劉 穎

(天津市河東區(qū)職工大學,天津市 300171)

淺議互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)格技術

劉 穎

(天津市河東區(qū)職工大學,天津市 300171)

論文論述了互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)格技術的產(chǎn)生、起源及發(fā)展狀況以及在在未來網(wǎng)絡市場中的應用和發(fā)展?jié)摿?。關鍵詞: 網(wǎng)格;nternet;萬維網(wǎng)

2001年9月10日美國《福布斯》雜志的科技版《Forbes ASAP》發(fā)表一組文章,預告了網(wǎng)格技術的普及,分析了計算機技術的發(fā)展歷史和近幾年的趨勢,預測信息技術的下一波大浪潮將會出現(xiàn),這個大浪潮將極大地改變我們的工作和生活。到2020年,由此產(chǎn)生的互聯(lián)網(wǎng)將成長為一個20萬億美元產(chǎn)值的大工業(yè)。這一波浪潮的本質(zhì)特征就是萬維網(wǎng)(W orld W ide W eb)升級為網(wǎng)格(Great Global Grid)。

網(wǎng)格(Great Global Grid)這個詞來自于電力網(wǎng)格(Pow erGrid)。電網(wǎng)是顯而易見的:你不必擔心你所用的電力是從哪里或者如何產(chǎn)生的。網(wǎng)格也將成為顯而易見的:你不必擔心你所使用的電腦程序和資料在那里,網(wǎng)格中間服務器都會把最適合的計算資源分配給你的工作。電網(wǎng)很普遍:電力到處都有。只要插上插座就能獲得電力資源。網(wǎng)格也將很普遍:電腦,筆記本,或者是掌上電腦,手機,甚至是一般的家用電器都可以通過網(wǎng)格插口連上網(wǎng)格。電網(wǎng)是公共設施:你只要付錢就可以用電。網(wǎng)格也試圖想為廣大民眾服務:只要付錢,都可以享用網(wǎng)格無窮無盡的計算資源和儲存能力?？梢孕蜗蟮陌丫W(wǎng)格比喻成一個巨大的網(wǎng),里面有很多格子。每個格子就是一個局域網(wǎng)格,每個節(jié)點就是一臺計算機。

網(wǎng)格如圖所示。

網(wǎng)格組成示意圖

網(wǎng)格是近年來發(fā)展起來的新興的重要信息技術,是繼傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)、Web之后的第三次浪潮,可以稱之為第三代互聯(lián)網(wǎng)應用。它將分布在不同地理位置的計算資源包括CPU、存儲器、數(shù)據(jù)庫等,通過高速的互聯(lián)網(wǎng)組成充分共享的資源集成,從而提供一種高性能計算、管理及服務的資源能力。

伊安·福斯特(IanFoster)是美國計算網(wǎng)格項目的領導人之一,曾在1998年主編過一本書,題為《網(wǎng)格:21世紀信息技術基礎設施的藍圖》。他這樣描述網(wǎng)格:“網(wǎng)格是構(gòu)筑在互聯(lián)網(wǎng)上的一組新興技術,它將高速互聯(lián)網(wǎng)、高性能計算機、大型數(shù)據(jù)庫、傳感器、遠程設備等融為一體,為科技人員和普通老百姓提供更多的資源、功能和交互性。互聯(lián)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,能讓人們透明地使用計算、存儲等其它資源?！?/p>

簡單地講,網(wǎng)格是把整個因特網(wǎng)整合成一臺巨大的超級計算機,實現(xiàn)各種資源的全面共享。當然,網(wǎng)格并不一定非要這么大,也可以構(gòu)造地區(qū)性的網(wǎng)格,如企事業(yè)內(nèi)部網(wǎng)格、學校校園網(wǎng)內(nèi)部網(wǎng)格,局域網(wǎng)網(wǎng)格,甚至家庭網(wǎng)格和個人網(wǎng)格等等。網(wǎng)格的根本特征不是它的規(guī)模,而是資源共享,消除資源孤島。

網(wǎng)格比因特網(wǎng)具有更強的功能和性能,表現(xiàn)在四個方面。第一,網(wǎng)格的互聯(lián)網(wǎng)絡比因特網(wǎng)具有更大的帶寬。歐美的網(wǎng)格計劃都會使用更高速度的主干網(wǎng)。CERN的科學家這樣形容網(wǎng)格的帶寬:“它就像用100條車道的高速公路取代今天的道路?！钡诙?網(wǎng)格上將有更多高性能計算機,因此網(wǎng)格的計算速度、數(shù)據(jù)處理速度可以大幅度提高。第三,網(wǎng)格的體系結(jié)構(gòu)將比因特網(wǎng)更能有效地利用這些資源。比如,網(wǎng)格將采用一種所謂的“廣域緩存技術”,它自動地把用戶最需要的信息放在離用戶最近的服務器上。假如成都的用戶要查找奧運會的信息,他絕大部分時間將訪問成都的服務器,盡管這些信息是由中央電視臺發(fā)布在北京的服務器上。第四,網(wǎng)格將促進更多、更大的網(wǎng)上社區(qū)的出現(xiàn)。這些相互聯(lián)結(jié)的社區(qū)最終構(gòu)成一個龐大的網(wǎng)格社區(qū),把我們地球上所有公民聯(lián)為一體。根據(jù)網(wǎng)絡的麥特考夫定律,網(wǎng)格的價值與網(wǎng)格用戶數(shù)的平方成正比。

如果說高性能只是反映了網(wǎng)格和因特網(wǎng)數(shù)量上的區(qū)別,那么網(wǎng)格的知識生產(chǎn)特性就反映了質(zhì)的區(qū)別。因特網(wǎng)本身不創(chuàng)造或生產(chǎn)知識。人們都是先把信息或者是知識用其他方式生產(chǎn)出來以后,再“放到網(wǎng)上”,供用戶查找。網(wǎng)格則能根據(jù)用戶的要求自動地生產(chǎn)知識。前面談到的天氣預報就是知識生產(chǎn)的一個例子。在知識生產(chǎn)的過程中,高性能計算機將起到關鍵的作用。它把從數(shù)據(jù)源(傳感器、貴重設備、數(shù)據(jù)庫、信息庫等等)得到的原始數(shù)據(jù),運行特定的程序加工成信息和知識。網(wǎng)格可以自動地找到高性能計算機、程序軟件和數(shù)據(jù)源。一個網(wǎng)格有多臺分布在全國各地的高性能計算機,稱為網(wǎng)格結(jié)點。有時,人們也把高性能計算機所在的計算中心、數(shù)據(jù)中心、信息中心等稱為網(wǎng)格結(jié)點。

為了便于使用,網(wǎng)格不應該像因特網(wǎng)那樣,提供幾百萬個網(wǎng)站,讓用戶去費盡心思尋找合適的地方。在邏輯上,網(wǎng)格應該就像一臺機器。

面對即將到來的第三代互聯(lián)網(wǎng)應用——網(wǎng)格技術的應用,很多發(fā)達國家都投入了大量研究資金,希望能抓住機遇,掌握未來的命運。在我國,科技界已經(jīng)開始向新一代互聯(lián)網(wǎng)進軍?？萍疾繉⑼ㄟ^863計劃“高性能計算”專項的形式,在“十五”期間大力支持網(wǎng)格的研究和應用工作。而中國科學院計算機研究所早已投入大量人力、財力從事網(wǎng)格研究,他們的網(wǎng)格研究工作統(tǒng)稱為“織女星網(wǎng)格”。中科院計算所六個研究室中四個研究室的研究人員參與了“織女星網(wǎng)格”的工作。有關專家指出,與國外同行相比,我國目前的研究成果已有很多獨到之處。在迎接互聯(lián)網(wǎng)第三次大浪潮的時代,我們不能再錯過時機,爭取在網(wǎng)格技術研究中走在前面。我國的科學研究、國民經(jīng)濟和社會發(fā)展也已對網(wǎng)格技術提出了很大需求,只是使用了不同的術語。比如,在銀行界叫“業(yè)務集中”,航空、船舶、汽車行業(yè)叫“廣域虛擬設計環(huán)境”,資源環(huán)境領域叫“單一數(shù)據(jù)源”,電子商務和電子政務中叫“資源共享”與“協(xié)同工作”。這些業(yè)務都感到目前的互聯(lián)網(wǎng)技術已不夠用,對網(wǎng)格技術建立起來的信息網(wǎng)格需求是巨大的。

在未來的生活中,網(wǎng)格務必會成為一種趨勢,應用在各個領域。

1.本地監(jiān)視和控制:可以隨意地突然打開和關閉燈或者調(diào)暗燈的亮度。還可以使用簡單的Zig2 Bee節(jié)點輕松控制一些小電器,如吊扇、電動窗簾、空調(diào)和電暖器等。一個或多個接入點可以控制整個屋內(nèi)的電器。

2.建筑物監(jiān)視和控制:對大型辦公大廈、賓館、醫(yī)院和其他建筑物中的燈、HVAC和其他功能進行監(jiān)視和控制可以節(jié)省大量能量。實現(xiàn)這個目的所需要的配線耗資巨大,不切實際,但使用網(wǎng)絡之后,一切就變得簡單可行了。

3.工業(yè)監(jiān)視和控制:網(wǎng)格中的傳感器可以提供大量有關任何流程或者制作過程的詳細信息。無線模式可以作為控制系統(tǒng)中的反饋鏈路。通過檢查機器狀況可以提供維護信息。無線網(wǎng)格可以簡化安裝和維護,在配線方面可以節(jié)省大量資金(電路區(qū)每英尺200美元至1000美元)。

4.軍用通訊和勘測:網(wǎng)格加強了大范圍內(nèi)士兵間通訊的可靠性。網(wǎng)格還有助于連結(jié)和調(diào)整大量用于監(jiān)視和控制戰(zhàn)場的武器和系統(tǒng)。

5.醫(yī)療監(jiān)視:網(wǎng)格簡化了監(jiān)視病人的過程,并且增強了其可靠性。

6.消費者電子設備互連:使用專用的網(wǎng)格網(wǎng)絡連接多個位置的大屏幕數(shù)字電視、DVD播放機、數(shù)碼錄像機、立體環(huán)繞聲系統(tǒng)和機頂盒已經(jīng)成為可能。

7.汽車制造業(yè):新車的內(nèi)置電子設備和網(wǎng)絡一年比一年多。無線網(wǎng)絡不再需要配線,它改進了用來監(jiān)視和控制一輛車內(nèi)數(shù)百種功能的方法。

8.寬帶無線訪問:可以創(chuàng)建使用W iFi的網(wǎng)格網(wǎng)絡,從而為無法使用電纜電視或DSL線路的地區(qū)提供高速互聯(lián)網(wǎng)連接以及其他寬帶服務。很多寬帶網(wǎng)絡目前已經(jīng)建立起來,而且發(fā)展勢頭非常強勁。

9.公共服務通訊:網(wǎng)格網(wǎng)絡增強和拓寬了配備網(wǎng)格網(wǎng)絡的公安、消防和其他公共服務通訊功能。

10.自動抄表:抄讀每個電表和煤氣表的任務異常艱巨?，F(xiàn)在,這個任務可以通過更加經(jīng)濟的方式來實現(xiàn),那就是成本低廉的網(wǎng)格網(wǎng)絡。

11.環(huán)境監(jiān)視:通過幾十個甚至幾百個諸如溫度、濕度、污染物和其他傳感體等因素,任何地區(qū)的環(huán)境狀況都可以輕松進行監(jiān)視和跟蹤。甚至個別樹、池塘、田野和其他敏感位置都可以進行跟蹤。

12.安全系統(tǒng):傳感器節(jié)點物美價廉,它可以實時監(jiān)視通往機構(gòu)的每個入口點或通道。

綜上所述,網(wǎng)格的一個發(fā)展高峰已經(jīng)到來,無論是從國家還是企業(yè)的角度來看,將應用網(wǎng)格技術來整合利用行業(yè)資源的系統(tǒng)還沒有真正的出現(xiàn),雖然利用網(wǎng)絡計算機進行協(xié)同計算的應用已經(jīng)出現(xiàn),比如在人類基因組測序工作中,使用多臺網(wǎng)絡計算機進行協(xié)同的測序工作,但這只能是網(wǎng)格技術在網(wǎng)絡計算方面的一個應用范例,同時,盡管已經(jīng)某些領域已經(jīng)出現(xiàn)了網(wǎng)格應用的雛形系統(tǒng),比如利用基本的網(wǎng)格技術概念構(gòu)建地理信息系統(tǒng)中分布式數(shù)據(jù)源,但是這些應用只是局限于具體的企業(yè)或機構(gòu),真正的將其應用到行業(yè)資源的整合利用領域的具體系統(tǒng)還沒有出現(xiàn)。真正的將其應用到行業(yè)資源的整合利用領域的具體系統(tǒng)還沒有出現(xiàn)。

[1]王森.計算機原理[M].北京:電子工業(yè)出版社,2007.

[2]陳明德.N ovell網(wǎng)絡實際操作[M].北京:北京電子工業(yè)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

劉穎(1980-),女,天津市人,天津市河東區(qū)職工大學教師,工學碩士。