浅议互联网网格技术

刘 颖

(天津市河东区职工大学,天津市 300171)

浅议互联网网格技术

刘 颖

(天津市河东区职工大学,天津市 300171)

论文论述了互联网网格技术的产生、起源及发展状况以及在在未来网络市场中的应用和发展潜力。关键词: 网格;nternet;万维网

2001年9月10日美国《福布斯》杂志的科技版《Forbes ASAP》发表一组文章,预告了网格技术的普及,分析了计算机技术的发展历史和近几年的趋势,预测信息技术的下一波大浪潮将会出现,这个大浪潮将极大地改变我们的工作和生活。到2020年,由此产生的互联网将成长为一个20万亿美元产值的大工业。这一波浪潮的本质特征就是万维网(W orld W ide W eb)升级为网格(Great Global Grid)。

网格(Great Global Grid)这个词来自于电力网格(Pow erGrid)。电网是显而易见的:你不必担心你所用的电力是从哪里或者如何产生的。网格也将成为显而易见的:你不必担心你所使用的电脑程序和资料在那里,网格中间服务器都会把最适合的计算资源分配给你的工作。电网很普遍:电力到处都有。只要插上插座就能获得电力资源。网格也将很普遍:电脑,笔记本,或者是掌上电脑,手机,甚至是一般的家用电器都可以通过网格插口连上网格。电网是公共设施:你只要付钱就可以用电。网格也试图想为广大民众服务:只要付钱,都可以享用网格无穷无尽的计算资源和储存能力。可以形象的把网格比喻成一个巨大的网,里面有很多格子。每个格子就是一个局域网格,每个节点就是一台计算机。

网格如图所示。

网格组成示意图

网格是近年来发展起来的新兴的重要信息技术,是继传统互联网、Web之后的第三次浪潮,可以称之为第三代互联网应用。它将分布在不同地理位置的计算资源包括CPU、存储器、数据库等,通过高速的互联网组成充分共享的资源集成,从而提供一种高性能计算、管理及服务的资源能力。

伊安·福斯特(IanFoster)是美国计算网格项目的领导人之一,曾在1998年主编过一本书,题为《网格:21世纪信息技术基础设施的蓝图》。他这样描述网格:“网格是构筑在互联网上的一组新兴技术,它将高速互联网、高性能计算机、大型数据库、传感器、远程设备等融为一体,为科技人员和普通老百姓提供更多的资源、功能和交互性。互联网主要为人们提供电子邮件、网页浏览等通信功能,而网格功能更多更强,能让人们透明地使用计算、存储等其它资源。”

简单地讲,网格是把整个因特网整合成一台巨大的超级计算机,实现各种资源的全面共享。当然,网格并不一定非要这么大,也可以构造地区性的网格,如企事业内部网格、学校校园网内部网格,局域网网格,甚至家庭网格和个人网格等等。网格的根本特征不是它的规模,而是资源共享,消除资源孤岛。

网格比因特网具有更强的功能和性能,表现在四个方面。第一,网格的互联网络比因特网具有更大的带宽。欧美的网格计划都会使用更高速度的主干网。CERN的科学家这样形容网格的带宽:“它就像用100条车道的高速公路取代今天的道路。”第二,网格上将有更多高性能计算机,因此网格的计算速度、数据处理速度可以大幅度提高。第三,网格的体系结构将比因特网更能有效地利用这些资源。比如,网格将采用一种所谓的“广域缓存技术”,它自动地把用户最需要的信息放在离用户最近的服务器上。假如成都的用户要查找奥运会的信息,他绝大部分时间将访问成都的服务器,尽管这些信息是由中央电视台发布在北京的服务器上。第四,网格将促进更多、更大的网上社区的出现。这些相互联结的社区最终构成一个庞大的网格社区,把我们地球上所有公民联为一体。根据网络的麦特考夫定律,网格的价值与网格用户数的平方成正比。

如果说高性能只是反映了网格和因特网数量上的区别,那么网格的知识生产特性就反映了质的区别。因特网本身不创造或生产知识。人们都是先把信息或者是知识用其他方式生产出来以后,再“放到网上”,供用户查找。网格则能根据用户的要求自动地生产知识。前面谈到的天气预报就是知识生产的一个例子。在知识生产的过程中,高性能计算机将起到关键的作用。它把从数据源(传感器、贵重设备、数据库、信息库等等)得到的原始数据,运行特定的程序加工成信息和知识。网格可以自动地找到高性能计算机、程序软件和数据源。一个网格有多台分布在全国各地的高性能计算机,称为网格结点。有时,人们也把高性能计算机所在的计算中心、数据中心、信息中心等称为网格结点。

为了便于使用,网格不应该像因特网那样,提供几百万个网站,让用户去费尽心思寻找合适的地方。在逻辑上,网格应该就像一台机器。

面对即将到来的第三代互联网应用——网格技术的应用,很多发达国家都投入了大量研究资金,希望能抓住机遇,掌握未来的命运。在我国,科技界已经开始向新一代互联网进军。科技部将通过863计划“高性能计算”专项的形式,在“十五”期间大力支持网格的研究和应用工作。而中国科学院计算机研究所早已投入大量人力、财力从事网格研究,他们的网格研究工作统称为“织女星网格”。中科院计算所六个研究室中四个研究室的研究人员参与了“织女星网格”的工作。有关专家指出,与国外同行相比,我国目前的研究成果已有很多独到之处。在迎接互联网第三次大浪潮的时代,我们不能再错过时机,争取在网格技术研究中走在前面。我国的科学研究、国民经济和社会发展也已对网格技术提出了很大需求,只是使用了不同的术语。比如,在银行界叫“业务集中”,航空、船舶、汽车行业叫“广域虚拟设计环境”,资源环境领域叫“单一数据源”,电子商务和电子政务中叫“资源共享”与“协同工作”。这些业务都感到目前的互联网技术已不够用,对网格技术建立起来的信息网格需求是巨大的。

在未来的生活中,网格务必会成为一种趋势,应用在各个领域。

1.本地监视和控制:可以随意地突然打开和关闭灯或者调暗灯的亮度。还可以使用简单的Zig2 Bee节点轻松控制一些小电器,如吊扇、电动窗帘、空调和电暖器等。一个或多个接入点可以控制整个屋内的电器。

2.建筑物监视和控制:对大型办公大厦、宾馆、医院和其他建筑物中的灯、HVAC和其他功能进行监视和控制可以节省大量能量。实现这个目的所需要的配线耗资巨大,不切实际,但使用网络之后,一切就变得简单可行了。

3.工业监视和控制:网格中的传感器可以提供大量有关任何流程或者制作过程的详细信息。无线模式可以作为控制系统中的反馈链路。通过检查机器状况可以提供维护信息。无线网格可以简化安装和维护,在配线方面可以节省大量资金(电路区每英尺200美元至1000美元)。

4.军用通讯和勘测:网格加强了大范围内士兵间通讯的可靠性。网格还有助于连结和调整大量用于监视和控制战场的武器和系统。

5.医疗监视:网格简化了监视病人的过程,并且增强了其可靠性。

6.消费者电子设备互连:使用专用的网格网络连接多个位置的大屏幕数字电视、DVD播放机、数码录像机、立体环绕声系统和机顶盒已经成为可能。

7.汽车制造业:新车的内置电子设备和网络一年比一年多。无线网络不再需要配线,它改进了用来监视和控制一辆车内数百种功能的方法。

8.宽带无线访问:可以创建使用W iFi的网格网络,从而为无法使用电缆电视或DSL线路的地区提供高速互联网连接以及其他宽带服务。很多宽带网络目前已经建立起来,而且发展势头非常强劲。

9.公共服务通讯:网格网络增强和拓宽了配备网格网络的公安、消防和其他公共服务通讯功能。

10.自动抄表:抄读每个电表和煤气表的任务异常艰巨。现在,这个任务可以通过更加经济的方式来实现,那就是成本低廉的网格网络。

11.环境监视:通过几十个甚至几百个诸如温度、湿度、污染物和其他传感体等因素,任何地区的环境状况都可以轻松进行监视和跟踪。甚至个别树、池塘、田野和其他敏感位置都可以进行跟踪。

12.安全系统:传感器节点物美价廉,它可以实时监视通往机构的每个入口点或通道。

综上所述,网格的一个发展高峰已经到来,无论是从国家还是企业的角度来看,将应用网格技术来整合利用行业资源的系统还没有真正的出现,虽然利用网络计算机进行协同计算的应用已经出现,比如在人类基因组测序工作中,使用多台网络计算机进行协同的测序工作,但这只能是网格技术在网络计算方面的一个应用范例,同时,尽管已经某些领域已经出现了网格应用的雏形系统,比如利用基本的网格技术概念构建地理信息系统中分布式数据源,但是这些应用只是局限于具体的企业或机构,真正的将其应用到行业资源的整合利用领域的具体系统还没有出现。真正的将其应用到行业资源的整合利用领域的具体系统还没有出现。

[1]王森.计算机原理[M].北京:电子工业出版社,2007.

[2]陈明德.N ovell网络实际操作[M].北京:北京电子工业出版社,2008.

A bs tra c t:This paper expounds the emergence,origin and evolution of internet grid technology and also its app lication and development potential in the grid market.

Ke y w o rd s:grid;internet;W orld W ide Web

A Brief A nalysis on Internet Grid Technology

L IU Ying

(Tianjin Hedong D istrict Staff and Workers University,Tianjin 300171 China)

TP393

A

1673-582X(2011)02-0110-03

2010-10-15

刘颖(1980-),女,天津市人,天津市河东区职工大学教师,工学硕士。