對於網格的認識與理解，現在已經不局限於計算了，它的價值已經延伸到了計算應用領域的不斷擴展和豐富。今天，我們就網格計算應用領域的發展和未來前景進行一下探討。 以前，我們談起網格的時候，總把它想得像電力網一樣，「插上插頭」就能源源不斷地獲得計算能力。現在，網格早已遠遠超出了計算的範疇。除了計算網格外，數據網格、儀器網格、虛擬現實網格、服務網格、信息網格、知識網格等，將網格應用擴展到方方面面。網格的應用領域主要有五個方面：分佈式超級計算、分佈式儀器系統、數據密集型計算、遠程沉浸和信息集成，他們所呈現的特點和發展方如下： 分佈式超級計算 分佈式超級計算(Distributed Supercomputing)是指將分佈在不同地點的超級計算機用高速網絡連接起來，並用網格中間件軟件「粘合」起來，形成比單台超級計算機強大得多的計算平台。事實上，網格的最初設計目標主要就是要滿足更大規模的計算需求，Globus正是從這類應用起家的。在這個領域有兩個應用引人關註： 第一個是軍事仿真項目SF Express，它將大型軍事仿真任務分解到分佈式環境中運行，在場景分發、資源配置、資源管理、信息服務、日誌服務、監視和容錯等方面，都利用了Globus Toolkit的動態管理功能。 第二個應用稱作數字相對論，它利用網格求解愛因斯坦相對論方程並模擬出天體的運動規律。該項目使用了4台超級計算機，並採用了許多措施來優化分佈式計算的整體性能，運行效率由優化前的15%，提升到了優化後的63%。 分佈式儀器系統 分佈式儀器系統（Distributed Instrumentation System）是指用網格管理分佈在各地的貴重儀器系統，提供遠程訪問儀器設備的手段，來提高儀器的利用率，方便用戶的使用。在網格出現之前，人們就試圖通過網絡訪問一些儀器設備或儀器數據，但當時的軟硬件環境還不成熟，只能實現一些低要求應用。而網格將分佈式儀器系統變成了一個非常易於管理和有彈性的系統。這個領域有代表性的是美國能源部支持的XPort項目。它基於Globus，能提供遠程儀器使用規劃、儀器操作、數據獲取、篩選和分析等功能，它明顯地簡化了巨型分子晶體結構的設計和實施。科技工作者只要用郵包把晶體快遞給儀器所在地，就可以在自己的實驗室中獲取到晶體內部結構的可視化圖像。 數據密集型計算 數據密集型計算(Data Intensive Computing)對應的數據網格更側重於數據的存貯、傳輸和處理。在這個領域獨佔鰲頭的項目是歐洲原子能研究機構CERN所開展的數據網格DataGrid項目，它的目標是處理2005年建成的大型強子對撞機源源不斷產生的PB/s量級實驗數據。 遠程沉浸 遠程沉浸(Tele-immersion)是一種特殊的網絡化虛擬現實環境。這個環境可以是對現實或歷史的逼真反映，可以是對高性能計算結果或數據庫的可視化，也可以是個純粹虛構的空間。「沉浸」的意思是人可以完全融入其中：各地的參與者通過網絡聚在同一個虛擬空間裡，既可以隨意漫遊，又可以相互溝通，還可以與虛擬環境交互，使之發生改變。目前，已經開發出幾十個遠程沉浸應用，包括虛擬歷史博物館、協同學習環境等。更重要的是，它將「人/機交互」模式擴展成為「人/機/人協作」模式，不僅提供協同環境，還將對數據庫的實時訪問、數據挖掘、高性能計算等集成了進來，為科技工作者提供了一種嶄新的協同研究模式。 信息集成 網格最早是以集成異構計算平台的身份出現，接著跨入分佈式海量數據處理領域，自然而然地，網格將在信息集成領域一展身手。所謂的信息網格，就是要通過統一的信息交換架構和大量的中間件，向用戶提供「信息隨手可得」式的服務。 信息網格研究的中心問題有如何描述信息、存儲信息、發佈信息和查找信息；如何將異構平台、不同格式、不同表述方式的信息進行轉換，實現信息的無障礙交換；如何充分利用現有網絡技術，如HTTP、XML、WSDL、UDDI、SOAP等，構成一個完整的服務鏈；信息的語義表示，即如何賦予信息以內涵，以及如何避免信息的二義性；如何對信息加密，防止信息洩露，等等。 網格信息集成將更多地用在商業上。網格將使分佈在世界各地的應用程序和各種信息，能夠進行無縫融合和溝通，從而形成嶄新的商業機會。例如，對於一位想到美國旅行的人來說，他需要辦理各種手續，如護照、簽證、機票、酒店、地面交通等。如果所有的服務設施都把它們的服務通過網格發佈出來了的話，就可以讓程序自動為其辦理手續和安排行程了。 網格應用分析 早期的網格應用是架構在五層沙漏模型上的，主要是針對科學計算應用，僅限於學術界的話題。當時，科學家們設想把網格變得像電力網一樣，只要「插上插頭」就能使用前所未有的計算能力。然而，經過幾年的實踐，證明這些設想在目前階段尚不現實。 實際上，構建通用的計算網格是比較困難的。因為很多應用是通信密集型的，子任務之間有頻繁的通信，而遠程的網絡帶寬遠不及系統區域網和局域網內的帶寬，這就是用大規模網格計算的效果，可能還不及使用規模小得多的集群計算的原因。從長遠來看，帶寬的問題終將得到解決，因為網絡帶寬每9個月就會增長1倍，比每18個月增長1倍的處理器提升速度還快。不過，即使帶寬的問題解決了，通信延遲的影響也不可小視。因為網絡速度的上限是光速，而光速每秒鐘為30萬公里，傳送3000公里就需要10毫秒，這種延遲比集群內部微秒量級的延遲要大得多。看來，即便將來網格能夠提供像電力一樣的計算服務，還是需要針對應用程序的特性作專門優化，以盡可能地減少通信延遲帶來的巨大影響。 網格的「出路」 對於科學計算而言，建議使用「網格計算池」模式。「網格計算池」將計算網格限定為三點。 計算資源共享（N台本地或異地高性能計算機加入這個系統中）。數學分析表明，這可以明顯地提高資源的利用率和服務質量。 不把一個任務分解成M個子任務，而只是安排在其中一台合適的機器上運行。事實上，現在只有極少的任務是任何單台高性能計算機都無法處理的。這條限定可以在避免分解任務的複雜性的同時，降低用戶使用高性能計算的門檻。更重要的是，它可以避免任務子模塊之間頻繁通信造成性能下降。 通過Web提交任務和查看結果。這可以方便用戶訪問高性能計算機：用戶不必出差，不必到實驗室排隊，在家中就可以24小時提交和運行任務。一般來說，提交任務和返回結果的通信量，相比計算時的內部通信量要小得多。 網格進入商用化 信息集成（如信息網格、服務網格、知識網格等）將是最近幾年網格最可能流行起來的應用方向。2002年2月20日，Globus聯盟和IBM在全球網格論壇上發佈了開放性網格服務架構OGSA（Open Grid Services Architecture）及其詳細規範OGSI（Open Grid Services Infrastructure），把Globus標準與支持商用的Web Services的標準結合起來。2004年1月20日，Globus聯盟、IBM和HP等又聯合發佈了新的網格標準草案WSRF（Web Services Resource Framework），乾脆把OGSI轉換成了6個用於擴展Web Services的規範。這時，網格服務已經與Web服務徹底融為一體了。這標誌著網格已經調整好方向，將信息集成作為第一目標了。這一步，標誌著網格商用化的時代已經來臨。 此外，數據網格也將會產生成功的應用模式。Globus目前已經提供或即將提供一些基本的數據網格功能，如數據高速傳輸、數據複製、數據複製的選擇、元數據管理等。 其實，在Globus之前，就已經有一些成功的分佈式海量數據管理系統，如存儲資源代理系統SRB、高性能存儲系統HPSS和分佈式並行存儲系統DPSS等。SRB為用戶提供了一個訪問文件系統、檔案系統、數據庫系統等多種異構存儲系統的統一接口，屏蔽了存儲系統的異構特性，支持廣域網絡環境下多種數據源的訪問，已經被幾十家單位使用。HPSS項目早就在1993年就開始了，是一個層次化的存儲系統，其目標是讓海量數據能夠在網絡化存儲、高性能計算機、海量數據庫之間快速傳遞。HPSS也已經有不少的用戶，將來像SRB、HPSS這樣的系統，都會提供類似數據網格的標準接口。可以預見，Internet已經變成了一個數據海洋，對這種能將分佈、異構、海量的數據集成起來的數據網格會有大量需求。 在1994年秋季舉辦的COMDEX大會上，比爾·蓋茨曾經預言，2005年將實現「信息隨手可得」的目標。2004年第3季度，基於新標準WSRF的網格平台Globus Toolkit 4.0將面世。可以想像，到了2005年，會出現大量融Web Services和網格服務為一體的新型服務出現，讓計算機跨越時間和空間的限制，自動獲取和處理信息成為現實。從這個意義上講，比爾·蓋茨的預言是極其準確的，正如他在上個世紀70年代就預測到PC機將佔據每個人的桌面一樣。 大部分文章摘自網上，如有侵犯您的權益請來信告知，我們會第一時間進行處理，謝謝!
