網(wǎng)格計算：為開發(fā)入門人員提供基本概念 
作者：Thomas Myer
1.網(wǎng)格計算是什么？
2.深入研究
3.難題
4.網(wǎng)格計算的現(xiàn)狀

    網(wǎng)格計算是“下一項重要的技術(shù)”，本文的目的是全面概要地介紹幾個關(guān)鍵概念。本文將許多網(wǎng)格計算概念與開發(fā)人員所知道的大量概念（如面向?qū)ο缶幊獭ML 和 Web 服務(wù)）關(guān)聯(lián)起來。作者提供了一個白皮書、文章和書籍的參考書目，您可以在其中找到有關(guān)網(wǎng)格計算的更多信息。
    首先出現(xiàn)的是大型機：當(dāng)時在少數(shù)幾家大公司和大學(xué)實驗室中，只有像神父般深居簡出的工程師們才使用這些巨大而笨重的計算設(shè)備。隨后出現(xiàn)了桌面機器、迷你型和微型計算機，它們?yōu)槿找嬖鲩L的使用計算機的人群提供了在公司和家里進(jìn)行計算的強大能力。
    然后出現(xiàn)了客戶機 - 服務(wù)器以及聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和協(xié)議，從而將所有這些機器都掛鉤在一起，允許它們相互通信。緊接著出現(xiàn)了因特網(wǎng)，它使我們能夠與地球上的任何連網(wǎng)機器進(jìn)行通信并共享文件和數(shù)據(jù)。
    現(xiàn)在，我們正轉(zhuǎn)向下一項重要的技術(shù)：網(wǎng)格計算，它與因特網(wǎng)一樣具有很大的潛力來更改我們做生意的方法。您或許已經(jīng)熟悉了如 Web 服務(wù)、XML 和面向?qū)ο缶幊讨惖募夹g(shù)。網(wǎng)格計算與這些技術(shù)非常相似，只是概念有所不同。
    本文將向您演示這一新生技術(shù)如何借用過去的技術(shù)概念 — 對您來說，不用花很多時間就可以了解網(wǎng)格計算的發(fā)展與 Web 服務(wù)、XML 和其它幾種類似技術(shù)的發(fā)展之間的相似之處。您還將發(fā)現(xiàn)網(wǎng)格服務(wù)及其所在的真正框架與面向?qū)ο缶幊淌侨绱讼嗨啤?br>1.網(wǎng)格計算是什么？
    有時候，告訴您網(wǎng)格計算不是什么會比較容易開始定義它。例如，它不是人工智能，不是某種高級連網(wǎng)技術(shù)。它也不是某種治愈所有的技術(shù)“疾病”的科幻萬能藥。
    如果您把因特網(wǎng)看作通信網(wǎng)絡(luò)，那么網(wǎng)格計算就是計算網(wǎng)絡(luò)：用于合用資產(chǎn)之間協(xié)調(diào)資源共享和問題解決的工具和協(xié)議。這些合用資產(chǎn)被稱為虛擬組織。它們可以分布在世界各地；它們是異構(gòu)的（有些是 PC，有些是服務(wù)器，也許是有些大型機和超級計算機）；在某種程度上是自主的（網(wǎng)格可能訪問不同組織的資源）；而且是臨時的。
    雖然網(wǎng)格計算一直隱匿于理論和研究活動范圍（過去十年一直是這樣），但越來越多的公司正開始求助于它來解決頑固的現(xiàn)實問題。
    請考慮這樣一種情況：大多數(shù) IT 部門都被強迫實現(xiàn)低投入高產(chǎn)出。預(yù)算壓縮了，資源“瘦身”了，并且不是缺乏有技術(shù)的人力資源就是這樣的人要價頗高。更為糟糕的是，大多數(shù)公司管理者都知道他們有極為豐富的空閑計算能力。業(yè)界眾所周知的是，大多數(shù)桌面機器僅使用其容量的 5% 到 10%，大多數(shù)服務(wù)器最多只不過使用 20%。于是，美國公司的許多富人不再考慮購買更多的設(shè)備來完成工作，這一點就不足為奇了。
    這些公司需要的不是更多的資源，而是更有效地使用現(xiàn)有的資源。它們需要一種方法來將所有這些空閑機器都聯(lián)系起來形成一個潛在的勞動池、管理這些資源并提供對數(shù)字運算能力的安全、可靠的訪問。想象一下，如果公司或組織能夠在晚上使用其所有的空閑桌面 PC 來運行內(nèi)存密集型和處理器密集型的任務(wù)，會怎么樣呢？它們會完成得更好更快，可能更快地推向市場，同時削減其 IT 開支。
    網(wǎng)格計算正日益成為一種企業(yè)可以用來從 IT 資源“榨取”更多利潤和生產(chǎn)力的可行技術(shù) — 而且要由您 — 開發(fā)人員和管理員 — 來了解網(wǎng)格計算并將它應(yīng)用于工作中。
2.深入研究
    從開發(fā)人員的觀點來看，網(wǎng)格是由一些虛擬組織通過使用一套公共協(xié)議組成的。這些協(xié)議允許網(wǎng)格用戶和應(yīng)用程序以安全、受控方式運行服務(wù)。
正如前面說明的那樣，虛擬組織可以是一個房間中的幾臺服務(wù)器或桌面 PC，也可以是分散于世界各地通過因特網(wǎng)連接的異類系統(tǒng)“大雜燴”。所有這些系統(tǒng)都能夠一起工作，因為某些協(xié)議控制了連通性、資源分配和管理以及這些資源的協(xié)調(diào)。
    全球網(wǎng)格（Global Grid）論壇正在努力將這些協(xié)議組織在開放網(wǎng)格服務(wù)體系結(jié)構(gòu)（Open Grid Services Architecture，OGSA）下，這個 OGSA 來自基于開放標(biāo)準(zhǔn)的 Web 服務(wù)領(lǐng)域。之所以稱它為體系結(jié)構(gòu)，是因為它主要描述和構(gòu)建一組定義良好的接口，系統(tǒng)根據(jù)這些接口進(jìn)行構(gòu)建，所有接口都基于如 Web 服務(wù)描述語言（Web Services Description Language，WSDL）之類的開放標(biāo)準(zhǔn)。此外，OGSA 建立在從構(gòu)建 Globus Toolkit — 一種很有價值的參考實現(xiàn) — 中獲得的經(jīng)驗之上。
    開放標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議導(dǎo)致了服務(wù)的構(gòu)建，而服務(wù)是網(wǎng)格的核心。為了簡單起見，服務(wù)允許用戶在網(wǎng)格上做事。服務(wù)可以包括：

信息查詢

網(wǎng)絡(luò)帶寬分配

數(shù)據(jù)管理／抽取

處理器請求

管理數(shù)據(jù)會話

平衡工作負(fù)載
    當(dāng)網(wǎng)格專家談到正在運行的個別服務(wù)（例如，信息查詢）時，他們稱之為服務(wù)實例（這種用法類似于面向?qū)ο缶幊讨械念悓嵗?。服?wù)和服務(wù)實例可以是輕量級且短暫的，也可以是需要獲得網(wǎng)格深入而全面的支持的長期任務(wù)。服務(wù)和服務(wù)實例可以是動態(tài)的或交互式的，也可以對它們進(jìn)行批處理。它們可以在預(yù)定時間或任意時間運行。
    好的服務(wù)不只限于它們可以為網(wǎng)格用戶做些什么，而是它們啟用了虛擬化?；诳煽繀f(xié)議的一組好服務(wù)可以隱藏某些請求的復(fù)雜性 —可靠的虛擬化可以將計算轉(zhuǎn)換成一種普遍存在的網(wǎng)格，這種網(wǎng)格更類似于我們當(dāng)前的水電公共設(shè)施。
    考慮這種情況：當(dāng)您將電器電源插頭插入墻上的插座時，您不知道或者不關(guān)心電如何流入該電器，也不知道或不關(guān)心電來自何處。它只是在工作，您訪問該電網(wǎng)格以執(zhí)行任務(wù)（如烤面包或熨燙衣服）。在計算方面，設(shè)想有一天，僅當(dāng)您需要查詢工具時才從網(wǎng)格租借，而不必?fù)?dān)心數(shù)據(jù)庫、瀏覽器和操作系統(tǒng)。
網(wǎng)格技術(shù)的支持者表示在計算能力方面將會出現(xiàn)同樣的事情 — 但它完全是關(guān)于我們?nèi)绾螛?gòu)建允許計算機在網(wǎng)格中進(jìn)行交互的協(xié)議和服務(wù)的。
“網(wǎng)格計算之父”Ian Foster 使用術(shù)語語義來描述 OGSA 定義服務(wù)實例的能力：如何創(chuàng)建并控制它以及如何與之通信等。術(shù)語“語義”的使用取自語言學(xué)和心理學(xué)，它明顯指出網(wǎng)格計算不只是關(guān)于數(shù)據(jù)和處理器及任務(wù)的 —它是關(guān)于上下文和含義的。計算機編程環(huán)境中的語義不只是應(yīng)用計算能力來處理數(shù)據(jù)并推出結(jié)果集。其真正的作用是把問題傳給計算機（或網(wǎng)格），然后獲取該問題的解決方案。
3.難題
    如果您認(rèn)為像網(wǎng)格計算那么復(fù)雜的任何事一定有與之相關(guān)的難題，那么您就對了。首先，網(wǎng)格必須能夠快速確定可以使用與之相連的任何計算機上的哪些資源 — 更重要的是，網(wǎng)格不應(yīng)該因緩慢或舊的系統(tǒng)而陷入困境。避免“最小公分母”問題在技術(shù)“待執(zhí)行”列表上比較重要。
    另一個重要問題與網(wǎng)格技術(shù)明顯無關(guān)，但仍將影響網(wǎng)格的成功部署：使應(yīng)用程序在網(wǎng)格環(huán)境中工作?，F(xiàn)在，大多數(shù)應(yīng)用程序都在服務(wù)器或桌面環(huán)境中工作。一組處理器完成工作。在網(wǎng)格上，可以將工作分配給完成工作所需的那么多系統(tǒng)，每個系統(tǒng)都為該任務(wù)出一份力。然后，將結(jié)果組裝起來并發(fā)回給請求的系統(tǒng)。
    一旦這些應(yīng)用程序都被移植到網(wǎng)格環(huán)境中，您就不得不開始擔(dān)心如何共享、分割、篩選、移動、保護(hù)和管理數(shù)據(jù)了。請求了數(shù)據(jù)的用戶或應(yīng)用程序必需是取回數(shù)據(jù)的唯一實體，而且該用戶或應(yīng)用程序必須可以被理解。
    安全性無疑是極其必要的 — 畢竟，您不會希望任何人都能訪問網(wǎng)格資源。而且，將其系統(tǒng)添加到網(wǎng)格的那些人希望控制哪些人有權(quán)使用其資源以及何時使用。
    可靠性和性能也很重要 — 如果網(wǎng)格不能又快又好地執(zhí)行任務(wù)，那么它的業(yè)務(wù)案例當(dāng)然會減少。
4.網(wǎng)格計算的現(xiàn)狀
    如果您有這樣的印象：網(wǎng)格計算就是 1993年的 Web，那么您就對了。目前有大量的地域正被映射。并正在制定一些堅固的實現(xiàn)基礎(chǔ)。然而，大量的網(wǎng)格計算還有待去發(fā)現(xiàn)，許多小組正將它們的注意力轉(zhuǎn)向新興的開放標(biāo)準(zhǔn)。在許多方面，有關(guān)網(wǎng)格服務(wù)的討論類似于二十世紀(jì)九十年代中期的因特網(wǎng)和 XML 標(biāo)準(zhǔn)的討論。

參考資料

以下是一個適用于初學(xué)者的白皮書、書籍和文章列表，您可以通過閱讀它們來了解有關(guān)網(wǎng)格計算的更多信息。您有自己喜愛的列表嗎？請給我發(fā)電子郵件。

Anatomy of the Grid。該白皮書是由 Ian Foster、Carl Kesselman 和 Steven Tuecke 合寫的，它定義了網(wǎng)格計算的領(lǐng)域。正如其標(biāo)題暗示的那樣，這三位作者花了一些時間來命名網(wǎng)格的所有組成部分并定義它們做些什么。他們的關(guān)注點在網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)上。

Physiology of the Grid。該白皮書是由 Ian Foster、Carl Kesselman、Jeffrey Nick 和 Steven Tuecke 合寫的，它說明了如何將網(wǎng)格計算應(yīng)用于 Web 服務(wù)環(huán)境。該白皮書更詳細(xì)地描述了 OGSA 和網(wǎng)格語義（即服務(wù)）。它與白皮書“Anatomy of the Grid”一起相當(dāng)詳細(xì)地概述了（雖然有少量理論）網(wǎng)格計算領(lǐng)域。

全球網(wǎng)格論壇（Global Grid Forum）（http://www.）是由致力于網(wǎng)格計算的研究員和從業(yè)人員組成的社區(qū)發(fā)起的，許多工作組正在制定技術(shù)規(guī)范、記錄用戶經(jīng)驗并編寫實現(xiàn)指南。請參閱 http://www./home.php?div=atwork 上的 GGF@WORK，以獲取工作組列表，該列表包括了開放網(wǎng)格服務(wù)體系結(jié)構(gòu)（OGSA）工作組（http://www./ogsa-wg/"）。

The Globus Toolkit：Globus 是一種用于構(gòu)建計算網(wǎng)格的開放體系結(jié)構(gòu)、開放標(biāo)準(zhǔn)工具。它被廣泛地引用為可靠的參考實現(xiàn)，使您熟悉構(gòu)建、部署和管理網(wǎng)格領(lǐng)域。另請查看 Globus FAQ。

Ian Foster 撰寫了“The Grid: Computing without Bounds”（2003 年 4 月，Scientific American）。該文章是外行、科學(xué)家及類似的技術(shù)人員的極好讀本。Ian干了一項驚人的事情，他使網(wǎng)格計算的大多數(shù)抽象部分變得切實可行，使它們活躍起來。他還簡要概述了網(wǎng)格計算的未來，以及它可以為我們做生意的辦法帶來多少改變。

IBM VP Wladasky-Berger explains Grid Computing。該文章很好地概述了網(wǎng)格計算及 IBM 在其中的角色。他討論了新興的標(biāo)準(zhǔn)和對更寬的帶寬的訪問如何使在商業(yè)上可行的網(wǎng)格計算比大多數(shù)人所認(rèn)為的更接近于實現(xiàn)。

Fundamentals of Grid Computing。這是一本簡短的 IBM 紅皮書，它從技術(shù)上簡明地概述了網(wǎng)格計算。

由 Fran Berman、Geoffrey Fox 和 Tony Hey 共同編輯的 Grid Computing: Making the Global Infrastructure a Reality。由 Wiley 于 2003 年 3 月出版。這本大部頭的書共 1000 多頁，它包含了從各種科學(xué)與技術(shù)角度研究網(wǎng)格計算的文章和評論，其中包括：網(wǎng)格的歷史、語義網(wǎng)格、網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)的概述、網(wǎng)格部署模型、OGSA 和對等網(wǎng)格數(shù)據(jù)庫等許多內(nèi)容?？梢栽?amazon.com 的 http://www.amazon.com/exec/obidos/asin/0470853190/ 上找到它。

10 Emerging Technologies that will Change the World。Technology Review 將網(wǎng)格計算指定為將改變世界的十項技術(shù)之一。該文章包含了 Ian Foster 和 Carl Kesselman 的照片。

Grid-dy Determination：當(dāng)公司需要許多 CPU 周期來完成它們的工作時，網(wǎng)格計算顯然是可行的方法。該書提供了一些網(wǎng)格計算舉足輕重的現(xiàn)實案例：在線游戲、金融數(shù)字運算、基因組研究以及航空航天等。

關(guān)于作者:Thomas Myer 是 Triple Dog Dare Media（這是位于美國奧斯汀的 Web 應(yīng)用程序開發(fā)組）的共同創(chuàng)始人之一。Triple Dog Dare Media 專門為中小型企業(yè)提供內(nèi)容管理解決方案、電子商務(wù)系統(tǒng)和 Web 服務(wù)部署。您可以通過 tom@tripledogdaremedia.com 與 Thomas Myer 聯(lián)系。