网格技术

1. 网格技术 徐志伟中国科学院计算技术研究所2002年4月

2. 内容介绍 • 什么是网格？ • 国内外研究情况举例 • 网格技术有什么用？

3. 什么是网格？ • 网格是什么？ • 一种思想？一种概念？ • 一种思路？一种解决方案？ • 一类技术？ • 一类产品？ • 网格是硬件？是软件？是系统？还是服务？ • 与现有技术相比，网格有什么特色？ • 开放标准、动态功能、资源共享、协同工作

4. 网格是下一波大浪潮 第一波 第二波 第三波 （1960－现在） （1980－现在） （1993－　） 因特网Web网格（Grid) 计算机的联通　　　　　 网页的联通 　　　　资源的全面联通 telnet://… http://www… grid://… ftp://… mailto://… 　　 资源包括： 　　 计算资源 　 　　 存贮资源 　 　　　 信息资源 　 　　　 知识资源

5. Internet DVD 电话 PC 网格的普遍计算观点 网格 • 服务器端=网格，客户端=各种各样的有线或无线终端设备 北京 上海 广州 成都 贵重设备 数据库 信息库 IP宽带网 音响 数字像机 游戏机 移动电话 Notebook 电视

6. 网格计算机（IBM观点）

7. 网格计算机模型 • 什么是处理器？ • 什么是存储器？ • 什么是外部设备？ • 什么是指令系统？ • 什么是操作系统？ • 什么是应用软件？

8. P P read,write, 织女星网格（Vega Grid）模型 execute Computer with Active Memory (CAM)

9. 网格（按应用模式划分） 商业应用网格 CDN RTEC Web Service HP eSpeak IBM Web Services Microsof.Net Sun ONE GGG（Great Global Grid） 信息网格和知识网格 计算和数据网格 其它模式 Semantic Web Knowledge Management Ontology Information Platform TeraGrid IPG GIG ASCI Grid Data Grid P2P Parasitic Computing

10. 因特网的五个瓶颈 局域网 IDC 服务器 城域网 城域网 IDC 交换点 主干网（广域网） 城域网 城域网 ISP ISP ISP ISP 用户 终端 用户 终端 用户 终端 用户 终端 用户 终端 用户 终端 用户 终端 用户 终端 北京 上海

11. 《福布斯》杂志：市场趋势 • 信息技术的下一波大浪潮将在2004－2005年度出现，并造就2005-2020 十五年的黄金时代 • 这个大浪潮将极大地改变我们的工作和生活。到2020年，由此产生的互联网将成长为一个20万亿美元产值的大工业。 • 信息市场从2000年的1万亿美元增长20倍。 • 这一波浪潮的本质特征，就是万维网（World Wide Web）升华为网格（Great Global Grid）。

12. 国外研究开发现状 • 美国联邦政府：2000-2003，已投入约5亿美元 • TeraGrid,2001-2003, $53M,11 Tflop/s,450TB • 加州：2001-2004，3亿美元，信息网格 • 欧洲：2001-2003,约2.2亿美元 • UK eScience Grid: 1.2亿英镑 • 印度: i-Grid（2002-2006） • IBM Grid Initiative: 40亿美元 • 风险投资：Entropia 约5000万美元

13. 国家高性能计算环境系统结构 气 象 应 用 生 物 信息学 数 值 风 洞 科 学 数据库 先 进 制造业 石 油 应 用 安 全 子系统 用 户 管 理 资源目录 管 理 作 业 管 理 支持库 和工具 国产高性能 计 算 机 国产高性能 计 算 机 国产高性能 计 算 机 国产高性能 计 算 机 高 速 互 联 网

14. 北京 西安 南京 成都 武汉 上海 合肥 长沙

15. “十五”863高性能计算专项 • 2001-2005 • 目前正在进行总体规划 • 已经成立软课题组 • 以网格为主要研究方向 • 鼓励全国协作 • 正在确定网格应用领域 • 必须具有“重大性”、“战略性”、“示范性” • 在总体规划出台前开展预研 • 2002年4月召开“中国网格战略研讨会”

16. 中科院计算所的网格研究 • 织女星服务网格（Vega Service Grid） • 织女星信息网格（Vega Information Grid） • 织女星知识网格（Vega Knowledge Grid） • 曙光4000与曙光5000高性能计算机 • 面向网格的超级服务器（Grid Enabling Cluster） • >100名研究开发人员 • 研究与实用系统并重 • 奥运科技、电子政务、生物网格、企业信息网格 • 运输业、其他

17. 织女星（Vega）服务网格 • 超级服务器 ——〉 服务网格（Service Grid） • SUMA ——〉 VEGA • Versatile Services（通用服务） • 通用服务与资源，共性技术 • Enabling Intelligence（辅助智能） • 自动、自我、动态、交互 • 共性智能支持技术 • Global Uniformity（全局一体） • 连通性 、单一系统映像 、互操作性 • Autonomous Control（自主控制） • 用户自主、公开标准、以人为中心

18. 曙光4000与曙光5000面向网格的超级服务器

19. 微机 网格 织女星 办公、上网、游戏等等 网格应用 知识网格 信息网格 应用 界面 网格计算协议栈（GCP） 命令行、视窗、Web Basic, C, Java, COM 网格界面 织女星网格操作系统 （Vega GOS） 操作 系统 网格操作系统 Windows,MacOS, Linux 曙光高性能计算机 面向网格的超级服务器 网格硬件 IBM体系结构 Intel/AMD处理器 硬件 网格的四层结构

20. 织女星网格的结构 网格端 客户端 网格浏览器 GSRL grid://…… GSRP 网格服务器 其它服务器 GCP 与 GCSP 网格操作系统 （GOS） GSIP 网格硬件 GSRL：Grid Service Request LanguageGSRP：Grid Service Request ProtocolGCP： Grid Computing ProtocolGCSP：Grid Common Service PlatformGSIP： Grid System Information Protocol

21. Global Batch Process System in Vega Grid

22. Traval - An online transaction example in Vega Grid (1)

23. Traval - An online transaction example in Vega Grid (2)

24. 网格有什么用？ • 实现应用层面的互连互通，消除信息孤岛 • 使用更方便、更有效 • 使用电脑网络像使用电力网 • 把原来人工做的“杂事”交给网格去做 • 基于国际标准（XML，…） • 有利于升级维护、更多选择 • 保护投资 • 信息系统的管理维护更加方便 • 部署、运行、监控、维护、技术改造

25. 北京 西安 南京 成都 武汉 上海 合肥 长沙 客户端 计算服务实例 • 共享资源 • 计算资源 • 软件资源 • 数据资源 • 提高资源利用率 • 负载平衡 • 容错容灾 • 就近服务

26. 交易服务（事务处理）实例 • 一站式服务 • 动态服务 • 协同工作 • 应用领域 • 电子政务 • 电子商务 • 企业信息化 客户端

27. 统计应用系统 生产应用系统 设备投资系统 信息中介 信息网格 信息共享实例 • 标准化、集成现有系统、自主控制、全局监控

28. 设备共享实例 • 提高设备利用率几十倍、远程控制设备 因特网 • 投资2.35亿人民币 • 建设周期：1997－2004 • 国家天文台兴隆观测站

29. 哪些行业对网格有需求？ • 制造业 • 航天、飞机、钢铁、汽车、船舶 • 建筑业 • 楼宇、道路、桥梁、城市规划 • 交通运输业 • 能源矿业 • 石油、水电、煤炭 • 资源环境 • 国土资源、遥感、环境保护、水利

30. 哪些行业对网格有需求？ • 生物医药 • 生物信息、药物筛选、中医药信息库 • 服务业 • 旅游、商业、气象、地震 • 电子政务 • 劳动和社会保障 • 教育 • 公安、海关、税务 • 科学研究 • 科学计算、脑科学、虚拟天文台

31. 需要网格的什么技术特点？ • 资源共享 • 协同工作 • 开放标准 • 动态功能

32. 织女星（Vega）服务网格 • 织女星服务网格（VEGA Service Grid） • Versatile Services（通用服务） • 通用服务与资源，共性技术 • Enabling Intelligence（辅助智能） • 自动、自我、动态、交互 • 共性智能支持技术 • Global Uniformity（全局一体） • 连通性 、单一系统映像 、互操作性 • Autonomous Control（自主控制） • 用户自主、公开标准、以人为中心

33. 网格能带来什么好处？ • 实现应用层面的互连互通，消除信息孤岛 • 使用更方便、更有效 • 使用电脑网络像使用电力网 • 把原来人工做的“杂事”交给网格去做 • 基于国际标准（XML，…） • 有利于升级维护、更多选择 • 保护投资 • 信息系统的管理维护更加方便 • 部署、运行、监控、维护、技术改造

34. 网格有什么用？ • 提高生产力、提升产品质量、降低成本 • 飞机：产品研制周期缩短40%，研制经费降低30% • 提高投资利用率、提高设备利用率 • LAMOST:提高设备利用率上百倍 • 提高运行效率 • 信息和知识的自动生产 • 流程的自动配合 • 提高量化、细化管理能力 • 提高服务质量、宏观监控水平、风险防范能力

35. 中国用户期望的网格能力 • 海量数据处理能力 • TB -〉PB级数据 • 数据的存储和管理 • 数据的分析和处理（数据 -〉模型 -〉知识） • 提供可视化、多媒体服务 • 高性能计算与信息处理能力 • 算得好：大规模、高精度、高质量 • 算得快：高速度、高效率、实时、及时

36. 中国用户期望的网格能力 • 资源共享、提高资源利用率 • 计算资源共享（例如，飞机工业） • 数据和信息共享（例如，资源口、铁路） • 软件共享（例如，汽车工业） • 设备共享（例如，国家天文台LAMOST） • 系统共享（例如，药物筛选、水稻基因组） • 集成现有系统的能力 • 1+1>2 • 延续性、继承性；保护投资

37. 中国用户期望的网格能力 • 异地协同工作能力 • >1000个单位 • 远程访问数据与服务 • 一站式服务 • 无障碍服务（同一用户界面） • 支持异构系统的能力 • 现实大型系统常常是综合应用系统 • 互操作性、标准化 • 数据和信息的一致性

38. 中国用户期望的网格能力 • 适应动态变化的能力 • 业务需求不断变化（转型期、WTO） • 系统运行管理策略不断变化 • 使用模式不断变化 • IT产品技术不断升级

39. 因特网（Internet） 万维网（Web） 网格（Grid） 第一个研究原型 1969.10.1 1980-1989 1998 第一个可用原型 1970 1990.12 1999 第一个标准 1969.4（IMP） 1974.5（TCP/IP） 1994.6（URI） 1996.5（HTTP） 还没有 现在标准总数 3180个RFC 46 11个工作组 9个研究组 中国参与标准 1（1996.3） 0 还没有 网络的三次浪潮：中国的作用

40. 《福布斯》杂志预言 “下一代因特网（网格）正在到来，但我们没有准备好。如果我们不能很快做好准备的话，我们可能就不得不等到2015年或2020年，去访问德国的法兰克福或者中国的上海，去看到我们失去的机会。” ——Forbes ASAP, September 10, 2001