據(jù)美國(guó)《福布斯》雜志預(yù)測(cè), 網(wǎng)格技術(shù)將在2004～2005年出現(xiàn)一個(gè)高峰, 推動(dòng)信息產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)的持續(xù)高速發(fā)展，在2020年產(chǎn)生一個(gè)年產(chǎn)值為20萬(wàn)億美元的大工業(yè)。2005年之前是網(wǎng)格浪潮正醞釀?dòng)縿?dòng)的時(shí)刻，中國(guó)科技界應(yīng)積極地投入到網(wǎng)格研究，并爭(zhēng)取參與到以后的國(guó)際科技界中制定網(wǎng)格技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

　　網(wǎng)格計(jì)算系統(tǒng)具有資源分布性、管理多重性、動(dòng)態(tài)多樣性、結(jié)構(gòu)可擴(kuò)展性等特點(diǎn)。網(wǎng)格計(jì)算的設(shè)計(jì)主要是指網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)是關(guān)于如何建造網(wǎng)格的技術(shù)，包括對(duì)網(wǎng)格基本組成部分和各部分功能的定義和描述，以及網(wǎng)格各部分相互關(guān)系與集成方法的定義。網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)是網(wǎng)格的骨架和靈魂，是網(wǎng)格最核心的技術(shù)，只有建立合理的網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)，才能夠設(shè)計(jì)和建造好網(wǎng)格，才能夠使網(wǎng)格有效地發(fā)揮作用。本文介紹了網(wǎng)格計(jì)算(Grid Computing)的體系結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)，通過(guò)分析典型的網(wǎng)格計(jì)算系統(tǒng)，了解網(wǎng)格計(jì)算的思想、技術(shù)和現(xiàn)狀。最后，對(duì)網(wǎng)格計(jì)算的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了初步嘗試，并指出其中要解決的重要問(wèn)題。

　　2.網(wǎng)格計(jì)算的結(jié)構(gòu)

　　網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)是關(guān)于如何構(gòu)建網(wǎng)格的技術(shù)。它需能夠標(biāo)識(shí)出網(wǎng)格的基本組成成分，能夠清楚地說(shuō)明網(wǎng)格整體是由哪些關(guān)鍵部分結(jié)合在一起形成的，還必須能夠?qū)Ω鱾€(gè)部分的功能、目的、特點(diǎn)等進(jìn)行清晰地描述，使人們能夠了解各個(gè)組成部分的作用。

　　2.1 網(wǎng)格計(jì)算的基本層次
   
　　網(wǎng)格計(jì)算系統(tǒng)可以分為三個(gè)基本層次: 資源層、中間件層和應(yīng)用層。
   
　　資源層是構(gòu)成網(wǎng)格系統(tǒng)的硬件基礎(chǔ)，包括各種計(jì)算資源，如高速互連的異構(gòu)計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)庫(kù)、科學(xué)儀器、文件和超級(jí)計(jì)算系統(tǒng)等，這些計(jì)算資源通過(guò)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備連接起來(lái)。資源層雖然實(shí)現(xiàn)了計(jì)算資源在物理上的連通，但從邏輯上看，這些資源仍然是孤立的，資源共享問(wèn)題仍然沒(méi)有得到解決。因此，必須在資源層的基礎(chǔ)上通過(guò)網(wǎng)格中間件層來(lái)完成廣域計(jì)算資源的有效共享。
   
　　中間件層是網(wǎng)格計(jì)算的核心，它在資源層的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)廣域計(jì)算資源的有效共享，負(fù)責(zé)提供遠(yuǎn)程進(jìn)程管理、資源分配、存儲(chǔ)訪問(wèn)、登錄、認(rèn)證、安全性和服務(wù)質(zhì)量等。它是指一系列工具和協(xié)議軟件，其功能是屏蔽網(wǎng)格資源層中計(jì)算資源的分布、異構(gòu)特性，向網(wǎng)格應(yīng)用層提供透明一致的使用接口。該層也稱為網(wǎng)格操作系統(tǒng)(Grid Operating System)，它同時(shí)需要提供用戶編程接口和相應(yīng)的環(huán)境，以支持網(wǎng)格應(yīng)用的開(kāi)發(fā)。

　　網(wǎng)格應(yīng)用層是用戶需求的具體體現(xiàn)。它提供系統(tǒng)能接受的語(yǔ)言，配置其他一些支持工程應(yīng)用、數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)的軟件，還可提供Web服務(wù)接口，使用戶可以使用Web方式提交其作業(yè)并取得計(jì)算結(jié)果。在網(wǎng)格操作系統(tǒng)的支持下，網(wǎng)格用戶可以使用應(yīng)用層提供的工具或環(huán)境開(kāi)發(fā)各種應(yīng)用系統(tǒng)。

　　2.2 網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)

　　到目前為止,較為成熟的網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)有兩個(gè)：一個(gè)是Ian Foster博士等在早些時(shí)候提出的5層沙漏結(jié)構(gòu)，另一個(gè)是IBM公司與Ian Foster博士提出的開(kāi)放網(wǎng)格服務(wù)結(jié)構(gòu)OGSA(Open Grid Services Architecture)。

　　五層沙漏體系結(jié)構(gòu)是以協(xié)議為中心的協(xié)議結(jié)構(gòu)，自下而上分別為：構(gòu)造層、連接層、資源層、匯集層和應(yīng)用層。上層協(xié)議可調(diào)用下層協(xié)議的服務(wù)。網(wǎng)格內(nèi)的全局應(yīng)用都通過(guò)協(xié)議提供的服務(wù)來(lái)調(diào)用操作系統(tǒng)。該體系結(jié)構(gòu)的各層功能定義如下：

　　第一層為構(gòu)造層(Fabric)：該層組件實(shí)現(xiàn)了基于底層特定資源的高層共享操作。它的功能是向上提供網(wǎng)格中可供共享的資源，它們是物理或邏輯實(shí)體，常用的資源包括處理能力、存儲(chǔ)系統(tǒng)、目錄、網(wǎng)格資源、分布式文件系統(tǒng)、分布式計(jì)算機(jī)池、計(jì)算機(jī)集群等。Toolkit中相應(yīng)組件負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)可用的軟硬件資源的特性、當(dāng)前負(fù)荷、狀態(tài)等信息，并將其打包供上層協(xié)議調(diào)用。
第二層為連接層(Connectivity)：該層定義了網(wǎng)格中網(wǎng)絡(luò)處理的核心通信與認(rèn)證協(xié)議。通信協(xié)議使構(gòu)造層資源間的數(shù)據(jù)交換成為可能。認(rèn)證協(xié)議基于通信服務(wù)提供了確認(rèn)用戶和資源身份的安全機(jī)制。在Toolkit中，相應(yīng)組件采用基于公鑰的網(wǎng)格安全基礎(chǔ)協(xié)議(GSI)。在此協(xié)議中提供一次登錄、委托授權(quán)、局域安全方案整合、基于用戶的信任關(guān)系等功能。資源間的數(shù)據(jù)交換通過(guò)傳輸、路由及名字解析實(shí)現(xiàn)。

　　第三層為資源層(Resource)：該層建立在連接層的通信和認(rèn)證協(xié)議之上，定義了一些關(guān)于安全協(xié)商、使用共享功能計(jì)費(fèi)、監(jiān)控等方面的協(xié)議。它的作用是對(duì)單個(gè)資源實(shí)施控制，與可用資源進(jìn)行安全握手、對(duì)資源做初始化、監(jiān)測(cè)資源運(yùn)行狀況、統(tǒng)計(jì)與付費(fèi)等有關(guān)的資源使用數(shù)據(jù)。在Toolkit中有一系列組件用來(lái)實(shí)現(xiàn)資源注冊(cè)、資源分配和資源監(jiān)視。

　　第四層為匯聚層(Collective)：這層的作用是將資源層提交的受控資源匯聚在一起，供虛擬組織的應(yīng)用程序共享、調(diào)用。為了對(duì)來(lái)自應(yīng)用的共享進(jìn)行管理和控制，匯聚層提供目錄服務(wù)、資源分配、日程安排、資源代理、資源監(jiān)測(cè)診斷、網(wǎng)格啟動(dòng)、負(fù)荷控制、賬戶管理等多種功能。

　　第五層為應(yīng)用層(Applications)：這層是網(wǎng)格用戶的應(yīng)用程序。應(yīng)用程序通過(guò)各層的API調(diào)用相應(yīng)的服務(wù)，再通過(guò)服務(wù)調(diào)用網(wǎng)格上的資源來(lái)完成任務(wù)。應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)涉及大量庫(kù)函數(shù)，為便于網(wǎng)格應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)，需要構(gòu)建支持網(wǎng)格計(jì)算的庫(kù)函數(shù)。

　　3.典型實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)及其體系結(jié)構(gòu)

　　在國(guó)外，最著名的網(wǎng)格計(jì)算研究是美國(guó)的Globus項(xiàng)目。該項(xiàng)目的主要研究目標(biāo)有兩個(gè)：其一是網(wǎng)格技術(shù)的研究；其二是相應(yīng)軟件的開(kāi)發(fā)和標(biāo)準(zhǔn)的制定。同時(shí)，Globus項(xiàng)目還涉及到網(wǎng)格應(yīng)用的開(kāi)發(fā)及試驗(yàn)床的建立。

　　Globus將Grid技術(shù)Web Services技術(shù)結(jié)合在一起，以利用需要的Web Service的屬性。例如，Service的描述和發(fā)現(xiàn)，從Service描述中自動(dòng)生成客戶端和服務(wù)器端的代碼；從Service描述到交互操作網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的綁定；為更高層服務(wù)提供開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)、服務(wù)和工具的兼容性；以及廣泛的商業(yè)支持等。他們把Grid和Web Services技術(shù)的結(jié)合和擴(kuò)展稱為0GSA(0pen Grid Services Architecture)，即開(kāi)放式網(wǎng)格服務(wù)體系結(jié)構(gòu)。它被稱為是“下一代的網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)”。這一結(jié)構(gòu)的意義，在于它將網(wǎng)格從以科學(xué)與工程計(jì)算為中心的學(xué)術(shù)研究領(lǐng)域，擴(kuò)展到更廣泛的以分布式系統(tǒng)服務(wù)集成為主要特征的社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)領(lǐng)域。

　　OGSA最突出的思想就是以“服務(wù)”為中心。在OGSA框架中，將一切都抽象為服務(wù)，包括計(jì)算機(jī)、程序、數(shù)據(jù)、儀器設(shè)備等。這種觀念有利于通過(guò)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)接口來(lái)管理和使用網(wǎng)格。這種基于網(wǎng)格服務(wù)概念的體系結(jié)構(gòu)可以簡(jiǎn)單的表示為“網(wǎng)格服務(wù)=接口/行為+服務(wù)數(shù)據(jù)”。

　　以網(wǎng)格服務(wù)為中心的OGSA模型具有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)：(1)由于網(wǎng)格環(huán)境中所有的組件都是虛擬化的，因此，通過(guò)提供一組相對(duì)統(tǒng)一的核心接口，所有的網(wǎng)格服務(wù)都基于這些接口實(shí)現(xiàn)，就可以很容易地構(gòu)造出具有層次結(jié)構(gòu)的更高級(jí)別的服務(wù)，這些服務(wù)可以跨越不同的服務(wù)層次，以一種統(tǒng)一的方式來(lái)看待；(2)虛擬化也使得將多個(gè)邏輯資源實(shí)際映射到相同的物理資源上成為可能，在對(duì)服務(wù)進(jìn)行組合時(shí)不必考慮具體的實(shí)現(xiàn)，可以以底層資源組成為基礎(chǔ)，在虛擬組織(Virtual Organization)中進(jìn)行資源管理。

　　4.網(wǎng)格的應(yīng)用與實(shí)施設(shè)想

　　網(wǎng)格研究起源于美國(guó)政府過(guò)去十年來(lái)資助的高性能計(jì)算科研項(xiàng)目。這類研究的目標(biāo)是將跨地域的多臺(tái)高性能計(jì)算機(jī)、大型數(shù)據(jù)庫(kù)、貴重科研設(shè)備(電子顯微鏡、雷達(dá)陣列、粒子加速器、天文望遠(yuǎn)鏡等等)、通信設(shè)備、可視化設(shè)備和各種傳感器等整合成一個(gè)巨大的超級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，支持科學(xué)計(jì)算和科學(xué)研究。這方面的代表性研究工作包括美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)資助的NPACI、“國(guó)家技術(shù)網(wǎng)格”(NTG)、分布式萬(wàn)億次級(jí)計(jì)算設(shè)施(DTF)，美國(guó)能源部的ASCI Grid，以及歐盟的Data Grid等。

　　還有一類研究的側(cè)重點(diǎn)是智能信息處理，它與網(wǎng)格研究的共同點(diǎn)是如何消除信息孤島和知識(shí)孤島，實(shí)現(xiàn)信息資源和知識(shí)資源的智能共享。這方面研究常見(jiàn)的名詞包括語(yǔ)義網(wǎng)(Semantic Web)、知識(shí)管理(Knowledge Management)、知識(shí)本體(Ontology)、智能主體(Agents)、信息網(wǎng)格、知識(shí)網(wǎng)格、一體化智能信息平臺(tái)等等。

　　網(wǎng)格計(jì)算雖然致力于高速互聯(lián)網(wǎng)、高性能計(jì)算機(jī)、大型數(shù)據(jù)庫(kù)、遠(yuǎn)程設(shè)備等連通和一體化，但網(wǎng)格計(jì)算的根本特征應(yīng)該是資源共享而不是規(guī)模巨大，完全可以根據(jù)需要建造企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)格、局域網(wǎng)網(wǎng)格、家庭網(wǎng)格和個(gè)人網(wǎng)格，因此網(wǎng)格計(jì)算的應(yīng)用將涉及人們工作和生活的方方面面。例如電子政務(wù)中的一站式辦公，制造企業(yè)中的異地設(shè)計(jì)、制造、海量數(shù)據(jù)的管理和資源共享，先進(jìn)芯片的設(shè)計(jì)，生物信息科學(xué)研究，社保系統(tǒng)中的養(yǎng)老金防冒領(lǐng)、跨地區(qū)就醫(yī)保費(fèi)支付等業(yè)務(wù)和應(yīng)用，都可以用網(wǎng)格技術(shù)來(lái)解決。
我國(guó)的科學(xué)研究、國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展也已對(duì)網(wǎng)格技術(shù)提出了很多需求，只是使用了不同的術(shù)語(yǔ)。比如，在銀行界叫“業(yè)務(wù)集中”，航空、船舶、汽車行業(yè)叫“廣域虛擬設(shè)計(jì)環(huán)境”，資源環(huán)境領(lǐng)域叫“單一數(shù)據(jù)源”，電子商務(wù)和電子政務(wù)中則稱為“資源共享”與“協(xié)同工作”。 企業(yè)界的研究包括內(nèi)容分發(fā)(Contents Delivery)、服務(wù)分發(fā)(Service Delivery)、電子服務(wù)(E-service)、實(shí)時(shí)企業(yè)計(jì)算(Real-Time Enterprise Computing，簡(jiǎn)稱RTEC)、分布式計(jì)算、Per-to-Peer Computing(簡(jiǎn)稱P2P)等等。這些名詞所代表的技術(shù)有一個(gè)共同點(diǎn)，即將互聯(lián)網(wǎng)上的資源整合成一臺(tái)超級(jí)服務(wù)器，有效地提供內(nèi)容服務(wù)、計(jì)算服務(wù)、存儲(chǔ)服務(wù)、交易服務(wù)等等。另一個(gè)共同點(diǎn)是這些技術(shù)會(huì)盡量利用現(xiàn)有的Internet/Web技術(shù)，以便早出產(chǎn)品。當(dāng)然這些技術(shù)也各有小的區(qū)別。比如，P2P強(qiáng)調(diào)打破Client/Server或Browser/Server的主從模式，用對(duì)等模式(或無(wú)服務(wù)器模式)實(shí)現(xiàn)超級(jí)服務(wù)器的功能。RTEC則強(qiáng)調(diào)對(duì)企業(yè)級(jí)在線事務(wù)處理的實(shí)時(shí)支持。真正的網(wǎng)格研究會(huì)盡量使用Internet/Web技術(shù)，但不排除突破Web的限制。

　　在第一代與第二代Internet協(xié)議的研究開(kāi)發(fā)中，我國(guó)喪失了機(jī)會(huì)。在第三代Internet協(xié)議的制定中我們應(yīng)該發(fā)揮作用。網(wǎng)格的重要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)將在2004～2005年出現(xiàn)，這將給我國(guó)帶來(lái)新的機(jī)會(huì)。我國(guó)應(yīng)該積極主動(dòng)地參與國(guó)際上的網(wǎng)格研究開(kāi)發(fā)和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的制定，同時(shí)要遵循國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)、結(jié)合國(guó)情開(kāi)發(fā)出我國(guó)自己的網(wǎng)格技術(shù)及其應(yīng)用系統(tǒng)。我國(guó)對(duì)網(wǎng)格計(jì)算的研究起步較晚，但在網(wǎng)格計(jì)算關(guān)鍵技術(shù)的研究方面與國(guó)外差距不大。目前，我國(guó)的網(wǎng)格計(jì)算研究主要集中于中科院計(jì)算所、國(guó)防科技大學(xué)、江南計(jì)算所、清華大學(xué)等幾家在高性能計(jì)算方面有較強(qiáng)實(shí)力的研究單位。從1999年底到2001年初，中科院計(jì)算所聯(lián)合國(guó)內(nèi)十幾家科研單位，共同承擔(dān)了“863”重點(diǎn)項(xiàng)目——“國(guó)家高性能計(jì)算環(huán)境”（Nationa1 High Performance Computing Environment，簡(jiǎn)稱NHPCE）的研發(fā)任務(wù)。該項(xiàng)目的目標(biāo)是建立一個(gè)計(jì)算資源廣域分布、支持異構(gòu)特性的計(jì)算網(wǎng)格示范系統(tǒng)，它把我國(guó)的8個(gè)高性能計(jì)算中心通過(guò)Internet連接起來(lái)，進(jìn)行統(tǒng)一的資源管理、信息管理和用戶管理，并在此基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)了多個(gè)需要高性能計(jì)算能力的網(wǎng)格應(yīng)用系統(tǒng)，取得了一系列研究成果。

　　新疆大學(xué)計(jì)算中心有22個(gè)機(jī)房，計(jì)算機(jī)總臺(tái)數(shù)1370臺(tái)，其中Compaq D220 計(jì)算機(jī)500臺(tái)、聯(lián)想開(kāi)天4600計(jì)算機(jī)600臺(tái)、聯(lián)想 本月2000計(jì)算機(jī) 220 臺(tái)，各類服務(wù)器31臺(tái)，其中DELL  PowerEdge 6650機(jī)架式服務(wù)器3臺(tái)、DELL PowerEdge 4600機(jī)架式服務(wù)器10臺(tái)、DELL  PowerEdge 2650機(jī)架式服務(wù)器10臺(tái)、DELL  PowerEdge 4600塔式服務(wù)器2臺(tái)、HP 服務(wù)器5臺(tái)、HP E60 服務(wù)器1臺(tái)，圖形工作站1臺(tái)，實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備971臺(tái)。其他各院系有各類教學(xué)用計(jì)算機(jī)1043臺(tái)，各類服務(wù)器40余臺(tái)。

　　在新疆大學(xué)校園網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，許多用戶需要進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)計(jì)算機(jī)模擬和實(shí)驗(yàn)結(jié)果處理大量復(fù)雜的計(jì)算工作，需要高性能的計(jì)算機(jī)或工作站。采用計(jì)算網(wǎng)格可以充分利用學(xué)校已有的計(jì)算機(jī)資源，為這些用戶提供快捷且便利的高性能計(jì)算環(huán)境，且節(jié)省購(gòu)買大型系統(tǒng)的費(fèi)用。

　　校園網(wǎng)內(nèi)的計(jì)算網(wǎng)格支持屬于不同管理域的計(jì)算機(jī)節(jié)點(diǎn)參與計(jì)算和資源共享，要形成一個(gè)性能優(yōu)良的校園網(wǎng)格計(jì)算系統(tǒng)必須實(shí)現(xiàn)以下功能：具有單一映像空間，實(shí)現(xiàn)異構(gòu)數(shù)據(jù)的格式轉(zhuǎn)換,提供虛擬文件服務(wù)，把分散在各地的主機(jī)節(jié)點(diǎn)映射成一個(gè)統(tǒng)一入口的虛擬機(jī)器；支持網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)自治，保證各個(gè)節(jié)點(diǎn)的自主權(quán)；支持高效安全與容錯(cuò)；通過(guò)中間件來(lái)保證異構(gòu)硬件和軟件的互操作性，進(jìn)行資源的統(tǒng)一管理和調(diào)度。

　　為構(gòu)建基于校園網(wǎng)的網(wǎng)格計(jì)算系統(tǒng)，可采用一種基于校園網(wǎng)的網(wǎng)格計(jì)算模型I-GRID[5]。I-GRID以校園骨干網(wǎng)作為主要的通信網(wǎng)絡(luò)，用快速以太網(wǎng)作為節(jié)點(diǎn)之間的通信媒介。I-GRID不考慮系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)的物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，在邏輯上把每個(gè)節(jié)點(diǎn)看作是等價(jià)的，任何節(jié)點(diǎn)之間通過(guò)物理網(wǎng)絡(luò)均可到達(dá)。I-GRID為用戶提供了基于Web服務(wù)器和命令行的接口服務(wù)，遠(yuǎn)程用戶可通過(guò)Web訪問(wèn)系統(tǒng)，本地用戶可通過(guò)命令行訪問(wèn)系統(tǒng)。目前，I-GRID系統(tǒng)支持的計(jì)算機(jī)平臺(tái)分別是PC/x86/Linux、PC/x86/Win9x、Sun Ultra/Sparc/Solaris和IBM RS6000/PowerPC/AIX。這些系統(tǒng)分布在校園網(wǎng)絡(luò)可達(dá)的任何地理位置，也可以由屬于不同的管理域管理。因此，凡是具有上述CPU和操作系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，均可申請(qǐng)加入I-GRID計(jì)算網(wǎng)格，并且作為其中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，為其他用戶提供計(jì)算和數(shù)據(jù)資源。

　　網(wǎng)格計(jì)算匯聚各種異構(gòu)計(jì)算系統(tǒng)，形成高性能的聯(lián)合計(jì)算環(huán)境，使用計(jì)算網(wǎng)格，可以節(jié)省購(gòu)買高性能計(jì)算設(shè)備的成本和復(fù)雜計(jì)算的費(fèi)用，具有廣闊的應(yīng)用前景，同時(shí)它也能讓人們透明地使用計(jì)算、存儲(chǔ)等其他資源。

　　參考文獻(xiàn):

　　Foster I, Kesselman C eds.  The Grid: Blueprint for a New Computing Infrastructure. Morgan-Kaufmann, San Francisco, CA, 1998；oster I , Kesselman C , Nick J , Tuecke S. Grid Services for Distributed Systems Integration, Computer, 2002, 35(6) : 37～46；Foster I,Kesselman C ,Tuecke anatomy of the grid : Enabling scalable virtual organizations. International Journal of Supercomputer Applications, 2001, 15(3) : 200～222

　　徐志偉，李偉，織女星網(wǎng)格的體系結(jié)構(gòu)研究，計(jì)算機(jī)研究與發(fā)展, 2002 ,39(8) : 923～929

　　桂小林，錢德沛，基于Internet的網(wǎng)格計(jì)算模型研究，西安交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2001 35(10) ：1008～1011
 
　　作者簡(jiǎn)介:于炯，男，39，碩士，新疆大學(xué)計(jì)算中心副主任，副教授，新疆大學(xué)碩士研究生導(dǎo)師，自治區(qū)教育廳信息化專家組成員，2000年獲自治區(qū)優(yōu)秀專業(yè)工作者稱號(hào)。多年來(lái)一直從事計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)研究與應(yīng)用工作，1995年以來(lái)，主持了3項(xiàng)自治區(qū)科技廳、自治區(qū)教育廳科學(xué)與技術(shù)研究課題，6項(xiàng)自治區(qū)橫向課題，一項(xiàng)研究成果獲國(guó)家檔案局科技成果獎(jiǎng)（部級(jí)）。在國(guó)內(nèi)外期刊和國(guó)內(nèi)外會(huì)議發(fā)表論文20余篇。2002年12月至2003年12月：在加拿大國(guó)家研究院信息所作訪問(wèn)學(xué)者，研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和信息網(wǎng)絡(luò)安全。

（轉(zhuǎn)載）