什么是網(wǎng)格技術(shù)

何謂網(wǎng)格？簡單而言，網(wǎng)格即將整個(gè)互連網(wǎng)整合成一臺(tái)巨大的超級(jí)計(jì)算機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)計(jì)算資源、存儲(chǔ)資源、數(shù)據(jù)資源、信息資源、知識(shí)資源、專家資源的全面共享。當(dāng)然，也可以構(gòu)造地區(qū)性網(wǎng)格、企事業(yè)機(jī)構(gòu)內(nèi)部網(wǎng)格、局域網(wǎng)網(wǎng)格，甚至家庭和個(gè)人網(wǎng)格。網(wǎng)格的根本特征和關(guān)鍵并不一定是其規(guī)模，而是資源的共享。

網(wǎng)格具有新技術(shù)的兩個(gè)特征：第一，不同的群體對(duì)其使用不同的稱謂；第二，網(wǎng)格的精確含義和內(nèi)容尚未確定，仍在不斷變化。網(wǎng)格是一種新興的技術(shù)，正處在不斷發(fā)展和變化當(dāng)中，因而網(wǎng)格尚未有精確的定義和內(nèi)容定位。但可以簡單地說，網(wǎng)格是一種信息社會(huì)的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，它將實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)上所有資源的互聯(lián)互通，包括計(jì)算資源、存儲(chǔ)資源、通信資源、軟件資源、信息資源、知識(shí)資源等。網(wǎng)格將連通一個(gè)個(gè)信息和資源孤島，讓人們的工作和生活變得更方便。

最“正宗”的網(wǎng)格研究，來源于美國聯(lián)邦政府過去十年資助的高性能計(jì)算科研項(xiàng)目。這類研究使用的名詞就是“網(wǎng)格”（Grid）或“計(jì)算網(wǎng)格”。此類研究的目標(biāo)是將跨地域的多臺(tái)高性能計(jì)算機(jī)、大型數(shù)據(jù)庫、貴重科研設(shè)備、通信設(shè)備、可視化設(shè)備和各種傳感器等等，整合成一個(gè)巨大的超級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，以支持科學(xué)計(jì)算和科學(xué)研究。此方面的代表性研究工作包括美國國家科學(xué)基金會(huì)資助的NPACI、國家技術(shù)網(wǎng)格、分布萬億次級(jí)計(jì)算設(shè)備、美國宇航總署的IDG、美國能源部的ASCI Grid，以及歐盟的Data Grid等等。

另外也有一些人將網(wǎng)格看作未來的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。中國科學(xué)院計(jì)算所所長李國杰院士認(rèn)為，網(wǎng)格實(shí)際上是繼傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)、Web之后的第三個(gè)大浪潮，可以稱之為“第三代互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用”。簡單而言，傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)硬件的連通，Web實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)頁的連通，而網(wǎng)格則試圖實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)上包括計(jì)算資源、存儲(chǔ)資源、通信資源、軟件資源、信息資源、知識(shí)資源等等的全面聯(lián)通。還有一類研究的側(cè)重點(diǎn)是智能信息處理，它與網(wǎng)格研究的共同點(diǎn)是如何消除信息孤島和知識(shí)孤島，實(shí)現(xiàn)信息資源和知識(shí)資源的智能共享。這方面研究常見的名詞包括語義網(wǎng)、知識(shí)管理、知識(shí)本體、智能主體、信息網(wǎng)格、知識(shí)網(wǎng)格、一體化智能信息平臺(tái)等等。

而企業(yè)界對(duì)網(wǎng)格的描述則更加豐富多彩，如內(nèi)容分發(fā)、服務(wù)分發(fā)、電子服務(wù)、實(shí)時(shí)企業(yè)計(jì)算、分布式計(jì)算、萬維網(wǎng)服務(wù)等等。這些技術(shù)的共同點(diǎn)之一，便是將互聯(lián)網(wǎng)上的資源整合為一臺(tái)超級(jí)服務(wù)器，有效地提供內(nèi)容服務(wù)、計(jì)算服務(wù)、存儲(chǔ)服務(wù)、交易服務(wù)等等。另一個(gè)共同點(diǎn)，是這些技術(shù)都盡量利用現(xiàn)有的Internet/Web技術(shù)。

我國網(wǎng)絡(luò)研究的現(xiàn)狀以及建議：網(wǎng)格計(jì)算的例子。如同螞蟻搬山，網(wǎng)格技術(shù)理念將會(huì)使原來只有極少部門使用的超大功能處理的計(jì)算機(jī)變得更普通，而且充分利用世界上的閑置電腦資源，提升計(jì)算機(jī)的處理能力，體現(xiàn)集體力量辦大事的功效；其次作為網(wǎng)格部落的一部分還可以共享其他人的信息資源，利用網(wǎng)格這個(gè)整體的超大計(jì)算能力來解決問題。如何將這種技術(shù)應(yīng)用到教育中呢？教育更需要資源信息的共享，要讓教育也搭上網(wǎng)格的快速列車。

“如果說Internet 是將計(jì)算機(jī)連起來、Web是將信息互聯(lián)起來的話，網(wǎng)格則是將分散的計(jì)算機(jī)信息和各種服務(wù)給揉起來。” 在3月19日～21日舉行的“2004中國國際教育科技博覽會(huì)”上，北京大學(xué)信息學(xué)院副院長李曉明在談到Internet、Web和網(wǎng)格的最大區(qū)別時(shí)談到，“揉起來不同于連起來，揉起來是指用戶在利用網(wǎng)格上提供的各種服務(wù)時(shí)，根本不需要關(guān)心到底是哪一臺(tái)計(jì)算機(jī)提供的，用戶也感覺不到這種計(jì)算資源的分散性，網(wǎng)格將無序資源有序化了。”

什么是網(wǎng)格服務(wù)呢？如果把透明、共享的服務(wù)當(dāng)做網(wǎng)格的基本特征的話，可能說搜索引擎就是網(wǎng)格服務(wù)的初級(jí)階段。搜索引擎是網(wǎng)格服務(wù)的雛形，它體現(xiàn)的就是用戶只需要知道自己想要查什么；但不需要記住巨量的網(wǎng)址，也不需要知道搜索引擎內(nèi)核是如何運(yùn)作的。

對(duì)于建設(shè)網(wǎng)格的內(nèi)涵，李曉明提出了兩種考慮思路。一種角度是自下向上的，即利用和參考國際上的發(fā)展趨勢(shì)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，開發(fā)基礎(chǔ)軟件，在這些基礎(chǔ)軟件之上鼓勵(lì)推動(dòng)各種應(yīng)用。另一種角度是自上向下的。即先識(shí)別合適的應(yīng)用，拿來研發(fā)有針對(duì)性的軟件，在應(yīng)用中再將網(wǎng)格技術(shù)推廣。當(dāng)然，也可將這兩種方法結(jié)合起來，綜合考慮。

從新技術(shù)對(duì)人類社會(huì)的影響來講，由Internet轉(zhuǎn)型到Web的發(fā)展一方面使用戶數(shù)從百萬量級(jí)增長到上億量級(jí)；另一方面使應(yīng)用范圍從科學(xué)教育階段覆蓋到社會(huì)各階層。而由Web轉(zhuǎn)型到網(wǎng)格，其影響力則是由以信息共享或交流等為主的表層應(yīng)用向高效協(xié)作、決策支持為主的深度應(yīng)用過渡；從便于交流為主的應(yīng)用轉(zhuǎn)到以綜合能力為主的應(yīng)用。例如大學(xué)課程在線的網(wǎng)格應(yīng)用。這個(gè)項(xiàng)目看起來是一個(gè)很簡單的視頻點(diǎn)播網(wǎng)站服務(wù)。但由于應(yīng)用后臺(tái)采用了網(wǎng)格技術(shù)，使其同時(shí)在線用戶的支持能力大大增強(qiáng)。沒有網(wǎng)格技術(shù)之前，其支持的同時(shí)在線用戶數(shù)只有100人，而使用網(wǎng)格技術(shù)之后，同時(shí)在線用戶數(shù)則可達(dá)到1000人。

網(wǎng)格技術(shù)憑借其獨(dú)特的計(jì)算力聯(lián)合和分布式計(jì)算模式，在學(xué)科研究、企業(yè)信息處理、電子政務(wù)、個(gè)人娛樂方面擁有廣泛的應(yīng)用前景。
　　“眾人拾柴火焰高”，中國的這句老話成了網(wǎng)格計(jì)算出現(xiàn)并蓬勃發(fā)展的最好注腳。網(wǎng)格計(jì)算利用分布式計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)處理大計(jì)算量任務(wù)，可以最大限度地利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算力，而不必為增加信息處理能力而添置新的設(shè)備；通過租用網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算力，我們可以實(shí)現(xiàn)許多以前因?yàn)橛?jì)算力不夠，或者因?yàn)樵黾佑?jì)算力導(dǎo)致成本過高的商業(yè)應(yīng)用。
　　對(duì)于一項(xiàng)技術(shù)來說，其出發(fā)點(diǎn)和落腳點(diǎn)都應(yīng)該指向應(yīng)用。以應(yīng)用推動(dòng)網(wǎng)格發(fā)展也是我們國家發(fā)展網(wǎng)格技術(shù)的一個(gè)指導(dǎo)思路。事實(shí)上，網(wǎng)格技術(shù)的應(yīng)用離我們的生活并不遙遠(yuǎn)，在我們社會(huì)生活的各個(gè)領(lǐng)域、各個(gè)層面都活躍著網(wǎng)格技術(shù)的身影。
　　應(yīng)用之一：學(xué)科研究 現(xiàn)在科學(xué)研究的問題空前復(fù)雜化，而學(xué)科研究所需要的運(yùn)算資源常常是捉襟見肘。復(fù)雜科學(xué)領(lǐng)域的計(jì)算通常以超級(jí)計(jì)算機(jī)作為數(shù)據(jù)處理中心，超級(jí)計(jì)算機(jī)雖然處理能力強(qiáng)大，但是其本身的造價(jià)極其高昂，并不是所有的研究機(jī)構(gòu)都有能力配備。網(wǎng)格技術(shù)的出現(xiàn)，最大程度地提高了現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)計(jì)算資源的利用率。目前，利用網(wǎng)格提高現(xiàn)有資源利用率主要有兩種辦法。 一是利用網(wǎng)格技術(shù)可以將各個(gè)實(shí)驗(yàn)室的超級(jí)計(jì)算機(jī)連接起來，形成一個(gè)“強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合”的超級(jí)信息處理中心。另外一種方式就是通過互聯(lián)網(wǎng)，利用互聯(lián)網(wǎng)個(gè)人用戶的閑置計(jì)算機(jī)，進(jìn)行科學(xué)研究。

　　應(yīng)用之二：企業(yè)信息處理 今年5月底，IBM推出一個(gè)新的計(jì)劃，該計(jì)劃稱，為幫助軟件廠商開發(fā)新的應(yīng)用程序，并測試現(xiàn)有的應(yīng)用程序，IBM為這些軟件廠商提供IBM網(wǎng)格運(yùn)算服務(wù)器的免費(fèi)存取權(quán)。擁有免費(fèi)存取權(quán)的軟件開發(fā)人員可以利用IBM網(wǎng)格服務(wù)器的強(qiáng)大運(yùn)算資源，快速完成新開發(fā)的軟件所必需的調(diào)試及模擬運(yùn)算，從而縮短程序從開發(fā)到應(yīng)用的周期，提高軟件的開發(fā)速度。 當(dāng)然，這只是網(wǎng)格計(jì)算力出租的一個(gè)例子。實(shí)際上，網(wǎng)格所能做的比我們想象的還要多。網(wǎng)格專家為我們描繪的是這樣的一幅畫面：等網(wǎng)格的觸角深及到互聯(lián)網(wǎng)的每一個(gè)角落時(shí)，我們從互聯(lián)網(wǎng)獲得網(wǎng)格的運(yùn)算資源就會(huì)像我們從電網(wǎng)上獲取電力那么簡單，我們只需要支付少量費(fèi)用，就可以租用這臺(tái)“超級(jí)信息處理中心”為我們工作。這對(duì)于信息處理需求大的企業(yè)來講，無疑是個(gè)福音。現(xiàn)在很多企業(yè)為了保證其業(yè)務(wù)不間斷地運(yùn)轉(zhuǎn)，大多部署了價(jià)格不菲的大型IT系統(tǒng)，這些IT設(shè)備除了在少數(shù)的業(yè)務(wù)高峰時(shí)間可以得到充分利用外，大部分時(shí)間都是閑置的，這些閑置資源無疑導(dǎo)致了企業(yè)運(yùn)行成本的增加。一個(gè)強(qiáng)大的可租用虛擬系統(tǒng)，可以讓用戶完成以前難以承擔(dān)的任務(wù)，其生產(chǎn)成本卻不會(huì)有明顯的增長。 　

應(yīng)用之三：電子政務(wù) 網(wǎng)格技術(shù)可以整合和管理分散在各部門的信息化資源，實(shí)現(xiàn)各個(gè)政府部門之間數(shù)據(jù)的無縫交換，消除“信息孤島”，打破電子政務(wù)資源共享的瓶頸；另一方面，網(wǎng)格技術(shù)的分布式工作模式，可以有效地實(shí)現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)虛擬環(huán)境下的協(xié)同辦公，提高政府的工作效率、增強(qiáng)為公眾服務(wù)的能力。也就是看中了網(wǎng)格技術(shù)在電子政務(wù)建設(shè)方面的優(yōu)勢(shì)。相信隨著網(wǎng)格技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，網(wǎng)格在電子政務(wù)方面的應(yīng)用會(huì)越來越廣泛。
　　應(yīng)用之四：個(gè)人娛樂 隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)視頻點(diǎn)播與在線游戲已經(jīng)成為個(gè)人娛樂重要的一環(huán)。使用網(wǎng)格可以為游戲開發(fā)商和服務(wù)供應(yīng)商提供可擴(kuò)展的、高彈性的基礎(chǔ)設(shè)施以運(yùn)行大型多人游戲。網(wǎng)格技術(shù)有望使虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)走向平民化。由于運(yùn)行虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)所需要的計(jì)算資源太過于龐大，目前虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)只用于飛行員、宇航員等的訓(xùn)練工作，普通個(gè)人根本無法享受這一技術(shù)帶來的娛樂體驗(yàn)。利用網(wǎng)格這種造價(jià)低廉而數(shù)據(jù)處理能力超強(qiáng)的計(jì)算模式，可以將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)運(yùn)用于網(wǎng)絡(luò)游戲中，讓參與游戲的人可以真切地感受虛擬環(huán)境所帶來的游戲快感。毫無疑問，如果這一技術(shù)移植成功，將對(duì)目前的網(wǎng)絡(luò)游戲起革命性的變化。

中國教育科研網(wǎng)格是由國家教育部發(fā)起，并在211工程二期支持下已經(jīng)啟動(dòng)的。中國教育科研網(wǎng)格未來有怎樣的輪廓呢？最大、最先進(jìn)、應(yīng)用最廣泛的內(nèi)涵是怎樣的呢？李曉明介紹，所謂最大是指中國教育科研網(wǎng)格未來的覆蓋面將從12所學(xué)校開始逐步擴(kuò)展到全國大中小學(xué)以及其他教育科研機(jī)構(gòu)。它上面的計(jì)算能力，最初的設(shè)計(jì)從6萬億次開始，將逐漸加入新的計(jì)算資源，未來將達(dá)到10萬億次、20萬億次等等。在信息存儲(chǔ)能力方面，計(jì)劃從10 TB開始，逐漸接納新的海量資源，未來將達(dá)到50 TB、100 TB以及更多。在資源量方面，從2000小時(shí)的視頻課程開始，逐漸變成各種教育資源和科學(xué)數(shù)據(jù)資源在網(wǎng)上很方便地查找。還有一個(gè)標(biāo)志就是中國的用戶群，將從大學(xué)開始逐漸向中小學(xué)推廣，將讓中國所有的學(xué)生都受益。

最先進(jìn)則包括兩個(gè)角度。一個(gè)角度是指充分跟蹤國際前沿的技術(shù)進(jìn)展，參加國際網(wǎng)格發(fā)展GGF活動(dòng)，參加討論，爭取與它一起制定相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)。另一個(gè)角度，我們也要吸取國內(nèi)科技部、國家發(fā)展基金委等其它網(wǎng)格項(xiàng)目的經(jīng)驗(yàn)。同時(shí)，緊密結(jié)合我國教育行業(yè)實(shí)際情況及相關(guān)管理機(jī)制，以保證中國教育科研網(wǎng)格項(xiàng)目的未來新應(yīng)用的實(shí)施。

應(yīng)用最廣泛則是指中國教育科研網(wǎng)格將提供計(jì)算能力、信息協(xié)作、設(shè)備共享等各種各樣的服務(wù)。從內(nèi)容上講有各種各樣的形態(tài)。中國教育科研網(wǎng)格正在醞釀一個(gè)統(tǒng)一的門戶，預(yù)計(jì)這個(gè)門戶在2004年的訪問量將能達(dá)到上萬次，2005年的訪問量則能上百萬次。

當(dāng)然，在網(wǎng)格技術(shù)走向大規(guī)模應(yīng)用時(shí)，也存在著不少問題，如各個(gè)公司之間的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、并非所有的軟件都支持分布式計(jì)算、分享服務(wù)器會(huì)帶來數(shù)據(jù)安全問題；當(dāng)然，還有些非技術(shù)性問題，如人們對(duì)新技術(shù)成熟與否、共享資源會(huì)不會(huì)喪失對(duì)資源控制權(quán)的擔(dān)憂，也成為網(wǎng)格技術(shù)進(jìn)一步普及的障礙。
　　不過這些問題并不可怕，所有的新技術(shù)都會(huì)面臨這樣或者那樣的難題，網(wǎng)格當(dāng)然也不例外。相信隨著技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，網(wǎng)格應(yīng)用會(huì)更加豐富多彩。