单击此处编辑母版标题样式,,单击此处编辑母版文本样式,,第二级,,第三级,,第四级,,第五级,,,*,网格计算技术 开展及其趋势,肖 侬,,国防科技大学计算机学院,,Xiao-,,,主要内容,,一、网格的含义和应用,,二、网格计算挑战与趋势,,三、国内网格研究工作,,四、看法,,,一、网格的含义和应用,,,,Grid的由来,网络资源联合计算,MetaComputer,,八十年代,一个无缝集成的计算和协同环境,Computational Grid,,九十年代中期,广域资源的联合处理服务Grid：含义变化,,应用广阔,,本世纪初,国家信息基础设施－数字信息基础设施,,本世纪,,什么是网格？,通常讲，网格〔Grid〕将网络上地理分布的各种资源聚合为一体，支持应用问题合作求解系统的构造,,集成计算、数据、存储、设备、软件和人员等各种资源；,,思想：资源共享和协同，强调统一和横向设计；,,方法：建立广泛的资源共享标准和协议,,,网格应用需求背景,,E-Science,,大规模构造和挖掘大型的观测和模拟数据库,,开发计算机模拟和分析,,访问远程的特殊设备,,分布各地的合作研究人员近实时的交换信息,,,E-Business,,企业计算是高度分布、异构、企业之间(B2B),,企业计算需要大量计算和数据效劳,,各种资源和效劳的提供商出现，租赁业务是可行的,,网格应用需求背景,,E-Government,,各个政府部门的信息互通和互操作,,部门之间资源和信息共享和整合,,,E－Entertainment,,大规模的视频点播：分布、海量,,游戏:成千上万人、交互、处理,,,E-Education,,教育信息化,,主动学习方法和交互式的教学方式,,网络上作模拟实验,,,,从高性能计算领域,,网格是一个集成Internet资源的虚拟超级计算机,,许多巨大挑战性应用,,计算和数据密集型应用,,需要比单个计算机更强的计算能力,,通过聚集 Internet的高性能计算资源，建立虚拟超级计算机平台,,这是 Grid computing最初动力,,提供共享资源：超级计算机，存储器，数据和仪器， etc. on Internet,,通过高速网络连接,网格对不同用户意味着不同的事情,,从高性能计算领域(cont’),,TERAGRID (a typical project),,,Connect 5 supercomputer centers with 40Gbps fiber links,,Aggregated resources,,Over 21 TeraFlops computing power,,Over 600 terabytes storage,,,从 P2P 研究团体角度,,Grid is a P2P computing Platform,,Normally, utilize the autonomous resources at the edge of Internet,,interact via symmetric protocols (vs. client/server),,take decentralized control,,collect huge resources over Internet,,Share idle resources at edges,,such as CPU or file at desktop PCs,,Dedicated to some special applications,,SETI@Home,,集成网络上各种空闲PC，处理能力到达 54 teraflops,,适应特定应用,,Napster, Gnutella, etc.,,,从工业界信息集成角度,Grid 为应用的无缝集成提供了一种有效的方式,,在不同的组织中集成应用和交换数据,,象WEB一样连接了分布在网络上的页面,,集中在不同组织中应用间的连接和互操作,,例如：Inter-enterprise,business processes,Simulation,Pricing,Design,Design,Design Analytics,,从合作研究的角度,网格是一个大规模的合作平台,,支持全球分布的人与人或组织与组织之间的高质量网上合作,,Access grid ：建立一个大规模电子会议和分布会议的平台,,Enable persistent electronic spaces,,integrate visual devices,,share persons’ presence,,now used at over 150 institutions,,,,网格是通过网络提供综合计算机、数据、设备等资源和效劳的根底设施,,计算资源共享 软件共享 设备共享,,数据信息共享 效劳共享 人才共享,,为应用提供不间断的，无限的处理和按需能力，如同电力和水力根底设施；,,以效劳为手段；,,新一代信息根底设施〔4T〕,从根底设施看，什么是网格？,,,电网,电站,电站,电站,水坝,矿山,油井,,二、网格计算 挑战与开展,,,Applications,software,网格挑战,Storage,Networks,Sensors,Instruments,统一访问?,统一管理?,单一视图?,PC Devices,Supercomputer,按需效劳?,Info.,Persons,,技术挑战,,建立一个开放的信息处理根底设施平台,,一个开放的体系结构、标准和协议，以形成信息获取、传输、访问、共享和处理的单一虚拟系统根底平台,,虚拟组织的管理和协同工作,,多个系统的协调和集成,,效劳和应用的自治管理和优化,,自动配置和部署,,网格的可用性和可开发性,,资源多层次和多方面的异构性,,系统状态的不确定性,,平安,,和现有分布的空间信息系统的结合,,多域的平安问题,,挑战,,如何将网格技术和传统的技术相互结合,,Grid 和传统数据库管理,,网格和目前流行企业中间件,,网格和其它……,,应用的使用模式,,社会和体制障碍,,人们的思想障碍,,网格的市场在什么地方？究竟有多大？如何到达和开发？,,目前的成功在科学计算领域－eScience,,互联网效劳提供方,,,,,,,,,效劳网格,,Virtualization of services,,Dynamic service provisioning,,Self-healing of services,,Integratable with Enterprise applications,企业间及合作伙伴,,,,,,,,,合作网格,,DOE, UK Grid & DoD,,协同共享,,公用的数据中心,,动态的提供资源,企业内部,,,,,,网格三个阶段,time,共享程度,企业网格,,Toshiba, TI, GM,,Cluster-to-cluster sharing management,,Reliable file transfer & staging,,User account mapping, Firewalls,,Kerboros,1996,2000,2004,2021,引用,,网格技术研究现状,网格技术从支持科学计算为主向市场更大和应用面更宽方向开展,,Data grid、Sensor grid,,Information Grid和Service grid扩展,,重点是在网格软件技术的研究和实现,,网格系统软件为主,,Globus,Avaki,Condor,Unicore,LSF,Sun Grid等,,网格工具软件,,网格编程语言：MPI-G2、效劳综合描绘语言，基于构件技术、WebPortal等。
网格技术研究现状,2002年Grid与web Service技术结合－?体系结构OGSA 〔OGSI〕,,可望成为业界网格系统软件的体系结构标准；,,推动网格技术从科学工程计算领域向商业领域扩展,,网格软件技术虽然不成熟，在一些大型行业领域已进入实际开发运行生产型系统的阶段NASA IPG、 PPDG， TeraGrid(DTF),,Eu-DataGrid， UK Escience,,GIG，Asci Grid，DOE grid,,China national grid,,开展趋势,开放、标准、面向效劳和平台化是网格体系结构的特征,,应用层提供的资源共享、协同工作、非集中控制、非平凡效劳质量、动态功能、开放系统、单一系统映像等共性功能和平安、作业、用户、资源信息等共性的根本管理与根本效劳通过网格系统软件平台提供开展趋势〔续〕,Grid和其它计算机重要技术相融合,,网格应用综合网格技术和其它技术建立而成的,,Grid today,Distributed Computing,Meta Computing,CSCW and other network technologies,Grid tomorrow,P2P & Internet Computing,Web Service,ASPs,Enterprise Computing,,开展趋势〔续〕,,结合网格概念和技术、单机操作系统和目前主流中间件技术，向网格操作系统方向开展,,IBM已经把WebSphere ＋grid当作“Internet operating system〞,,.Net及其未来版本就是微软的Internet操作系统。
Globus目标是成为“分布式计算的Linux〞形成一个网格操作系统平台,,开展趋势〔续〕,,综合软件和硬件技术形成公共信息根底设施资源的综合效劳提供商,,IBM的On demand Computing是机器、存储设备到数据库、网格和中间件的综合效劳提供商；,,SUN Sun/One依托机器、Java、J2EE等支持网格,,HP集中存储、CLUSTER和数据管理支持公用根底设施,,微软依托他人硬件平台，以公共设施方式出租和卖软件效劳而不是卖软件；,,工业界的网格,,2002年10月IBM年投资100亿美元，全面转向“On Demand Computing〞,实质是网格；,,Sun公司公布了它的网格方案和Sun One/1;,,微软、HP、ORCALE等公司开始投资此方面的研究;,,2002年底第一个商业上的游戏网格Butterfly Grid建立，目标是解决许多人同时游戏的技术挑战全球网格论坛：,,国内研究情况,,在1999-2001年期间，863方案支持下，国家高性能计算环境建设——计算网格,,六个城市的8个高性能计算中心通过Internet连接起来,,国防科技大学、中科院网络中心、中国科技大学、清华大学、西安交大、复旦大学、西南交大、华中科技大学等单位构成,,研制网格系统软件和网格应用，支持并行计算的运行,,其开创性的工作为我们今天更大规模的网格研究与建设奠定了根底,,中国高性能计算环境,Chengdu,Nanjing,Hefei,Xi’an,Beijing,Wuhan,Changsha,Shanghai,Gigabit Backbone,Gigabit Backbone,,国内研究情况〔续〕,,国家863“高性能计算机及核心软件〞专项,,聚焦于网格，以建设“高性能网格计算环境〞的关键技术攻关和设备研制为核心；,,制定国内网格标准，参与国际标准制定，培养一批人才,,4TFlop/s高性能计算机,,开发一套具有自主知识产权的网格软件,,中国国家网格China National Grid (CNGrid)试验床,,,国内研究情况〔续〕,建设假设干个大型行业应用网格；,,气象效劳网格、航空制造网格、中国地质调查网格、科学数据网格、新药发现网格、生物信息网格、数字林业网格；,,其它网格工程：,,中国教育科研网格：中国教育部2003年十月份启动，将连接上百所院校,,上海市网格：智能交通等应用,,国家基金委的网格专项：建立跨地域的协同网络科学研究环境,,军队等,,国防科大网格研究,,中国国家网格的负责单位之一,,结点、软件、环境建设〔1999-〕,,中国教育科研网格的主结点,,网格应用：,,中国国家气象网格,,生物信息网格,,空间信息栅格等,,Grid Data Engine系统GridDaen V0.9,,支持计算网格和数据网格;,,效劳网格系统,,Service grid、Agent and grid……….,,,GridDaen：Grid Data Engine的组成,,GridDaen逻辑结构图,,四、看法,,,,看法,,网格计算技术还不成熟，勇于创新，时机很多,,根底理论研究还很薄弱、OGSI还不成熟,,适应网格环境的硬件设施研究非常缺乏,,支持“5E〞网格软件系统和应用工具有待长时间的开发和实践,,突破网格根底设备,,面向网格的高性能计算机,,高速网络,,海量存储设备、大型分布储存系统等,,网格软件关键技术,,动态资源共享,,高可用和可靠性,,按需效劳,,平安,,看法,面向多企业的企业效劳网格是未来的一个商业重点,,Grid service、结合商业技术和Grid技术,,市场需求大，适应面广,,行业应用网格是大规模网格应用部署的突破点,,目前国家网格信息根底设施的建立不成熟,,构造实用示范平台，注意积累,,不应盲目跟踪，特别是行业应用，可以提出自己的框架、协议,,克服泡沫因素,,欢送各位参加 中国网格论坛,中国网格论坛〔China Grid Forum〕,,中国网格论坛数据网格工作组,,该论坛将成为中国网格研究开发者、运行者和用户研讨开展方向、交流技术和经验、制定标准和标准的场所。