《网格计算技术》PPT课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,网格计算技术发展及其趋势,肖 侬,国防科技大学计算机学院,Xiao-,主要内容,一、网格的含义和应用,二、网格计算挑战与趋势,三、国内网格研究工作,四、看法,一、网格的含义和应用,Grid的由来,网络资源联合计算,MetaComputer,八十年代,一个无缝集成的计算和协同环境,Computational Grid,九十年代中期,广域资源的联合处理服务Grid：含义变化,应用广阔,本世纪初,国家信息基础设施数字信息基础设施,本世纪,什么是网格？,通常讲，网格（Grid）将网络上地理分布的各种资源聚合为一体，支持应用问题合作求解系统的构造,集成计算、数据、存储、设备、软件和人员等各种资源；,思想：资源共享和协同，强调统一和横向设计；,方法：建立广泛的资源共享标准和协议,网格应用需求背景,E-Science,大规模构造和挖掘大型的观测和模拟数据库,开发计算机模拟和分析,访问远程的特殊设备,分布各地的合作研究人员近实时的交换信息,E-Business,企业计算是高度分布、异构、企业之间(B2B),企业计算需要大量计算和数据服务,各种资源和服务的提供商出现，租赁业务是可行的,网格应用需求背景,E-Government,各个政府部门的信息互通和互操作,部门之间资源和信息共享和整合,EEntertainment,大规模的视频点播：分布、海量,在线游戏:成千上万人、交互、处理,E-Education,教育信息化,主动学习方法和交互式的教学方式,网络上作模拟实验,从高性能计算领域,网格是一个集成Internet资源的虚拟超级计算机,许多巨大挑战性应用,计算和数据密集型应用,需要比单个计算机更强的计算能力,通过汇集,Internet,的高性能计算资源，建立虚拟超级计算机平台,这是,Grid computing最初动力,提供共享资源：超级计算机，存储器，数据和仪器，etc.on Internet,通过高速网络连接,网格对不同用户意味着不同的事情,从高性能计算领域(cont),TERAGRID(a typical project),Connect 5 supercomputer centers with 40Gbps fiber links,Aggregated resources,Over 21 TeraFlops computing power,Over 600 terabytes storage,从 P2P 研究团体角度,Grid is a P2P computing Platform,Normally,utilize the autonomous resources at the edge of Internet,interact via symmetric protocols(vs.client/,server),take decentralized control,collect huge resources over Internet,Share idle resources at edges,such as,CPU or file at desktop PCs,Dedicated to some special applications,SETIHome,集成网络上各种空闲,PC,，处理能力达到,54 teraflops,适应特定应用,Napster,Gnutella,etc.,从工业界信息集成角度,Grid 为应用的无缝集成提供了一种有效的方式,在不同的组织中集成应用和交换数据,象WEB一样连接了分布在网络上的页面,集中在不同组织中应用间的连接和互操作,例如：Inter-enterprise,business processes,Simulation,Pricing,Design,Design,Design Analytics,从合作研究的角度,网格是一个大规模的合作平台,支持全球分布的人与人或组织与组织之间的高质量网上合作,Access grid：建立一个大规模电子会议和分布会议的平台,Enable persistent electronic spaces,integrate visual devices,share persons presence,now used at over 150 institutions,网格是通过网络提供综合计算机、,数据、设备等,资源和服务的基础设施,计算资源共享 软件共享 设备共享,数据信息共享 服务共享 人才共享,为应用提供不间断的，无限的处理和按需能力，如同电力和水力基础设施；,以服务为手段；,新一代信息基础设施（,4T,）,从基础设施看，什么是网格？,电网,电站,电站,电站,水坝,矿山,油井,二、网格计算挑战与发展,Applications,software,网格挑战,Storage,Networks,Sensors,Instruments,统一访问?,统一管理?,单一视图?,PC Devices,Supercomputer,按需服务?,Info.,Persons,技术挑战,建立一个开放的信息处理基础设施平台,一个开放的体系结构、标准和协议，以形成信息获取、传输、访问、共享和处理的单一虚拟系统基础平台,虚拟组织的管理和协同工作,多个系统的协调和集成,服务和应用的自治管理和优化,自动配置和部署,网格的可用性和可开发性,资源多层次和多方面的异构性,系统状态的不确定性,安全,和现有分布的空间信息系统的结合,多域的安全问题,挑战,如何将网格技术和传统的技术相互结合,Grid 和传统数据库管理,网格和目前流行企业中间件,网格和其它,应用的使用模式,社会和体制障碍,人们的思想障碍,网格的市场在什么地方？究竟有多大？如何达到和开发？,目前的成功在科学计算领域eScience,互联网服务提供方,服务网格,Virtualization of services,Dynamic service provisioning,Self-healing of services,Integratable,with Enterprise applications,企业间及合作伙伴,合作网格,DOE,UK Grid&DoD,协同共享,公用的数据中心,动态的提供资源,企业内部,网格三个阶段,time,共享程度,企业网格,Toshiba,TI,GM,Cluster-to-cluster sharing management,Reliable file transfer&staging,User account mapping,Firewalls,Kerboros,1996,2000,2004,2008,引用,网格技术研究现状,网格技术从支持科学计算为主向市场更大和应用面更宽方向发展,Data grid、Sensor grid,Information Grid和Service grid扩展,重点是在网格软件技术的研究和实现,网格系统软件为主,Globus,Avaki,Condor,Unicore,LSF,Sun Grid等,网格工具软件,网格编程语言：MPI-G2、服务综合描绘语言，基于构件技术、WebPortal等。,网格技术研究现状,2002年Grid与web Service技术结合体系结构OGSA（,OGSI）,可望成为业界网格系统软件的体系结构标准；,推动网格技术从科学工程计算领域向商业领域扩展,网格软件技术虽然不成熟，在一些大型行业领域已进入实际开发运行生产型系统的阶段。,N,ASA IPG、PPDG，TeraGrid(DTF),Eu-DataGrid，UK Escience,GIG，Asci Grid，DOE grid,China national grid,发展趋势,开放、标准、面向服务和平台化是网格体系结构的特征,应用层提供的资源共享、协同工作、非集中控制、非平凡服务质量、动态功能、开放系统、单一系统映像等共性功能和安全、作业、用户、资源信息等共性的基本管理与基本服务通过网格系统软件平台提供,。,发展趋势（续）,Grid和其它计算机重要技术相融合,网格应用综合网格技术和其它技术建立而成的,Grid today,Distributed Computing,Meta Computing,CSCW and other network technologies,Grid tomorrow,P2P&Internet Computing,Web Service,ASPs,Enterprise Computing,发展趋势,（续）,结合网格概念和技术、单机操作系统和目前主流中间件技术，向网格操作系统方向发展,IBM已经把WebSphere grid当作“Internet operating system”,.Net及其未来版本就是微软的Internet操作系统。,Globus目标是成为“分布式计算的Linux”。,形成一个网格操作系统平台,发展趋势,（续）,综合软件和硬件技术形成公共信息基础设施资源的综合服务提供商,IBM的On demand Computing是机器、存储设备到数据库、网格和中间件的综合服务提供商；,SUN Sun/One依托机器、Java、J2EE等支持网格,HP集中存储、CLUSTER和数据管理支持公用基础设施,微软依托他人硬件平台，以公共设施方式出租和卖软件服务而不是卖软件；,工业界的网格,2002年10月IBM年投资100亿美元，全面转向“On Demand Computing”,实质是网格；,Sun公司公布了它的网格计划和Sun One/1;,微软、HP、ORCALE等公司开始投资此方面的研究;,2002年底第一个商业上的游戏网格Butterfly Grid建立，目标是解决许多人同时在线游戏的技术挑战。,全球网格论坛：,国内研究情况,在1999-2001年期间，863计划支持下，国家高性能计算环境建设计算网格,六个城市的8个高性能计算中心通过Internet连接起来,国防科技大学、中科院网络中心、中国科技大学、清华大学、西安交大、复旦大学、西南交大、华中科技大学等单位构成,研制网格系统软件和网格应用，支持并行计算的运行,其开创性的工作为我们今天更大规模的网格研究与建设奠定了基础,中国高性能计算环境,Chengdu,Nanjing,Hefei,Xian,Beijing,Wuhan,Changsha,Shanghai,Gigabit Backbone,Gigabit Backbone,国内研究情况（续）,国家863“高性能计算机及核心软件”专项,聚焦于,网格，,以建设“高性能网格计算环境”的关键技术攻关和设备研制为核心；,制定国内网格标准，参与国际标准制定，培养一批人才,4TFlop/s高性能计算机,开发一套具有自主知识产权的网格软件,中国国家网格China National Grid(CNGrid)试验床,国内研究情况（续）,建设若干个大型行业应用网格,；,气象服务网格、航空制造网格、中国地质调查网格、科学数据网格、新药发现网格、生物信息网格、数字林业网格；,其它网格项目：,中国教育科研网格：中国教育部2003年十月份启动，将连接上百所院校,上海市网格：智能交通等应用,国家基金委的网格专项：建立跨地域的协同网络科学研究环境,军队等,国防科大网格研究,中国国家网格的负责单位之一,结点、软件、环境建设（1999-）,中国教育科研网格的主结点,网格应用：,中国国家气象网格,生物信息网格,空间信息栅格等,Grid Data Engine系统GridDaen V0.9,支持计算网格和数据网格;,服务网格系统,Service grid、Agent and grid.,GridDaen：Grid Data Engine的组成,GridDaen逻辑结构图,四、看法,看法,网格计算技术还不成熟，勇于,创新，机会很多,基础理论研究还很薄弱、OGSI还不成熟,适应网格环境的硬件设施研究非常不足,支持“5E”网格软件系统