网格(Grid) 是20世纪90年代中期发展起来的下一代互联网核心技术。
网格技术的开创者IanFoster将之定义为“在动态、多机构参与的虚拟组织中协同共享资源和求解问题”。
网格是在网络基础之上,基于SOA(备注:面向服务的架构),使用互操作、按需集成等技术手段,将分散在不同地理位置的资源虚拟成为一个有机整体,实现计算、存储、数据、软件和设备等资源的共享,从而大幅提高资源的利用率,使用户获得前所未有的计算和信息能力。
从定义中可以看出,主体是在动态的、多机构参与的虚拟组织;目的是为了协同共享资源或者协同求解问题。
国际网格界致力于网格中间件、网格平台和网格应用建设。
就网格中间件而言,国外著名的网格中间件有Globus Toolkit、UNICORE、Condor、 gLite 等,其中Globus Toolkit 得到了广泛采纳。
就网格平台而言,国际知名的网格平台有TeraGrid、 EGEE、CoreGRID、D-Grid、ApGrid、Grid3、GIG等。美国TeraGrid是由美国国家科学基金会计划资助构建的超大规模开放的科学研究环境。TeraGrid 集成了高性能计算机、数据资源、工具和高端实验设施。目前TeraGrid已经集成了超过每秒750万亿次计算能力、30PB 数据,拥有超过100个面向多种领域的网格应用环境。欧盟e-Science 促成网EGEE ( Enabling Gridsfor E-sciencE),是另一个超大型、面向多种领域的网格计算基础设施。目前已有120多个机构参与,包括分布在48个国家的250个网格站点、68000 个CPU、20PB 数据资源,拥有8000个用户,每天平均处理30000个作业,峰值超过150000 个作业。
就网格应用而言,知名的网格应用系统数以百计,应用领域包括大气科学、林学、海洋科学、环境科学、生物信息学、医学、物理学、天体物理、地球科学、天文学、工程学、社会行为学等。
我国在十五期间有863 支持的中国国家网格(CNGrid, 863-10 主题)和中国空间信息网格(SIG, 863-13 主题)、教育部支持的中国教育科研网格(ChinaGrid)、上海市支持的上海网格(ShanghaiGrid) 等。中国国家网格拥有包括香港地区在内的10个节点,聚合计算能力为每秒18万亿次,目前拥有408个用户和360个应用。中国教育科研网格ChinaGrid连接了20所高校的计算设施,运算能力达每秒3万亿次以上,开发并实现了生物信息、流体力学等五个科学研究领域的网格典型应用。十一五期间,国家对网格支持的力度更大,通过973和863、自然科学基金等途径对网格技术进行了大力支持。973计划有“语义网格的基础理论、模型与方法研究”等,863 计划有“高效能计算机及网格服务环境”、“网格地理信息系统软件及其重大应用”等,国家自然科学基金重大研究计划有“网络计算应用支撑中间件”等项目。
就像云计算可以分为laaS、PaaS 和SaaS三种类型一样,网格计算也可以分为三种类型:计算网格、信息网格和知识网格。
计算网格的目标是提供集成各种计算资源的、虛拟化的计算基础设施。
信息网格的目标是提供一体化的智能信息处理平台,集成各种信息系统和信息资源,消除信息孤岛,使得用户能按需获取集成后的精确信息,即服务点播(Service on Demand)和一步到位的服务(One Click is Enough)。
知识网格回研究一体化的智能知识处理和理解平台,使得用户能方便地发布、处理和获取知识。
由于网格技术非常复杂,必然有一个从不规范到规范化的过程,应该承认差异存在的客观性。虽然网格界从一开始就致力于构造能够实现全面互操作的环境,但由于网格处于信息技术前沿、许多领域尚未定型、已发布的个别规范过于复杂造成易用性差等原因,现有网格系统多针对具体应用采用适用的、个性化的框架设计和实现技术等,造成网格系统之间互操作困难,这也是开放网格论坛OGF ( OpenGrid Forum)提出建立不同网格系统互通机制计划GIN ( Grid Interoperation Now)的原因。从另一个角度看,虽然建立全球统一的网格平台还有很长的路要走,但并不妨碍网格技术在各种具体的应用系统中发挥重要的作用。
网格计算在概念上争论多年,在体系结构上有三次大的改变,在标准规范上花费了大量的人力,所设定的目标又非常远大——要在跨平台、跨组织、跨信任域的极其复杂的异构环境中共享资源和协同解决问题,所要共享的资源也是五花八门一一从高性能计算机、数据库、设备到软件,甚至知识。
我们认为,只要是遵照网格理念,将一定范围内分布的异构资源集成为有机整体,提供资源共享和协同工作服务的平台,均可以认为是网格。