格计算的应用及发展前景徐昌虎

2005届本科毕业论文网格计算的应用及发展前景专业方向：计算机科学与技术设计者：徐昌虎指导老师：李颖中国人民解放军防化指挥工程学院2009年4月26日目录摘要..................................................1前言..................................................31网格的解释..........................................31.1网格的定义.........................................31.2网格计算的分类.....................................41.3主要组成部分.......................................41.4网格计算的标准.....................................42网格计算的应用.......................................52.1学科研究...........................................52.2企业信息处理.......................................72.3电子政务...........................................72.4个人娱乐...........................................83网格计算的发展前景...................................9结论.................................................11致谢.................................................11参考文献.............................................11防化指挥工程学院本科毕业论文1网格计算的应用及发展前景摘要随着计算机技术的不断发展，人们对计算机服务的要求越来越高，使其在各个领域的应用也不断出现。现代社会由于大规模的科学和工程计算的需求，迫使计算机必须不断地提高其运算速度和存储容量。计算机的发展历史表明，为了达到更好的处理性能，除了必须提高系统的硬件的速度外，系统的结构也必须不断改进，特别是当元器件的速度达到极限时，后者将变成焦点问题。于是，超级并行机已经成为复杂科学计算领域的主宰。但以超级计算机为中心的计算模式存在明显的不足，而且目前正在经受挑战。超级计算机虽然是一台处理能力强大的“巨无霸”，但它的造价极其昂贵，通常只有一些国家级的部门，如航天、军事、气象等部门才有能力配置这样的设备。而随着人们在日常工作遇到的商业计算越来越复杂，人们迫切需要数据处理能力更强大的计算机，而超级计算机的价格显然阻止了它进入普通人的工作领域。于是，人们开始寻找一种造价低廉而数据处理能力超强的计算模式，最终科学家们经过努力找到了答案——GridComputing（网格计算）。网格计算给互联网带来了新的活力，它是一种新型的分布计算技术，致力于解决复杂度很高的新应用问题。文章论述了网格计算的发展概况、在科学领域的应用范围、网格服务的特点以及在未来网络市场中的发展潜力。关键词：数据库；浮点运算；虚拟化；资源共享；网格计算的应用区域AbstractWiththecontinuousdevelopmentofcomputertechnology,computerservicesfortheincreasinglyhighdemandfortheminvariousfieldsofapplicationscontinuetoemerge.Modernsocietyasaresultoflarge-scalescientificandengineeringcomputingneeds,forcingthecomputermustconstantlyimprovetheircomputingspeedandstorage防化指挥工程学院本科毕业论文2capacity.Historyhasshownthatthedevelopmentofthecomputer,inordertoachievebetterperformance,inadditiontotheneedtoimprovethespeedofthehardware,thesystemmustcontinuetoimprovethestructure,especiallywhenthecomponentsofthespeedlimit,thelatterwillbecomethefocalpoint.Thus,thesuper-parallelcomputerhasbecomeacomplexareaofscientificcomputingisthekey.However,supercomputer-centeredmodeloftheexistenceofobviousdeficiencies,andiscurrentlybeingsubjectedtochallenge.Althoughsupercomputerprocessingpowerisapowerfulgiant,butitscostisextremelyexpensiveandusuallyonlyanumberofnationaldepartments,suchasaerospace,military,meteorologicalandotherdepartmentshavetheabilitytoconfiguresuchadevice.Aspeopleencounterintheirdailyworkmoreandmorecomplexbusinesscomputing,itistheurgentneedfordata-processingcapacityofmorepowerfulcomputers,andobviouslythepriceofsupercomputerstostopitsworkinthefieldofaccesstoordinarypeople.Thus,peoplebegantofindalowcostandsuperiordataprocessingabilitytomodel,andultimatelythroughtheeffortsofscientiststofindtheanswer-GridComputing(Gridcomputing).GridcomputingtotheInternethasbroughtnewvitality,itisanewtypeofdistributedcomputingtechnology,ahighdegreeofcommitmenttoaddressthecomplexissueofnewapplications.Thisarticlediscussesthedevelopmentofgridcomputing,inthescopeoftheapplicationofscience,thecharacteristicsofgridservicesandnetworksinthefuturemarketpotentialfordevelopmentKeywords：database;floating-pointoperations;virtualization;resourcesharing;theapplicationofgridcomputingregional防化指挥工程学院本科毕业论文3前言近年来，随着计算机计算能力的迅速增长，互联网络的普及和高速网络成本的大幅度降低以及传统计算方式和计算机的使用方式的改变，网格计算已经逐渐成为超级计算发展的一个重要趋势。网格计算是一个崭新而重要的研究领域，它以大粒度资源共享，高性能计算和创新性应用为主要特征，必将成为21世纪经济发展的重要推动力。1网格的解释1.1网格的定义网格（grid）是一个集成的计算与资源环境，或者说是一个计算资源池。网格也是一种先进的计算基础设施（AdvancedComputationalInfrastructure，简称ACI），用于研究与工程应用相结合的项目，学科领域涉及超级计算技术、网络技术、数据库技术、中间件技术、并行算法和各种计算科学研究与应用技术，是一个综合性的跨学科高技术研究课题。网格是借鉴电力网（electricpowergrid）的概念出来的，网格的最终目的是希望用户在使用网格的计算能力时，就如同现在使用电力一样方便简单。简单地讲，网格是把整个网络整合成一台巨大的超级计算机，实现计算资源、存储资源、数据资源、信息资源、知识资源、专家资源的全面共享。网格的变化，可谓日新月异，相应的网格的标准、框架、实施和相应应用也飞速向前发展。现在，网格计算的应用情形也正如web服务的早期情况，又或者是XML，表面上看来是缓慢发展，但是，一旦出现统一的标准和工具，将会出现爆炸式的发展。网格计算是一项逐渐形成的技术，不同的人会给出不同的定义。实际上，网格计算的定义很简单：使用网格计算技术，可以将一组服务器、存储系统和网络组合成一套大的系统，并提供高质量的服务。对终端用户或者应用，网格计算象一个巨大的虚拟计算系统。再进一步的分析，网格技术允许组织、使用无数的计算机共享计算资源，来解决问题。被解决的问题可能会涉及到数据处理、网络或者数据存储。这个防化指挥工程学院本科毕业论文4由网格技术结合在一起的系统，可能是在同一个房间，也可能是分布在世界各地，运行在不同的硬件平台，不同的操作系统，隶属于不同的组织。基本的思想是赋予某些用户执行一些特定的任务，网格技术将平衡这些巨大的IT资源，来完成任务。本质上，所有的网格用户使用一个巨大的虚拟系统工作。这听起来，非常的美好，但问题是如何让它们成为现实，这需要标准，开放的，目标统一的协议和接口。现在标准正在制定中，并逐渐的显现出来。反过来讲，为什么集群，连接存储设备的网络，科学的设施，网络不是网格呢？这其中的每一个都可能是网格的重要的组成部分，但他自己，却不能建立网格。1.2网格计算的分类有下面几种网格类型a）计算网格，这些机器将处理数据，及其他繁重的工作。b）抽取网格，一般情况下是从空闲的服务器和台式机上抽取CPU时间片，用作资源密集型的任务。c）数据网格，为某一组织的数据知识库提供统一的接口，通过接口，可以查询、管理和保护数据。1.3主要组成部分网格计算的主要组成部分包括以下内容：a）安全，这是必需的，只有合法的网格用户才能接触、使用网格的资源b）数据管理，包括数据的传输、清理、打包和处理c）资源管理，完成各项任务需要的资源，网格需要清楚的了解d）信息服务，用户和应用提供有效的查询网格提供服务。1.4网格计算的标准架构，网格计算的架构是有OGSA（OpenGridServicesArchitecture）防化指挥工程学院本科毕业论文5定义的，并通过GGF（GlobalGridForum）开发实施。OGSA定义什么是网格服务，统一的结构和网格环境可提供的服务。网格的主要目的是对资源进行虚拟化来解决问题。网格计算用来访问的资源主要包括（但不局限于）以下内容：计算/处理能力。数据存储/网络文件系统。通信和带宽。应用程序软件。由于真正构建网格的概念也还比较新，因此另外一种好的描述网格的方法就是解释清楚网格不是什么。以下都不是网格：集群网络附加存储设备科学设施网络2网格计算的应用网格技术凭借其独特的计算力联合和分布式计算模式，在学科研究、企业信息处理、电子政务、个人娱乐方面拥有广泛的应用前景。2.1学科研究网格计算可以在以下几个方面得到广泛应用：分布式超级计算。网