摘要：簡要介紹了網(wǎng)格的概念、體系結構及目前國內外網(wǎng)格的研究和應用情況；結合當前的企業(yè)發(fā)展趨勢，對網(wǎng)格技術作了剖析，提出了網(wǎng)格技術在企業(yè)中的應用模式和預期效果。

關鍵詞：網(wǎng)格技術；資源管理；體系結構；企業(yè)；網(wǎng)格模型

0 引言

目前企業(yè)之間的業(yè)務合作越來越普遍，企業(yè)之間需要互相交換數(shù)據(jù)資源和共享軟硬件資源。各企業(yè)的應用系統(tǒng)往往不一樣，即使同一企業(yè)內部也有各種各樣的應用系統(tǒng)，這些系統(tǒng)可能是在不同的時間由不同的公司開發(fā)，它們都有自己的用戶系統(tǒng)、資源庫、權限管理，是相對孤立的信息孤島。

信息網(wǎng)格的發(fā)展能夠降低信息、交易平臺的建設成本以及服務提供方面的支出，信息擁有的成本也將大大降低。信息網(wǎng)格是一個全局性的問題，不僅僅是一個技術層面的概念。對于企業(yè)而言，網(wǎng)格意味著一種建立在隨需應變的組織架構上的先進管理理念。利用網(wǎng)格技術可以解決信息孤島問題，真正實現(xiàn)信息共享，為用戶提供單一的系統(tǒng)映象環(huán)境。

本文就網(wǎng)格技術在企業(yè)中的應用提出了一些新的理念，給出了企業(yè)間的網(wǎng)格架構及企業(yè)各部門之問的資源共享和協(xié)作過程。

1 網(wǎng)格簡介

1．1 網(wǎng)格概念

網(wǎng)格是采用新型技術通過高速網(wǎng)絡連接并集成地理上分布的、異構的資源(各種高性能計算機系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)、數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)、以及各種尖端設備、文件等)，為用戶提供一體化的高性能計算服務、信息處理服務和決策支持服務；網(wǎng)格是充分發(fā)揮網(wǎng)絡資源的綜合效能的超級計算機系統(tǒng)。

1．2 網(wǎng)格體系結構簡介

目前流行的網(wǎng)格體系結構有Ian Foster，Carl Kesselman等人提出的5層沙漏結構和后來將Grid技術和Web Services技術結合的開放網(wǎng)格服務體系結構(OGSA)。

基于協(xié)議的5層沙漏結構包括構造層、連接層、資源層、會聚層、應用層。

構造層 提供了共享資源的本地控制接口。構造層的功能為上層應用提供了基礎，構造層提供的功能性越豐富，上層越能構造更復雜的應用，否則，上層只能使用簡單的功能接口。

連接層 定義了核心的通信和安全協(xié)議，使得通信更安全、更簡單。

資源層 定義了在—個單獨的資源上提供共享操作的協(xié)議(同時提供API和SDK)，實現(xiàn)了安全協(xié)商、啟動、監(jiān)控、賬支付等功能。資源層只關心單個資源，不關心全局的狀態(tài)和跨域的行為。

會聚層 會聚層不關心單個資源的管理，關心的是全局的狀態(tài)和跨域的交互行為。該層除了提供一些通用的協(xié)議和服務，還可以提供一些更廣泛的協(xié)議和服務。

應用層 應用層是用戶利用下層提供的API或SDK而實現(xiàn)某些特定功能的用戶層。

OGSA體系結構采用了Grid思想和Web Services技術相結合的路子。Web Services技術是目前流行的集成解決方案，它的協(xié)議框架都經(jīng)過標準化，被各大主流IT廠商所接受、并通過基于XML的技術提供了很好的跨平臺性和松散耦合特性。Grid思想是要在一個動態(tài)的、跨管理域、非集中控制的廣域分布式環(huán)境下的虛擬組織里共享各種資源。OGSA更加適合商業(yè)領域的應用。

1．3 國內外網(wǎng)格研究狀況

目前國外的網(wǎng)格研究項目有：美國的Globus項目(其核心部分就是元計算工具包，此外，還開發(fā)出在各種平臺上運行的網(wǎng)格計算工具軟件Toolkit)；澳大利亞的Gridsim項目；日本的Ninf(全球計算基礎設施項目，它允許用戶訪問硬件、軟件、數(shù)據(jù)等分布在廣域網(wǎng)上的資源)；韓國的N'Grid項目(目標是建立韓國國家網(wǎng)格，包括計算網(wǎng)格、數(shù)據(jù)網(wǎng)格、訪問網(wǎng)格和應用網(wǎng)格四大部分)，該項目試圖把韓國的超級計算機和高性能集群連在一起，建立應用實驗床、應用門戶，最終建立一個支持多個領域應用的網(wǎng)格。

我國網(wǎng)格研究項目有：國家網(wǎng)格CNGrid(科技部)、中國教育科研網(wǎng)格計劃ChinaGrid(教育部)、E-Science網(wǎng)格研究計劃(國家基金委)、上海交通信息網(wǎng)格以及中國空間信息網(wǎng)格、中科院的織女星網(wǎng)格(主要包括織女星網(wǎng)格體系結構的研究、面向網(wǎng)格的超級服務器研究、織女星網(wǎng)格操作系統(tǒng)、網(wǎng)格計算協(xié)議棧)。中國國家網(wǎng)格目前包括8個節(jié)點，其中兩個主節(jié)點，6個普通節(jié)點，全網(wǎng)格的聚合計算能力超過15TF，存儲能力超過100TB。中國國家網(wǎng)格將成為持續(xù)開展網(wǎng)格技術研究和網(wǎng)格應用示范的實驗床，它所提供的資源有助于提高我國科學研究和信息技術開發(fā)能力。

1．4 網(wǎng)格技術應用情況

網(wǎng)格應用主要有：生物醫(yī)學(網(wǎng)格可提供藥品開發(fā)人員所需的計算能力，用以研究藥物和蛋白質分子的形態(tài)與運動)，例如2003年2月5日IBM、United Devices及Accelrys發(fā)表了旨在開發(fā)天花治療藥物的天花研究網(wǎng)格計算項目，對35000萬種侯選治療藥物分及數(shù)種蛋白質和天花病毒進行化學互相作用的分析；分布式超級計算(兩個典型的分布式超級計算機應用：①軍事仿真項目SF Express，它將大規(guī)模軍事仿真任務分解到分布式環(huán)境中運行；②數(shù)字相對論，它利用網(wǎng)格求解愛因斯坦相對論方程并模擬出天體的運動規(guī)律)；分布式儀器系統(tǒng)，例如：遠程醫(yī)療和遠程貴重儀器(XPort項目)；數(shù)據(jù)密集型計算，例如：歐洲原子能研究機構CERN所開發(fā)的數(shù)據(jù)網(wǎng)格項目；遠程沉浸(是一種特殊的網(wǎng)絡化虛擬現(xiàn)實環(huán)境，這個環(huán)境可以是對現(xiàn)實或歷史的逼真反映，可以是對高性能計算結果或數(shù)據(jù)化的可視化，也可以是純粹虛構的空間)，例如：EVL等開發(fā)的虛擬歷史博物館、協(xié)同學習環(huán)境、數(shù)據(jù)可視化同分析環(huán)境等；高性能計算方面，計算網(wǎng)格的建立有利于各計算中心實現(xiàn)資源共享、充分利用硬件和軟件資源節(jié)約成本，它能在基礎研究、汽車、大型水電工程、石油勘探、氣象氣候、航空、交通、金融、醫(yī)療等領域發(fā)揮空前的作用；復雜的仿真與設計；數(shù)據(jù)收集／分析；娛樂產業(yè)、特殊效果設計；超級視頻會議等閉。

2 網(wǎng)格技術在企業(yè)中的應用研究

隨著技術的長期積累、標準化環(huán)境的逐漸成熟、國家的支持、企業(yè)的投入和市場需求的推動，網(wǎng)格正在逐漸走向商業(yè)應用。

2．1 目前國內企業(yè)的網(wǎng)絡應用技術及存在問題

隨著互聯(lián)網(wǎng)(Internet技術)的成熟，目前不少企業(yè)，各部門已經(jīng)普遍利用網(wǎng)絡技術進行通信和交流，為企業(yè)各級管理者和決策者提供各自所需的動態(tài)綜合信息；同時利用企業(yè)內部的局域網(wǎng)實現(xiàn)無紙化辦公，并建立了一套有效的經(jīng)營管理系統(tǒng)，能夠向企業(yè)各部門及時提供準確、完整、客觀的綜合信息和統(tǒng)計資料，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)自動管理、分類、加工等，從而大大提高了企業(yè)的工作效率。

隨著企業(yè)之間合作的更加密切化，目前Internet技術已經(jīng)不能滿足企業(yè)對資源利用率和協(xié)同合作功能的要求，網(wǎng)格技術便成為地理上分布的異構資源協(xié)同工作的實現(xiàn)手段。

2．2 網(wǎng)格在企業(yè)中的具體應用過程及模型

現(xiàn)設計一個網(wǎng)格框架來實現(xiàn)各個單位間資源的共享。設甲為某重點大學(擁有高性能計算能力的機群系統(tǒng))，乙為某企業(yè)集團(皮革、襪業(yè)生產等)，丙為小商品批發(fā)商和采購商，網(wǎng)格節(jié)點資源通過高速的網(wǎng)絡，在物理上實現(xiàn)連接。各節(jié)點資源如下：

大學：高性能計算機群系統(tǒng)、工業(yè)生產自動管理軟件、智能生物模擬軟件、圖形自動處理軟件。

企業(yè)生產商：自動畫皮機、自動裁縫機及其它產品生產流水線的制造機等。

批發(fā)商：小型PC機(擁有兩個小型數(shù)據(jù)庫)。

資源共享和協(xié)同工作過程為：批發(fā)商把當年的天氣和客戶對當年產品款式的各種需求等參數(shù)存儲在參數(shù)數(shù)據(jù)庫中，并將這些參數(shù)利用大學的高性能計算機群系統(tǒng)和智能生物模擬軟件模擬當年的產品。模擬出的產品存入產品需求數(shù)據(jù)庫，生產商訪問批發(fā)商的產品需求數(shù)據(jù)庫把模型返回給生產車間，并利用大學的工業(yè)生產自動管理軟件進行自動化生產，這樣就實現(xiàn)了各個單位之間的資源共享和協(xié)同工作，各個孤立資源得到了有效的利用。

這種網(wǎng)格技術的應用對于各個單位來說是透明的，他們無需知道網(wǎng)格內部的具體工作過程，只需向網(wǎng)格服務供應商提出需求。其中網(wǎng)格資源的分配方式主要包括：網(wǎng)格服務供應商、網(wǎng)格中間件服務層、網(wǎng)格資源經(jīng)紀層、網(wǎng)格用戶層。

3 網(wǎng)格在企業(yè)中應用的預期效果

網(wǎng)格是網(wǎng)絡發(fā)展的方向，也是解決目前標準化、模塊化應用產品、服務的缺乏以及企業(yè)信息化成本過高等問題的關鍵。企業(yè)信息網(wǎng)格將會最大限度地實現(xiàn)設計、制造、技術資源的共享，掃除空間上的距離給企業(yè)間的協(xié)同造成的障礙，增強國際企業(yè)間技術的互操作性，能使Web服務擴展到更廣泛的商業(yè)運用中，完善企業(yè)間的產品協(xié)同服務，實現(xiàn)各類跨地域、跨企業(yè)的動態(tài)服務。

4 結束語

網(wǎng)格技術在企業(yè)中的應用將會大大帶動企業(yè)的快速發(fā)展，為提高企業(yè)效率、企業(yè)之間的協(xié)同合作和資源共享都提供了有利環(huán)境。因此本文提出了基于網(wǎng)格技術的企業(yè)應用研究，分析了目前國內企業(yè)資源應用的一些不足，重點提出網(wǎng)格應用的體系結構以及如何實現(xiàn)企業(yè)資源共享。從而把高性能計算機以及網(wǎng)格技術更好地應用到企業(yè)當中去。