網(wǎng)格技術(shù)在企業(yè)中的應(yīng)用

摘要：簡要介紹了網(wǎng)格的概念、體系結(jié)構(gòu)及目前國內(nèi)外網(wǎng)格的研究和應(yīng)用情況；結(jié)合當(dāng)前的企業(yè)發(fā)展趨勢，對網(wǎng)格技術(shù)作了剖析，提出了網(wǎng)格技術(shù)在企業(yè)中的應(yīng)用模式和預(yù)期效果。

關(guān)鍵詞：網(wǎng)格技術(shù)；資源管理；體系結(jié)構(gòu)；企業(yè)；網(wǎng)格模型

0 引言

目前企業(yè)之間的業(yè)務(wù)合作越來越普遍，企業(yè)之間需要互相交換數(shù)據(jù)資源和共享軟硬件資源。各企業(yè)的應(yīng)用系統(tǒng)往往不一樣，即使同一企業(yè)內(nèi)部也有各種各樣的應(yīng)用系統(tǒng)，這些系統(tǒng)可能是在不同的時間由不同的公司開發(fā)，它們都有自己的用戶系統(tǒng)、資源庫、權(quán)限管理，是相對孤立的信息孤島。

信息網(wǎng)格的發(fā)展能夠降低信息、交易平臺的建設(shè)成本以及服務(wù)提供方面的支出，信息擁有的成本也將大大降低。信息網(wǎng)格是一個全局性的問題，不僅僅是一個技術(shù)層面的概念。對于企業(yè)而言，網(wǎng)格意味著一種建立在隨需應(yīng)變的組織架構(gòu)上的先進管理理念。利用網(wǎng)格技術(shù)可以解決信息孤島問題，真正實現(xiàn)信息共享，為用戶提供單一的系統(tǒng)映象環(huán)境。

本文就網(wǎng)格技術(shù)在企業(yè)中的應(yīng)用提出了一些新的理念，給出了企業(yè)間的網(wǎng)格架構(gòu)及企業(yè)各部門之問的資源共享和協(xié)作過程。

1 網(wǎng)格簡介

1．1 網(wǎng)格概念

網(wǎng)格是采用新型技術(shù)通過高速網(wǎng)絡(luò)連接并集成地理上分布的、異構(gòu)的資源(各種高性能計算機系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)、數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)、以及各種尖端設(shè)備、文件等)，為用戶提供一體化的高性能計算服務(wù)、信息處理服務(wù)和決策支持服務(wù)；網(wǎng)格是充分發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)資源的綜合效能的超級計算機系統(tǒng)。

1．2 網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)簡介

目前流行的網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)有Ian Foster，Carl Kesselman等人提出的5層沙漏結(jié)構(gòu)和后來將Grid技術(shù)和Web Services技術(shù)結(jié)合的開放網(wǎng)格服務(wù)體系結(jié)構(gòu)(OGSA)。

基于協(xié)議的5層沙漏結(jié)構(gòu)包括構(gòu)造層、連接層、資源層、會聚層、應(yīng)用層。

構(gòu)造層 提供了共享資源的本地控制接口。構(gòu)造層的功能為上層應(yīng)用提供了基礎(chǔ)，構(gòu)造層提供的功能性越豐富，上層越能構(gòu)造更復(fù)雜的應(yīng)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(xié)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(xié)議(同時提供API和SDK)，實現(xiàn)了安全協(xié)商、啟動、監(jiān)控、賬支付等功能。資源層只關(guān)心單個資源，不關(guān)心全局的狀態(tài)和跨域的行為。

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

應(yīng)用層 應(yīng)用層是用戶利用下層提供的API或SDK而實現(xiàn)某些特定功能的用戶層。

OGSA體系結(jié)構(gòu)采用了Grid思想和Web Services技術(shù)相結(jié)合的路子。Web Services技術(shù)是目前流行的集成解決方案，它的協(xié)議框架都經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)化，被各大主流IT廠商所接受、并通過基于XML的技術(shù)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(tài)的、跨管理域、非集中控制的廣域分布式環(huán)境下的虛擬組織里共享各種資源。OGSA更加適合商業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用。

1．3 國內(nèi)外網(wǎng)格研究狀況

目前國外的網(wǎng)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(fā)出在各種平臺上運行的網(wǎng)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(chǔ)設(shè)施項目，它允許用戶訪問硬件、軟件、數(shù)據(jù)等分布在廣域網(wǎng)上的資源)；韓國的N'Grid項目(目標(biāo)是建立韓國國家網(wǎng)格，包括計算網(wǎng)格、數(shù)據(jù)網(wǎng)格、訪問網(wǎng)格和應(yīng)用網(wǎng)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(yīng)用實驗床、應(yīng)用門戶，最終建立一個支持多個領(lǐng)域應(yīng)用的網(wǎng)格。

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

1．4 網(wǎng)格技術(shù)應(yīng)用情況

網(wǎng)格應(yīng)用主要有：生物醫(yī)學(xué)(網(wǎng)格可提供藥品開發(fā)人員所需的計算能力，用以研究藥物和蛋白質(zhì)分子的形態(tài)與運動)，例如2003年2月5日IBM、United Devices及Accelrys發(fā)表了旨在開發(fā)天花治療藥物的天花研究網(wǎng)格計算項目，對35000萬種侯選治療藥物分及數(shù)種蛋白質(zhì)和天花病毒進行化學(xué)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(yīng)用：①軍事仿真項目SF Express，它將大規(guī)模軍事仿真任務(wù)分解到分布式環(huán)境中運行；②數(shù)字相對論，它利用網(wǎng)格求解愛因斯坦相對論方程并模擬出天體的運動規(guī)律)；分布式儀器系統(tǒng)，例如：遠程醫(yī)療和遠程貴重儀器(XPort項目)；數(shù)據(jù)密集型計算，例如：歐洲原子能研究機構(gòu)CERN所開發(fā)的數(shù)據(jù)網(wǎng)格項目；遠程沉浸(是一種特殊的網(wǎng)絡(luò)化虛擬現(xiàn)實環(huán)境，這個環(huán)境可以是對現(xiàn)實或歷史的逼真反映，可以是對高性能計算結(jié)果或數(shù)據(jù)化的可視化，也可以是純粹虛構(gòu)的空間)，例如：EVL等開發(fā)的虛擬歷史博物館、協(xié)同學(xué)習(xí)環(huán)境、數(shù)據(jù)可視化同分析環(huán)境等；高性能計算方面，計算網(wǎng)格的建立有利于各計算中心實現(xiàn)資源共享、充分利用硬件和軟件資源節(jié)約成本，它能在基礎(chǔ)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(yī)療等領(lǐng)域發(fā)揮空前的作用；復(fù)雜的仿真與設(shè)計；數(shù)據(jù)收集／分析；娛樂產(chǎn)業(yè)、特殊效果設(shè)計；超級視頻會議等閉。

2 網(wǎng)格技術(shù)在企業(yè)中的應(yīng)用研究

隨著技術(shù)的長期積累、標(biāo)準(zhǔn)化環(huán)境的逐漸成熟、國家的支持、企業(yè)的投入和市場需求的推動，網(wǎng)格正在逐漸走向商業(yè)應(yīng)用。

2．1 目前國內(nèi)企業(yè)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用技術(shù)及存在問題

隨著互聯(lián)網(wǎng)(Internet技術(shù))的成熟，目前不少企業(yè)，各部門已經(jīng)普遍利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進行通信和交流，為企業(yè)各級管理者和決策者提供各自所需的動態(tài)綜合信息；同時利用企業(yè)內(nèi)部的局域網(wǎng)實現(xiàn)無紙化辦公，并建立了一套有效的經(jīng)營管理系統(tǒng)，能夠向企業(yè)各部門及時提供準(zhǔn)確、完整、客觀的綜合信息和統(tǒng)計資料，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)自動管理、分類、加工等，從而大大提高了企業(yè)的工作效率。

隨著企業(yè)之間合作的更加密切化，目前Internet技術(shù)已經(jīng)不能滿足企業(yè)對資源利用率和協(xié)同合作功能的要求，網(wǎng)格技術(shù)便成為地理上分布的異構(gòu)資源協(xié)同工作的實現(xiàn)手段。

2．2 網(wǎng)格在企業(yè)中的具體應(yīng)用過程及模型

現(xiàn)設(shè)計一個網(wǎng)格框架來實現(xiàn)各個單位間資源的共享。設(shè)甲為某重點大學(xué)(擁有高性能計算能力的機群系統(tǒng))，乙為某企業(yè)集團(皮革、襪業(yè)生產(chǎn)等)，丙為小商品批發(fā)商和采購商，網(wǎng)格節(jié)點資源通過高速的網(wǎng)絡(luò)，在物理上實現(xiàn)連接。各節(jié)點資源如下：

大學(xué)：高性能計算機群系統(tǒng)、工業(yè)生產(chǎn)自動管理軟件、智能生物模擬軟件、圖形自動處理軟件。

企業(yè)生產(chǎn)商：自動畫皮機、自動裁縫機及其它產(chǎn)品生產(chǎn)流水線的制造機等。

批發(fā)商：小型PC機(擁有兩個小型數(shù)據(jù)庫)。

資源共享和協(xié)同工作過程為：批發(fā)商把當(dāng)年的天氣和客戶對當(dāng)年產(chǎn)品款式的各種需求等參數(shù)存儲在參數(shù)數(shù)據(jù)庫中，并將這些參數(shù)利用大學(xué)的高性能計算機群系統(tǒng)和智能生物模擬軟件模擬當(dāng)年的產(chǎn)品。模擬出的產(chǎn)品存入產(chǎn)品需求數(shù)據(jù)庫，生產(chǎn)商訪問批發(fā)商的產(chǎn)品需求數(shù)據(jù)庫把模型返回給生產(chǎn)車間，并利用大學(xué)的工業(yè)生產(chǎn)自動管理軟件進行自動化生產(chǎn)，這樣就實現(xiàn)了各個單位之間的資源共享和協(xié)同工作，各個孤立資源得到了有效的利用。

這種網(wǎng)格技術(shù)的應(yīng)用對于各個單位來說是透明的，他們無需知道網(wǎng)格內(nèi)部的具體工作過程，只需向網(wǎng)格服務(wù)供應(yīng)商提出需求。其中網(wǎng)格資源的分配方式主要包括：網(wǎng)格服務(wù)供應(yīng)商、網(wǎng)格中間件服務(wù)層、網(wǎng)格資源經(jīng)紀(jì)層、網(wǎng)格用戶層。

3 網(wǎng)格在企業(yè)中應(yīng)用的預(yù)期效果

網(wǎng)格是網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的方向，也是解決目前標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化應(yīng)用產(chǎn)品、服務(wù)的缺乏以及企業(yè)信息化成本過高等問題的關(guān)鍵。企業(yè)信息網(wǎng)格將會最大限度地實現(xiàn)設(shè)計、制造、技術(shù)資源的共享，掃除空間上的距離給企業(yè)間的協(xié)同造成的障礙，增強國際企業(yè)間技術(shù)的互操作性，能使Web服務(wù)擴展到更廣泛的商業(yè)運用中，完善企業(yè)間的產(chǎn)品協(xié)同服務(wù)，實現(xiàn)各類跨地域、跨企業(yè)的動態(tài)服務(wù)。

4 結(jié)束語

網(wǎng)格技術(shù)在企業(yè)中的應(yīng)用將會大大帶動企業(yè)的快速發(fā)展，為提高企業(yè)效率、企業(yè)之間的協(xié)同合作和資源共享都提供了有利環(huán)境。因此本文提出了基于網(wǎng)格技術(shù)的企業(yè)應(yīng)用研究，分析了目前國內(nèi)企業(yè)資源應(yīng)用的一些不足，重點提出網(wǎng)格應(yīng)用的體系結(jié)構(gòu)以及如何實現(xiàn)企業(yè)資源共享。從而把高性能計算機以及網(wǎng)格技術(shù)更好地應(yīng)用到企業(yè)當(dāng)中去。