下一代英特網——網格？

網格是什么

網格是什么？是一種標準？一種技術？一種資源共享的方法？一種中間件？以上說法從不同角度詮釋了網格，很難說哪一種看法絕對正確或全面。這是因為，網格出現的時間不長，它還是個成長中的新事物。你可以把網格看做一種如同水網、電網那樣的基礎設施——它是一種“無形的”信息基礎設施而已。

簡單地說，網格是利用因特網把分布在不同物理位置的多個計算資源，組合為一臺“虛擬的超級計算機”。這臺機器將把每一臺參與其中的計算機都作為自己的一個“結點”（node），成千上萬個這樣的“結點”并聯起來，就組成了“具有超級計算能力的網格”。用戶只要把自己的計算機連接到網格上，就“擁有了”這架超級計算機的計算能力，可以隨時隨地調用其中的計算和信息資源，實現資源共享。

如果網格是為了實現信息共享，那么，“網格”與“網絡”有何區別呢？“網絡”已經成功地實現了計算機的聯結和信息資源的共享，那么為何還需要“網格”呢？

這是因為，網絡實現的是計算機硬件的聯通，Web實現的是網頁的聯通，而“網格”則是在應用層上實現所有資源的全面聯通，包括計算能力、存儲能力、軟件、服務、數據、信息、知識等。Web只能對超級鏈接進行一致的訪問，網格卻可以對所有資源進行透明的訪問，這是傳統因特網無法比擬的。

比如說，在因特網環境中，如果你要訪問一個服務器或網站，你必須知道路徑才行。而訪問網格就不必知道計算機在哪兒，也不用管是誰的計算機，只要遵守協議，網格會把你需要的資源推送到你面前，使用電網，只要你的保險絲足夠粗，你想用電做什么都可以。類似的，“網格試圖提供這樣一種技術：人們把自己的微機插入網格，然后就可以透明地使用網格上的各種計算資源和知識資源，就像今天我們只要將任何一種家電設備插進墻上的插座，就可以方便地使用電能一樣。”

如果說，網絡環境下的計算機好比星羅棋布的小電站，無序且難以集中使用。則網格則好比大家共用一個電網，這個電網設施可以是全世界建一個，也可以是一個國家建一個。與傳統網絡相比，網格最大的長處是資源集中、有序，透明使用，可以最大限度地節省資源，提供全面信息服務。在這個意義上，有人也把網格叫做“下一代因特網”。

因此，較準確地說——“網格是構筑在因特網上的一組新興技術，它將高速因特網、高性能計算機、大型數據庫、傳感器、遠程設備等融為一體，為科技人員和普通老百姓提供更多的資源、功能和交互性。因特網主要為人們提供電子郵件、網頁瀏覽等通信功能，而網格功能更多更強，能讓人們透明地使用計算、存儲等其他資源”。

網格的應用

網格到底對人類有什么用途呢？IBM的比爾·普里布蘭克認為，高性能計算技術、網格技術乃至整個信息技術的根本目的是輔助人類，即“人與計算機的共生”。機器可以做的事情應該盡量讓機器去做，以節約人類最寶貴的財富——時間，因為計算機的計算能力、記憶能力和數據處理能力要比人類強得多。因此，網格技術也許可以幫助我們擺脫目前人被技術所累的局面，使我們的大腦有更多的閑暇去讀詩詞賦，去親近自然，去體驗“會當凌絕頂，一覽眾山小”的意境。

網格的一個應用領域是天氣預報。今天，人們已經可以從因特網上搜索以獲得天氣預報，這是因為氣象局事先將天氣預報的信息放到了網上。有了網格，人們只需要把獲得天氣預報的請求（比如成都地區兩天后的天氣情況預報）提交給網格，網格就能自動地把所有成都地區的天氣預報從不同信息源匯總后發送給用戶。

目前，網上最常見的通信方式是電子郵件。要使用電子郵件，寄信人必須知道收信人準確的電子郵件地址（一個符號都不能錯）。比如，要給張力寫電子郵件，必須在電腦里鍵入zhangli@neusoft.com 之類的電子郵件地址，使用并不方便。實際上，我們想做的只是給張力發送一封電子郵件，我們并不關心張力在哪里。一旦有了網格，我們就可以簡化整個過程。網格有一個全局的網格資源目錄，可以從“張力”查出張力的精確地址。

你可能要問，這樣的功能現在的電子郵件軟件不是已經有了嗎？是的，現在的郵件客戶端軟件如Foxmail都有一個地址簿，可以實現上述功能。但前提是需要你把地址信息先錄入到本地電腦的地址簿中。如果你不知道收信人的郵件地址怎么辦？收信人的郵件地址改了怎么辦？網格可以自動地采集并管理這些信息，因為網格的一個重要特征就是一體化，它可以把計算機中的信息與知識孤島聯為一體。

假設一個國外廠商想在中國設廠。他目前可能需要查看中國各個高新產業園區的網站，找出最適合投資的區域。他還可能需要看看東北各省的網站，因為他知道有“振興東北”這回事，但這要花他很多時間，而且收獲恐怕不會太好，因為他不知道這些網站的確切名字，就是找到了網站也會因為內容多而看不到所需的信息，或者所需的信息還沒有來得及放在網站上。有了網格以后，外商只需把問題提交給網格，各省市政府部門也只需把信息提交給網格。網格則會自動地組織這些信息，向需要的人提供匹配的應答信息。網格的這種用途有點像一個辦得很好的電視臺，用戶只要選擇“經濟頻道”的“高新技術園區”欄目，就不會錯過所有相關信息。網格勝于電視臺的一個方面是網格在時間上更靈活，不像電視節目需要定時收看。網格的超文本特性使它可以把前天、昨天、今天發布的節目全部利用起來，用戶不用擔心錯過了節目收看的問題。

網格的特性

網格又被稱為“下一代因特網”，那么，當前因特網的不足在哪里呢？一個批評是，因特網就像是垃圾山。人們不停地往上倒東西，結果使得它包含很多重復、凌亂、過時的數據和信息，人們要找到所需要的東西很費勁。Web的企圖是把垃圾山變成金子，讓人們方便地獲得信息。但是，它實際上加速了人們向因特網上傾倒垃圾的趨勢。

那么，網格和因特網相比有哪些改進呢？通俗地講，網格是高性能計算機、數據源、因特網三種技術的有機結合，與因特網相比，它具有一體化、高性能、知識生產等優點。

1、一體化（見圖1網格與電網的比較）

為了便于使用，網格應該就像一臺機器在運轉，而不是像因特網那樣，讓用戶費盡心思去尋找需要的信息，這個特性叫作“一體化”。我們將因特網與電力網進行比較，就可以看到網格的發展方向。首先，發電廠的能量來源有很多種：水力的、火力的、風能的、核能的等等，它們分布在各地，聯結成了一個統一的電網。當把電器插入插座時，就立刻從電網上得到了電能，但是我們并不知道，也不必知道電能是從哪種發電廠、以何種形式提供的，這就是電網的一體化。 其次，電力網之所以能夠提供一體化服務，還因為我們有電力調度這樣的系統。它能自動均衡負載，將發電的細節隱藏起來，把電力透明地傳送給用戶。而當前的因特網還缺少這樣的調度系統。如果是簡單的靜態網頁瀏覽，則HTML文件格式和HTTP協議把網站系統的細節隱藏了。但如果我們要做計算，則通常我們必須知道網站用的是什么計算機，它的體系結構如何，安裝的是什么操作系統等細節。

2、高性能

網格的高性能是指它比因特網具有更強的性能，表現在以下方面。首先，網格具有更大的帶寬。其次，網格上將有更多高性能計算機，網格的計算速度、處理速度可以得到大幅提高。第三，網格的體系結構將比因特網更能有效地利用信息資源。比如，采用“廣域緩存技術”，網格將把用戶最需要的信息放在離用戶最近的服務器上。假如大連的用戶要查找世界杯的信息，他絕大部分時間將訪問大連的服務器，盡管這些信息是由足協發布在北京的服務器上。第四，網格將催生更多、更大的網上社區。這些社區最終將形成統一的網格社區，使地球上所有的公民聯為一體。

3、知識生產

網格能夠根據用戶的要求自動地生產知識，天氣預報就是知識生產的一個例子。在知識生產的過程中，高性能計算機很關鍵，它把原始數據加工成信息和知識。網格可以自動地找到高性能計算機、程序軟件和數據源。一個網格具有多臺分布在全國各地的高性能計算機，稱為網格結點。

網格的相關技術

如果將網格看成一臺計算機，就不得不回答下述問題：（見圖2網格計算機觀點（IBM））

● 它的體系結構是怎樣的？

● 它的存儲器與地址空間是怎樣的？

● 它的處理器與指令系統是怎樣的？

● 它的外設是怎樣的？

● 它的編程語言是怎樣的？

● 如何定義、設計與分析網格計算機的算法？

● 它的操作系統如何設計？

● 它的數據庫如何設計？

● 它的應用軟件如何設計？

對于這些問題的研究，將大大推動計算機科學與技術的發展。

對于網格計算機的體系結構問題，業界尚無明確的回答，但在操作系統層面已有一定共識，那就是OGSA/Globus。2003年推出的Globus Toolkit 3.0可能會是被廣泛認可的網格操作系統的內核，而在2003年推出的OGSA Specification則是其框架。另外一個是Web Service的體系結構，如.Net。

當然，這方面最重要的問題還是網格計算機的整體體系結構。傳統CPU芯片的體系結構，可以分解成三個內容：地址空間、寄存器、指令系統。

地址空間是計算機體系結構的核心內容。它的一大進展發生在上世紀60年代，產生了物理地址、邏輯地址、虛擬地址等技術，從而使得分時系統、交互式系統等現代操作系統以及高級語言編程成為可能。