網(wǎng)格是什么

網(wǎng)格是什么？是一種標(biāo)準(zhǔn)？一種技術(shù)？一種資源共享的方法？一種中間件？以上說法從不同角度詮釋了網(wǎng)格，很難說哪一種看法絕對(duì)正確或全面。這是因?yàn)?，網(wǎng)格出現(xiàn)的時(shí)間不長(zhǎng)，它還是個(gè)成長(zhǎng)中的新事物。你可以把網(wǎng)格看做一種如同水網(wǎng)、電網(wǎng)那樣的基礎(chǔ)設(shè)施——它是一種“無形的”信息基礎(chǔ)設(shè)施而已。

簡(jiǎn)單地說，網(wǎng)格是利用因特網(wǎng)把分布在不同物理位置的多個(gè)計(jì)算資源，組合為一臺(tái)“虛擬的超級(jí)計(jì)算機(jī)”。這臺(tái)機(jī)器將把每一臺(tái)參與其中的計(jì)算機(jī)都作為自己的一個(gè)“結(jié)點(diǎn)”（node），成千上萬個(gè)這樣的“結(jié)點(diǎn)”并聯(lián)起來，就組成了“具有超級(jí)計(jì)算能力的網(wǎng)格”。用戶只要把自己的計(jì)算機(jī)連接到網(wǎng)格上，就“擁有了”這架超級(jí)計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力，可以隨時(shí)隨地調(diào)用其中的計(jì)算和信息資源，實(shí)現(xiàn)資源共享。

如果網(wǎng)格是為了實(shí)現(xiàn)信息共享，那么，“網(wǎng)格”與“網(wǎng)絡(luò)”有何區(qū)別呢？“網(wǎng)絡(luò)”已經(jīng)成功地實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)的聯(lián)結(jié)和信息資源的共享，那么為何還需要“網(wǎng)格”呢？

這是因?yàn)椋W(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)的是計(jì)算機(jī)硬件的聯(lián)通，Web實(shí)現(xiàn)的是網(wǎng)頁的聯(lián)通，而“網(wǎng)格”則是在應(yīng)用層上實(shí)現(xiàn)所有資源的全面聯(lián)通，包括計(jì)算能力、存儲(chǔ)能力、軟件、服務(wù)、數(shù)據(jù)、信息、知識(shí)等。Web只能對(duì)超級(jí)鏈接進(jìn)行一致的訪問，網(wǎng)格卻可以對(duì)所有資源進(jìn)行透明的訪問，這是傳統(tǒng)因特網(wǎng)無法比擬的。

比如說，在因特網(wǎng)環(huán)境中，如果你要訪問一個(gè)服務(wù)器或網(wǎng)站，你必須知道路徑才行。而訪問網(wǎng)格就不必知道計(jì)算機(jī)在哪兒，也不用管是誰的計(jì)算機(jī)，只要遵守協(xié)議，網(wǎng)格會(huì)把你需要的資源推送到你面前，使用電網(wǎng)，只要你的保險(xiǎn)絲足夠粗，你想用電做什么都可以。類似的，“網(wǎng)格試圖提供這樣一種技術(shù)：人們把自己的微機(jī)插入網(wǎng)格，然后就可以透明地使用網(wǎng)格上的各種計(jì)算資源和知識(shí)資源，就像今天我們只要將任何一種家電設(shè)備插進(jìn)墻上的插座，就可以方便地使用電能一樣?！?/p>

如果說，網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的計(jì)算機(jī)好比星羅棋布的小電站，無序且難以集中使用。則網(wǎng)格則好比大家共用一個(gè)電網(wǎng)，這個(gè)電網(wǎng)設(shè)施可以是全世界建一個(gè)，也可以是一個(gè)國家建一個(gè)。與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)相比，網(wǎng)格最大的長(zhǎng)處是資源集中、有序，透明使用，可以最大限度地節(jié)省資源，提供全面信息服務(wù)。在這個(gè)意義上，有人也把網(wǎng)格叫做“下一代因特網(wǎng)”。

因此，較準(zhǔn)確地說——“網(wǎng)格是構(gòu)筑在因特網(wǎng)上的一組新興技術(shù)，它將高速因特網(wǎng)、高性能計(jì)算機(jī)、大型數(shù)據(jù)庫、傳感器、遠(yuǎn)程設(shè)備等融為一體，為科技人員和普通老百姓提供更多的資源、功能和交互性。因特網(wǎng)主要為人們提供電子郵件、網(wǎng)頁瀏覽等通信功能，而網(wǎng)格功能更多更強(qiáng)，能讓人們透明地使用計(jì)算、存儲(chǔ)等其他資源”。

網(wǎng)格的應(yīng)用

網(wǎng)格到底對(duì)人類有什么用途呢？IBM的比爾·普里布蘭克認(rèn)為，高性能計(jì)算技術(shù)、網(wǎng)格技術(shù)乃至整個(gè)信息技術(shù)的根本目的是輔助人類，即“人與計(jì)算機(jī)的共生”。機(jī)器可以做的事情應(yīng)該盡量讓機(jī)器去做，以節(jié)約人類最寶貴的財(cái)富——時(shí)間，因?yàn)橛?jì)算機(jī)的計(jì)算能力、記憶能力和數(shù)據(jù)處理能力要比人類強(qiáng)得多。因此，網(wǎng)格技術(shù)也許可以幫助我們擺脫目前人被技術(shù)所累的局面，使我們的大腦有更多的閑暇去讀詩詞賦，去親近自然，去體驗(yàn)“會(huì)當(dāng)凌絕頂，一覽眾山小”的意境。

網(wǎng)格的一個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域是天氣預(yù)報(bào)。今天，人們已經(jīng)可以從因特網(wǎng)上搜索以獲得天氣預(yù)報(bào)，這是因?yàn)闅庀缶质孪葘⑻鞖忸A(yù)報(bào)的信息放到了網(wǎng)上。有了網(wǎng)格，人們只需要把獲得天氣預(yù)報(bào)的請(qǐng)求（比如成都地區(qū)兩天后的天氣情況預(yù)報(bào)）提交給網(wǎng)格，網(wǎng)格就能自動(dòng)地把所有成都地區(qū)的天氣預(yù)報(bào)從不同信息源匯總后發(fā)送給用戶。

目前，網(wǎng)上最常見的通信方式是電子郵件。要使用電子郵件，寄信人必須知道收信人準(zhǔn)確的電子郵件地址（一個(gè)符號(hào)都不能錯(cuò)）。比如，要給張力寫電子郵件，必須在電腦里鍵入zhangli@neusoft.com 之類的電子郵件地址，使用并不方便。實(shí)際上，我們想做的只是給張力發(fā)送一封電子郵件，我們并不關(guān)心張力在哪里。一旦有了網(wǎng)格，我們就可以簡(jiǎn)化整個(gè)過程。網(wǎng)格有一個(gè)全局的網(wǎng)格資源目錄，可以從“張力”查出張力的精確地址。

你可能要問，這樣的功能現(xiàn)在的電子郵件軟件不是已經(jīng)有了嗎？是的，現(xiàn)在的郵件客戶端軟件如Foxmail都有一個(gè)地址簿，可以實(shí)現(xiàn)上述功能。但前提是需要你把地址信息先錄入到本地電腦的地址簿中。如果你不知道收信人的郵件地址怎么辦？收信人的郵件地址改了怎么辦？網(wǎng)格可以自動(dòng)地采集并管理這些信息，因?yàn)榫W(wǎng)格的一個(gè)重要特征就是一體化，它可以把計(jì)算機(jī)中的信息與知識(shí)孤島聯(lián)為一體。

假設(shè)一個(gè)國外廠商想在中國設(shè)廠。他目前可能需要查看中國各個(gè)高新產(chǎn)業(yè)園區(qū)的網(wǎng)站，找出最適合投資的區(qū)域。他還可能需要看看東北各省的網(wǎng)站，因?yàn)樗烙小罢衽d東北”這回事，但這要花他很多時(shí)間，而且收獲恐怕不會(huì)太好，因?yàn)樗恢肋@些網(wǎng)站的確切名字，就是找到了網(wǎng)站也會(huì)因?yàn)閮?nèi)容多而看不到所需的信息，或者所需的信息還沒有來得及放在網(wǎng)站上。有了網(wǎng)格以后，外商只需把問題提交給網(wǎng)格，各省市政府部門也只需把信息提交給網(wǎng)格。網(wǎng)格則會(huì)自動(dòng)地組織這些信息，向需要的人提供匹配的應(yīng)答信息。網(wǎng)格的這種用途有點(diǎn)像一個(gè)辦得很好的電視臺(tái)，用戶只要選擇“經(jīng)濟(jì)頻道”的“高新技術(shù)園區(qū)”欄目，就不會(huì)錯(cuò)過所有相關(guān)信息。網(wǎng)格勝于電視臺(tái)的一個(gè)方面是網(wǎng)格在時(shí)間上更靈活，不像電視節(jié)目需要定時(shí)收看。網(wǎng)格的超文本特性使它可以把前天、昨天、今天發(fā)布的節(jié)目全部利用起來，用戶不用擔(dān)心錯(cuò)過了節(jié)目收看的問題。

網(wǎng)格的特性

網(wǎng)格又被稱為“下一代因特網(wǎng)”，那么，當(dāng)前因特網(wǎng)的不足在哪里呢？一個(gè)批評(píng)是，因特網(wǎng)就像是垃圾山。人們不停地往上倒東西，結(jié)果使得它包含很多重復(fù)、凌亂、過時(shí)的數(shù)據(jù)和信息，人們要找到所需要的東西很費(fèi)勁。Web的企圖是把垃圾山變成金子，讓人們方便地獲得信息。但是，它實(shí)際上加速了人們向因特網(wǎng)上傾倒垃圾的趨勢(shì)。

那么，網(wǎng)格和因特網(wǎng)相比有哪些改進(jìn)呢？通俗地講，網(wǎng)格是高性能計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)源、因特網(wǎng)三種技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，與因特網(wǎng)相比，它具有一體化、高性能、知識(shí)生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)。

1、一體化（見圖1網(wǎng)格與電網(wǎng)的比較）

為了便于使用，網(wǎng)格應(yīng)該就像一臺(tái)機(jī)器在運(yùn)轉(zhuǎn)，而不是像因特網(wǎng)那樣，讓用戶費(fèi)盡心思去尋找需要的信息，這個(gè)特性叫作“一體化”。我們將因特網(wǎng)與電力網(wǎng)進(jìn)行比較，就可以看到網(wǎng)格的發(fā)展方向。首先，發(fā)電廠的能量來源有很多種：水力的、火力的、風(fēng)能的、核能的等等，它們分布在各地，聯(lián)結(jié)成了一個(gè)統(tǒng)一的電網(wǎng)。當(dāng)把電器插入插座時(shí)，就立刻從電網(wǎng)上得到了電能，但是我們并不知道，也不必知道電能是從哪種發(fā)電廠、以何種形式提供的，這就是電網(wǎng)的一體化。 其次，電力網(wǎng)之所以能夠提供一體化服務(wù)，還因?yàn)槲覀冇须娏φ{(diào)度這樣的系統(tǒng)。它能自動(dòng)均衡負(fù)載，將發(fā)電的細(xì)節(jié)隱藏起來，把電力透明地傳送給用戶。而當(dāng)前的因特網(wǎng)還缺少這樣的調(diào)度系統(tǒng)。如果是簡(jiǎn)單的靜態(tài)網(wǎng)頁瀏覽，則HTML文件格式和HTTP協(xié)議把網(wǎng)站系統(tǒng)的細(xì)節(jié)隱藏了。但如果我們要做計(jì)算，則通常我們必須知道網(wǎng)站用的是什么計(jì)算機(jī)，它的體系結(jié)構(gòu)如何，安裝的是什么操作系統(tǒng)等細(xì)節(jié)。

2、高性能

網(wǎng)格的高性能是指它比因特網(wǎng)具有更強(qiáng)的性能，表現(xiàn)在以下方面。首先，網(wǎng)格具有更大的帶寬。其次，網(wǎng)格上將有更多高性能計(jì)算機(jī)，網(wǎng)格的計(jì)算速度、處理速度可以得到大幅提高。第三，網(wǎng)格的體系結(jié)構(gòu)將比因特網(wǎng)更能有效地利用信息資源。比如，采用“廣域緩存技術(shù)”，網(wǎng)格將把用戶最需要的信息放在離用戶最近的服務(wù)器上。假如大連的用戶要查找世界杯的信息，他絕大部分時(shí)間將訪問大連的服務(wù)器，盡管這些信息是由足協(xié)發(fā)布在北京的服務(wù)器上。第四，網(wǎng)格將催生更多、更大的網(wǎng)上社區(qū)。這些社區(qū)最終將形成統(tǒng)一的網(wǎng)格社區(qū)，使地球上所有的公民聯(lián)為一體。

3、知識(shí)生產(chǎn)

網(wǎng)格能夠根據(jù)用戶的要求自動(dòng)地生產(chǎn)知識(shí)，天氣預(yù)報(bào)就是知識(shí)生產(chǎn)的一個(gè)例子。在知識(shí)生產(chǎn)的過程中，高性能計(jì)算機(jī)很關(guān)鍵，它把原始數(shù)據(jù)加工成信息和知識(shí)。網(wǎng)格可以自動(dòng)地找到高性能計(jì)算機(jī)、程序軟件和數(shù)據(jù)源。一個(gè)網(wǎng)格具有多臺(tái)分布在全國各地的高性能計(jì)算機(jī)，稱為網(wǎng)格結(jié)點(diǎn)。

網(wǎng)格的相關(guān)技術(shù)

如果將網(wǎng)格看成一臺(tái)計(jì)算機(jī)，就不得不回答下述問題：（見圖2網(wǎng)格計(jì)算機(jī)觀點(diǎn)（IBM））

● 它的體系結(jié)構(gòu)是怎樣的？

● 它的存儲(chǔ)器與地址空間是怎樣的？

● 它的處理器與指令系統(tǒng)是怎樣的？

● 它的外設(shè)是怎樣的？

● 它的編程語言是怎樣的？

● 如何定義、設(shè)計(jì)與分析網(wǎng)格計(jì)算機(jī)的算法？

● 它的操作系統(tǒng)如何設(shè)計(jì)？

● 它的數(shù)據(jù)庫如何設(shè)計(jì)？

● 它的應(yīng)用軟件如何設(shè)計(jì)？

對(duì)于這些問題的研究，將大大推動(dòng)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展。

對(duì)于網(wǎng)格計(jì)算機(jī)的體系結(jié)構(gòu)問題，業(yè)界尚無明確的回答，但在操作系統(tǒng)層面已有一定共識(shí)，那就是OGSA/Globus。2003年推出的Globus Toolkit 3.0可能會(huì)是被廣泛認(rèn)可的網(wǎng)格操作系統(tǒng)的內(nèi)核，而在2003年推出的OGSA Specification則是其框架。另外一個(gè)是Web Service的體系結(jié)構(gòu)，如.Net。

當(dāng)然，這方面最重要的問題還是網(wǎng)格計(jì)算機(jī)的整體體系結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)CPU芯片的體系結(jié)構(gòu)，可以分解成三個(gè)內(nèi)容：地址空間、寄存器、指令系統(tǒng)。

地址空間是計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的核心內(nèi)容。它的一大進(jìn)展發(fā)生在上世紀(jì)60年代，產(chǎn)生了物理地址、邏輯地址、虛擬地址等技術(shù)，從而使得分時(shí)系統(tǒng)、交互式系統(tǒng)等現(xiàn)代操作系統(tǒng)以及高級(jí)語言編程成為可能。