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網格在科學技術中的應用及前景?

網格技術的基本概念:

壹家票務公司想出售滾石樂隊告別演出的門票。IT部門經理擔心開始網上售票後,公司的服務器和軟件會不堪重負。但實際上,公司並沒有增加幾十臺服務器和存儲系統。IT人員只是打開了開關,用壹個“網格”連接了公司的主幹網。結果公司三分鐘賣出90萬張票,沒有壹個客戶因為系統處理能力不足而被拒之門外。

上述場景並非遙不可及。網格作為壹種能夠帶來巨大處理、存儲能力等IT資源的新型網絡,可以應付臨時使用。網格計算通過* * *共享網絡將大量的異地計算機連接起來,從而形成壹臺虛擬的超級計算機,結合了各地計算機的冗余處理器能力,可以為研究和其他數據集中應用提供巨大的處理能力。有了網格計算,無力購買價值數百萬美元的超級計算機的組織也可以利用其巨大的計算能力。

計算的烏托邦?

Gartner的Rob Batchelder認為,網格的概念在計算領域壹直是壹個“烏托邦”。雖然在科技應用上有很大的前景,但它最大的缺點是缺乏明顯的商業應用。自20世紀90年代在歐美出現以來,網格主要用於幫助分散的大學研究人員分析粒子加速器和巨型望遠鏡的數據。然而,在過去的兩年中,網格和GlobusToolkit的概念在研究和教育領域得到了廣泛的應用,數十個大型全球項目采用了這些技術來挑戰科學計算中的海量計算問題。

目前,雖然網格技術主要由學術機構控制,但企業也在效仿。事實上,全球網格論壇的主要贊助商包括聯合利華,壹家以銷售肥皂和冰淇淋而聞名的公司。像許多正在研究和評估網格技術的企業壹樣,聯合利華自己仍然對如何使用這項技術諱莫如深。而約翰遜&;強生、默克等制藥公司,寶馬、波音等制造公司,都曾利用這項技術的處理能力和存儲空間進行模擬實驗。比如藥物能保護細胞免受病毒侵害嗎?飛機的機翼會在暴風雨中折斷嗎?

基因研究是網格技術的自然應用,該領域所需的投入很難由壹家企業承擔。生物技術企業可以使用網格技術來分析基因數據。醫生可以利用網格技術制作病人器官的三維模型,作為診斷疾病的輔助手段;網格可以處理來自商店現金記錄或金融市場的數據流。航空、保險、交通、國防等其他行業也將從中受益。由此看來,網格計算並非遙不可及的烏托邦,其廣闊的商業應用前景指日可待。

爭奪控制權

網格計算被稱為繼互聯網和Web之後的“第三次信息技術浪潮”,有望提供下壹代分布式應用和服務,對研究和信息系統開發產生深遠的影響。主要的IT供應商長期以來壹直在爭奪網格計算的控制權。

Sun公司最近發布了“網格引擎”企業版5.3的測試版,它使企業內部的計算機網格更容易連接,並提供更好的管理和資源分配。網格引擎軟件提供了壹個開源版本。從2000年發布至今,* * *已經被下載了654.38+0.2萬次,* * *有654.38+0.654 38+0.8萬個CPU被這個軟件管理。Sun公司技術產品營銷經理PeterJeffcock認為,網格計算有三個明顯的階段:集群網格、校園網格和全球網格。目前,GridEngine企業版5.3的發布使Sun向功能化校園網格邁進了壹步。Sun還與競爭對手壹起支持AVAKI和Globus等行業組織,並積極參與網格計算開放標準的制定。

微軟的研究部門也參與了各種分布式計算研究項目,包括Farsite(壹種容錯的遠程文件系統)和Millenium,壹個分布式系統。惠普還表示將提供Coolbase軟件,讓用戶可以通過互聯網享受各種計算設備。Compaq宣布它正在開發壹個全球網格計算解決方案計劃,為尋求網格計算系統的客戶提供軟件、硬件和技術支持。因此,Compaq與加拿大PlatformComputing結成聯盟,充分利用這壹技術,運行Linux的CompaqTru64UnixAlpha服務器系統和CompaqProLiant服務器,為用戶提供完整、集成、開放的網格解決方案。康柏公司還建立了壹個網格計算高級研究中心,繼續這項技術的研究。日本公司也在網格計算方面躍躍欲試。NTT宣布它將在2002年中期啟動壹項為期六個月的網格計算實驗,參與者包括Intel和SGI。

今年8月,IBM宣布在網格計算領域投資40億美元,在全球建設40個數據中心,正式進軍網格計算領域。IBM被英國政府選中負責國家網格項目,該項目將連接八所大學的計算機,預算為2500萬美元。IBM目前正在與美國賓夕法尼亞大學合作,將幾家醫院連接起來,建立壹個復雜的計算網格。參與的醫院可以快速使用遠程醫療數據並享受分析程序。幾天前,IBM還宣布了壹個名為北卡羅來納州生物信息學科學網格的項目,該項目涉及60家企業、大學和生物醫學研究公司。這是世界上第壹個電網項目,主要涉及私營部門。此時距離IBM進入網格計算領域只有三個月的時間。看起來IBM決心成為網格技術的“領導者”。

那麽,這個項目的實施是否標誌著網格計算開始進入商業應用呢?

標準是成功的關鍵。

正如TCP/IP協議是互聯網的核心壹樣,需要定義標準的協議和服務來構建網格計算。目前,全球網格論壇、研究模型驅動架構的對象管理小組(OMG)、致力於web服務和語義WWW研究的W3C、Globus.org等標準化組織已經蠢蠢欲動。

今年7月,OMG、W3C、網格論壇等標準化組織和學術界、商業界人士參加了“軟件服務網格研討會”,以加快GGG標準的制定。緊接著,另壹個開源網格標準組織Globus也聚集在壹起,研究廣域網連接的高性能計算的基礎設施。Globus目前正致力於開發標準的網格架構和其他技術。

到目前為止,網格計算還沒有正式的標準,但在核心技術上,相關機構和企業已經達成壹致:美國阿貢國家實驗室與南加州大學信息科學學院(ISI)合作開發的Globus Toolkit已經成為網格計算事實上的標準。12包括Entropia、IBM、Microsoft、Compaq、Cray、SGI、Sun、Veridian、Fujitsu、Hitachi和NEC在內的計算機和軟件制造商已經宣布將采用Globus Toolkit。作為壹個開放的架構和開放的標準基礎設施,Globus Toolkit提供了許多構建網格應用所需的基本服務,如安全、資源發現、資源管理、數據訪問等。目前,所有主要的網格項目都是基於Globus Tookit提供的協議和服務。

除了標準,安全性和可管理性,IT人才的缺乏也是網格計算亟待解決的問題,否則也不會成為企業的業務框架。在內部系統環境中經常被忽略的問題,如安全性、認證性和可靠性,在任何分布式環境中都必須解決。研究和咨詢公司StencilGroup的合夥人布倫特·臥鋪(Brent Sleeper)認為:“這需要高水平的架構技能,而不是簡歷上列出的編程語言。”如果全球網格連接在壹起,那麽我們可以互相借用彼此未使用的資源,網格將更加強大和靈活。雖然這也是電網的終極目標,但是把電網連在壹起也會帶來政治問題。IBM面向高校的網格建設或者聯合利華的內部網格建設只是壹個簡單的IT決策,但是連接私有網格形成容量更大的網格風險要大得多。當客戶需要時,相互競爭的網格提供商願意出售彼此的冗余資源嗎?此外,網格應用往往涉及大量的數據和計算,需要在組織間共享安全資源,這是目前的互聯網和網絡基礎設施無法做到的。看來,網格計算要實現商業應用還有很多問題需要解決。

然而,如果我們想象壹下我們可以用前所未有的計算能力做些什麽,我們都會明白建立全球網格的前景幾乎是不可抗拒的。美國阿貢國家實驗室的科學家裏克·史蒂文斯(Rick Stevens)指出:“就像最初的阿帕網成為互聯網的中心壹樣,讓我們把Teragrid視為形成全球網格中心的雛形吧!”

網格的商業應用

生物醫學:網格可以為藥物開發者研究藥物和蛋白質分子的形態和運動提供計算能力。

工程:波音、福特和寶馬都在嘗試使用網格計算進行復雜的模擬和設計。

數據收集/分析:制造業、石油加工、貨物運輸甚至零售企業都要維護昂貴的設備,這往往會導致問題和糟糕的結果。像無線傳感器壹樣,網格可以存儲和處理所有事務。

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