网络的出现,改变了人们使用计算机的方式,而Internet的出现,又改变了人们使用网络的方式。纵观互联网的发展历程,Internet技术和Web技术的主要成就是实现了计算机和网页的连通,提供收发邮件、浏览和下载网页信息等相关服务,它所关注的问题是如何使信息传输流量更大、传输速度更快、传输更加安全。而网格技术则关注如何有效安全地管理和共享连接到Internet上的各种资源,并提供相应的服务,网格所关注的问题无论从范围、程度还是本质上都已经与互联网所关心的互连问题有了很大的不同。网格在连通计算机和网页的基础上,还将各种信息资源,例如数据库、软件以及各种信息获取设备都连接成一个整体,整个网络如同一台巨大无比的计算机,向每个用户提供包括计算能力、数据存储能力以及各种应用工具等一体化的透明服务。它强调的是全面地共享资源、全面地应用服务。目前的技术还没有实现资源层面的全面共享,只是信息的传输,所以属于网络技术,而非网格技术。互联网新一次浪潮的实质,就是要将万维网(World Wide Web)升华为网格(Great Global Grid),即实现WWW到GGG的变革。
网格作为一个集成的计算与资源环境,能够吸收各种计算资源,将它们转化成一种随处可得的、可靠的、标准的且相对经济的计算能力,其吸收的计算资源包括各种类型的计算机、网络通信能力、数据资料、仪器设备甚至有操作能力的人等各种相关资源。
网格是借鉴电力网的概念提出的,网格的最终目的是希望用户在使用网格计算能力解决问题时像使用电力一样方便,用户不用去考虑得到的服务来自于哪个地理位置,由什么样的计算设施提供。也就是说,网格给最终的使用者提供的是一种通用的计算能力。
电力网中需要有大量的变电站等设施对电网进行调控,相应的网格中也需要大量的管理站点来维护网格的正常运行。网格的结构及资源的调控将更复杂,需要解决的问题也更多。因为网格所关心的问题不再是文件交换,而是直接访问计算机、软件、数据和其他资源。这就要求网格具备解决资源与任务的分配和调度、安全传输与通信实时性保障、人与系统以及人与人之间的交互等能力。网格提供的资源是随时间动态变化的,原来拥有的资源或者功能,在下一时刻可能就会出现故障或者拒绝被使用,而原来没有的资源,可能随着时间的进展会不断加入进来。
一、网络的典型体系结构
网格技术不断地发展使人们逐渐地意识到了网格体系结构的重要性。网格体系结构用来划分系统的基本组件,指定系统组件的目的和功能,说明组件之间如何相互作用,规定了网格各部分相互的关系与集成的方法。可以说,网格体系结构是网格的骨架和灵魂,是网格技术中最核心的部分。
1.五层沙漏结构
五层沙漏结构是一种早期的抽象层次结构,以“协议”为中心,强调协议在网格的资源共享和互操作中的地位。通过协议实现一种机制,使得虚拟组织的用户与资源之间可以进行资源使用的协商、建立共享关系,并且可以进一步管理和开发新的共享关系。这一标准化的开放结构对网格的扩展性、互操作性、一致性以及代码共享都很有好处。图1为五层沙漏结构的典型结构图。

五层结构之所以形如沙漏,是由各部分协议数量的分布不均匀引起的。考虑到核心的移植、升级的方便性,核心部分的协议数量相对比较少 (例如Internet上的TCP和HTTP),对于其最核心的部分,要实现上层协议(沙漏的顶层)向核心协议的映射,同时实现核心协议向下层协议(沙漏的底层)的映射。按照定义,核心协议的数量不能太多,这样核心协议就成了一个协议层次结构的瓶颈。在五层结构中,资源层和连接层共同组成这一核心的瓶颈部分,它促进了单独的资源共享。




