網格技術在企業中的應用

摘要：簡要介紹了網格的概念、體系結構及目前國內外網格的研究和應用情況；結合當前的企業發展趨勢，對網格技術作了剖析，提出了網格技術在企業中的應用模式和預期效果。

關鍵詞：網格技術；資源管理；體系結構；企業；網格模型

0 引言

目前企業之間的業務合作越來越普遍，企業之間需要互相交換數據資源和共享軟硬件資源。各企業的應用系統往往不一樣，即使同一企業內部也有各種各樣的應用系統，這些系統可能是在不同的時間由不同的公司開發，它們都有自己的用戶系統、資源庫、權限管理，是相對孤立的信息孤島。

信息網格的發展能夠降低信息、交易平臺的建設成本以及服務提供方面的支出，信息擁有的成本也將大大降低。信息網格是一個全局性的問題，不僅僅是一個技術層面的概念。對于企業而言，網格意味著一種建立在隨需應變的組織架構上的先進管理理念。利用網格技術可以解決信息孤島問題，真正實現信息共享，為用戶提供單一的系統映象環境。

本文就網格技術在企業中的應用提出了一些新的理念，給出了企業間的網格架構及企業各部門之問的資源共享和協作過程。

1 網格簡介

1．1 網格概念

網格是采用新型技術通過高速網絡連接并集成地理上分布的、異構的資源(各種高性能計算機系統、軟件系統、數據存儲系統、以及各種尖端設備、文件等)，為用戶提供一體化的高性能計算服務、信息處理服務和決策支持服務；網格是充分發揮網絡資源的綜合效能的超級計算機系統。

1．2 網格體系結構簡介

目前流行的網格體系結構有Ian Foster，Carl Kesselman等人提出的5層沙漏結構和后來將Grid技術和Web Services技術結合的開放網格服務體系結構(OGSA)。

基于協議的5層沙漏結構包括構造層、連接層、資源層、會聚層、應用層。

構造層 提供了共享資源的本地控制接口。構造層的功能為上層應用提供了基礎，構造層提供的功能性越豐富，上層越能構造更復雜的應用，否則，上層只能使用簡單的功能接口。

連接層 定義了核心的通信和安全協議，使得通信更安全、更簡單。

資源層 定義了在—個單獨的資源上提供共享操作的協議(同時提供API和SDK)，實現了安全協商、啟動、監控、賬支付等功能。資源層只關心單個資源，不關心全局的狀態和跨域的行為。

會聚層 會聚層不關心單個資源的管理，關心的是全局的狀態和跨域的交互行為。該層除了提供一些通用的協議和服務，還可以提供一些更廣泛的協議和服務。

應用層 應用層是用戶利用下層提供的API或SDK而實現某些特定功能的用戶層。

OGSA體系結構采用了Grid思想和Web Services技術相結合的路子。Web Services技術是目前流行的集成解決方案，它的協議框架都經過標準化，被各大主流IT廠商所接受、并通過基于XML的技術提供了很好的跨平臺性和松散耦合特性。Grid思想是要在一個動態的、跨管理域、非集中控制的廣域分布式環境下的虛擬組織里共享各種資源。OGSA更加適合商業領域的應用。

1．3 國內外網格研究狀況

目前國外的網格研究項目有：美國的Globus項目(其核心部分就是元計算工具包，此外，還開發出在各種平臺上運行的網格計算工具軟件Toolkit)；澳大利亞的Gridsim項目；日本的Ninf(全球計算基礎設施項目，它允許用戶訪問硬件、軟件、數據等分布在廣域網上的資源)；韓國的N'Grid項目(目標是建立韓國國家網格，包括計算網格、數據網格、訪問網格和應用網格四大部分)，該項目試圖把韓國的超級計算機和高性能集群連在一起，建立應用實驗床、應用門戶，最終建立一個支持多個領域應用的網格。

我國網格研究項目有：國家網格CNGrid(科技部)、中國教育科研網格計劃ChinaGrid(教育部)、E-Science網格研究計劃(國家基金委)、上海交通信息網格以及中國空間信息網格、中科院的織女星網格(主要包括織女星網格體系結構的研究、面向網格的超級服務器研究、織女星網格操作系統、網格計算協議棧)。中國國家網格目前包括8個節點，其中兩個主節點，6個普通節點，全網格的聚合計算能力超過15TF，存儲能力超過100TB。中國國家網格將成為持續開展網格技術研究和網格應用示范的實驗床，它所提供的資源有助于提高我國科學研究和信息技術開發能力。

1．4 網格技術應用情況

網格應用主要有：生物醫學(網格可提供藥品開發人員所需的計算能力，用以研究藥物和蛋白質分子的形態與運動)，例如2003年2月5日IBM、United Devices及Accelrys發表了旨在開發天花治療藥物的天花研究網格計算項目，對35000萬種侯選治療藥物分及數種蛋白質和天花病毒進行化學互相作用的分析；分布式超級計算(兩個典型的分布式超級計算機應用：①軍事仿真項目SF Express，它將大規模軍事仿真任務分解到分布式環境中運行；②數字相對論，它利用網格求解愛因斯坦相對論方程并模擬出天體的運動規律)；分布式儀器系統，例如：遠程醫療和遠程貴重儀器(XPort項目)；數據密集型計算，例如：歐洲原子能研究機構CERN所開發的數據網格項目；遠程沉浸(是一種特殊的網絡化虛擬現實環境，這個環境可以是對現實或歷史的逼真反映，可以是對高性能計算結果或數據化的可視化，也可以是純粹虛構的空間)，例如：EVL等開發的虛擬歷史博物館、協同學習環境、數據可視化同分析環境等；高性能計算方面，計算網格的建立有利于各計算中心實現資源共享、充分利用硬件和軟件資源節約成本，它能在基礎研究、汽車、大型水電工程、石油勘探、氣象氣候、航空、交通、金融、醫療等領域發揮空前的作用；復雜的仿真與設計；數據收集／分析；娛樂產業、特殊效果設計；超級視頻會議等閉。

2 網格技術在企業中的應用研究

隨著技術的長期積累、標準化環境的逐漸成熟、國家的支持、企業的投入和市場需求的推動，網格正在逐漸走向商業應用。

2．1 目前國內企業的網絡應用技術及存在問題

隨著互聯網(Internet技術)的成熟，目前不少企業，各部門已經普遍利用網絡技術進行通信和交流，為企業各級管理者和決策者提供各自所需的動態綜合信息；同時利用企業內部的局域網實現無紙化辦公，并建立了一套有效的經營管理系統，能夠向企業各部門及時提供準確、完整、客觀的綜合信息和統計資料，實現了數據自動管理、分類、加工等，從而大大提高了企業的工作效率。

隨著企業之間合作的更加密切化，目前Internet技術已經不能滿足企業對資源利用率和協同合作功能的要求，網格技術便成為地理上分布的異構資源協同工作的實現手段。

2．2 網格在企業中的具體應用過程及模型

現設計一個網格框架來實現各個單位間資源的共享。設甲為某重點大學(擁有高性能計算能力的機群系統)，乙為某企業集團(皮革、襪業生產等)，丙為小商品批發商和采購商，網格節點資源通過高速的網絡，在物理上實現連接。各節點資源如下：

大學：高性能計算機群系統、工業生產自動管理軟件、智能生物模擬軟件、圖形自動處理軟件。

企業生產商：自動畫皮機、自動裁縫機及其它產品生產流水線的制造機等。

批發商：小型PC機(擁有兩個小型數據庫)。

資源共享和協同工作過程為：批發商把當年的天氣和客戶對當年產品款式的各種需求等參數存儲在參數數據庫中，并將這些參數利用大學的高性能計算機群系統和智能生物模擬軟件模擬當年的產品。模擬出的產品存入產品需求數據庫，生產商訪問批發商的產品需求數據庫把模型返回給生產車間，并利用大學的工業生產自動管理軟件進行自動化生產，這樣就實現了各個單位之間的資源共享和協同工作，各個孤立資源得到了有效的利用。

這種網格技術的應用對于各個單位來說是透明的，他們無需知道網格內部的具體工作過程，只需向網格服務供應商提出需求。其中網格資源的分配方式主要包括：網格服務供應商、網格中間件服務層、網格資源經紀層、網格用戶層。

3 網格在企業中應用的預期效果

網格是網絡發展的方向，也是解決目前標準化、模塊化應用產品、服務的缺乏以及企業信息化成本過高等問題的關鍵。企業信息網格將會最大限度地實現設計、制造、技術資源的共享，掃除空間上的距離給企業間的協同造成的障礙，增強國際企業間技術的互操作性，能使Web服務擴展到更廣泛的商業運用中，完善企業間的產品協同服務，實現各類跨地域、跨企業的動態服務。

4 結束語

網格技術在企業中的應用將會大大帶動企業的快速發展，為提高企業效率、企業之間的協同合作和資源共享都提供了有利環境。因此本文提出了基于網格技術的企業應用研究，分析了目前國內企業資源應用的一些不足，重點提出網格應用的體系結構以及如何實現企業資源共享。從而把高性能計算機以及網格技術更好地應用到企業當中去。