下一代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

張滿(mǎn)滿(mǎn)

摘要：在上世紀(jì)中期第一次出現(xiàn)了為共享主機(jī)資源和進(jìn)行信息的綜合處理而形成了第一代的以單主機(jī)為中心的聯(lián)機(jī)終端系統(tǒng)，此后互聯(lián)網(wǎng)科技迅猛革新進(jìn)步，從效率低的眾終端連接主機(jī)的形式更新為當(dāng)今我們?nèi)粘＝?jīng)常涉及、必不可少的互聯(lián)網(wǎng)科技。當(dāng)今社會(huì)，互聯(lián)網(wǎng)幾乎成為現(xiàn)代人日常必須元素。但是，互聯(lián)網(wǎng)和電腦的應(yīng)用依然存在諸多問(wèn)題，亟待解決。該文以實(shí)用為出發(fā)點(diǎn)進(jìn)行探索，以期闡示互聯(lián)網(wǎng)科技的未來(lái)趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：分布式系統(tǒng)；元計(jì)算；中間件；網(wǎng)格計(jì)算

中圖分類(lèi)號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2015）09-0084-03

只憑借一臺(tái)計(jì)算機(jī)在已無(wú)法達(dá)到當(dāng)今社會(huì)處理信息的客觀期望，于是憑借一定的手段達(dá)到具有極好處理水平的目的變得尤其重要，而“元計(jì)算機(jī)”的誕生無(wú)疑實(shí)現(xiàn)了上述愿望。上世紀(jì)末，為解決網(wǎng)絡(luò)內(nèi)主機(jī)多而性能不佳的難題，相關(guān)機(jī)構(gòu)投入財(cái)力物力進(jìn)行研究，首先他們把兩對(duì)主機(jī)建設(shè)為一個(gè)處理單位，然后借此探究對(duì)同時(shí)處理一定困難狀況的能力水平。此單元實(shí)行集中控制，定向安排任務(wù)以及靈活統(tǒng)籌的方式，進(jìn)而達(dá)到根據(jù)實(shí)際情況精確安排任務(wù)到指定的處理模塊里去。元計(jì)算的環(huán)境涵蓋內(nèi)容有以下幾個(gè)：支持分布并行的軟件系統(tǒng)、全局的文件系統(tǒng)、視頻電話系統(tǒng)、高速的互聯(lián)通信鏈路、普通用戶(hù)接口和信息諸如此類(lèi)?，F(xiàn)在常見(jiàn)專(zhuān)業(yè)語(yǔ)言為“網(wǎng)格計(jì)算（grid computing）”，其豐富地革新了開(kāi)始的對(duì)應(yīng)理念，主要為憑借全球各地的主機(jī)終端、計(jì)算資源諸如此類(lèi)，達(dá)到提供使用者方便快捷的處理環(huán)境，其實(shí)際擴(kuò)展涵蓋了以下幾個(gè)方面：數(shù)據(jù)查詢(xún)、協(xié)同工程、高吞吐量計(jì)算以及分布式計(jì)算。所以，網(wǎng)格體系作為遠(yuǎn)距離控制協(xié)調(diào)資源的根本手段，被稱(chēng)為寬范圍涉及的“無(wú)縫的集成和協(xié)同計(jì)算環(huán)境”。網(wǎng)格計(jì)算被譽(yù)為繼Internet和Web之后的“第三個(gè)信息技術(shù)浪潮”，以期做到對(duì)下一代分布式實(shí)際效果以及服務(wù)產(chǎn)生重大作用，成為真正的‘下一代互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。

1網(wǎng)格計(jì)算系統(tǒng)

1.1 網(wǎng)格計(jì)算系統(tǒng)的含義

網(wǎng)格是以電網(wǎng)的理念出發(fā)而建立起來(lái)的專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)，其主要功效就是能夠像中國(guó)電網(wǎng)一樣，便捷的提供給用戶(hù)服務(wù)。當(dāng)人們享受電能帶來(lái)的方便時(shí)，不會(huì)想到電力的來(lái)源、生成方式、傳送途徑等。同樣對(duì)于網(wǎng)格運(yùn)算體系來(lái)說(shuō)，也要實(shí)現(xiàn)人們?cè)诒憬菹碛镁W(wǎng)絡(luò)共享資源帶來(lái)的方便的同時(shí)，不會(huì)受到區(qū)域差異、硬件條件等的限制。網(wǎng)格計(jì)算和分布式或者并行系統(tǒng)存在著諸多相似之處，然而仔細(xì)探究又會(huì)發(fā)現(xiàn)彼此之間的關(guān)鍵性差異。二者的相似之處為，都依靠相關(guān)硬件設(shè)備而都處在風(fēng)險(xiǎn)性較高的互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域中，同時(shí)要求做到整合范圍涉及廣泛的變化的資源，然而網(wǎng)格計(jì)算系統(tǒng)因自身的高標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)致編程和連接方式存在鮮明的特征。同時(shí)，網(wǎng)格系統(tǒng)仍然應(yīng)該改善自身信息交流與傳遞的協(xié)調(diào)性，進(jìn)而達(dá)到實(shí)際應(yīng)用所需的標(biāo)準(zhǔn)，這就得依賴(lài)于該系統(tǒng)的異構(gòu)性和動(dòng)態(tài)性，還有目前并行技術(shù)無(wú)法達(dá)到滿(mǎn)足此需求的目的。

就上述技術(shù)而言，尤為重要的一點(diǎn)即掌握了解技術(shù)處理方式以及所處階段，并憑借上述掌握的情況完成網(wǎng)格操作的處理安排，最終動(dòng)態(tài)掌握資源運(yùn)行情況。

1.2 網(wǎng)格計(jì)算系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)

該計(jì)算系統(tǒng)的骨架以低級(jí)到高級(jí)的方式排列分別如下：構(gòu)造層、資源與連接層、匯集層和應(yīng)用層。

1）構(gòu)造層：以多種多樣的資源為基礎(chǔ)，具體涵蓋了超強(qiáng)處理能力主機(jī)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)搜索平臺(tái)以及超現(xiàn)實(shí)處理系統(tǒng)諸如此類(lèi)的資源。

2）資源與連接層：此為網(wǎng)格系統(tǒng)的重中之重，其主要任務(wù)為控制遠(yuǎn)距離操作、安排資源比例、游覽記錄、確認(rèn)正確信息、降低風(fēng)險(xiǎn)以及提高使用性能諸如之類(lèi)，亦被叫做中間層。網(wǎng)格系統(tǒng)的作用的實(shí)現(xiàn)離不開(kāi)此層的協(xié)助與控制。

3）匯聚層：給予客戶(hù)使用憑借，來(lái)確保客戶(hù)高效的享受到其中的資源。

4）應(yīng)用層：給予網(wǎng)格計(jì)算可以認(rèn)知的計(jì)算機(jī)程序，同時(shí)提供需要的相關(guān)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)以及對(duì)應(yīng)的計(jì)算程序等，此外保障網(wǎng)頁(yè)適用平臺(tái)，已達(dá)到客戶(hù)可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)途徑處理數(shù)據(jù)同時(shí)得到處理結(jié)果。

1.3 網(wǎng)格計(jì)算的要點(diǎn)分析

對(duì)網(wǎng)格計(jì)算的要點(diǎn)進(jìn)行分析總結(jié)，概括如下：

1）網(wǎng)格結(jié)點(diǎn)：此技術(shù)的主要作用為給與網(wǎng)格系統(tǒng)所需的資源，涵蓋內(nèi)容主要有：MPP系統(tǒng)大型存儲(chǔ)設(shè)備、高端服務(wù)器、集群系統(tǒng)諸如此類(lèi)。上述所提資源處在不同的區(qū)域，因而導(dǎo)致網(wǎng)格計(jì)算的異構(gòu)特性。

2）寬帶網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)：在網(wǎng)格系統(tǒng)環(huán)境下，此關(guān)鍵技術(shù)對(duì)于加強(qiáng)信息交流與傳遞的效率，由于信息交流與傳遞的效率高低將對(duì)網(wǎng)格系統(tǒng)的功效產(chǎn)生極大的作用，要實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接與使用的同步以及快速、有效的信息交流與傳遞離不開(kāi)此關(guān)鍵技術(shù)的協(xié)助。

3）資源管理和任務(wù)調(diào)度工具：前者主要為處理資源的說(shuō)明、安排以及控制諸如此類(lèi)的任務(wù)后者主要為分析所處系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)營(yíng)狀態(tài)，對(duì)分配內(nèi)容實(shí)時(shí)調(diào)整，加快處理速度。它們屬于網(wǎng)格計(jì)算的中間件。

4）監(jiān)測(cè)工具：較大運(yùn)算能力的網(wǎng)格系統(tǒng)的每秒運(yùn)營(yíng)的最大值可超過(guò)百萬(wàn)億次，然而客觀的來(lái)講，真實(shí)的處理效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到上述所說(shuō)。究其根本為運(yùn)行時(shí)的同時(shí)處理遇一次處理的過(guò)程不同的。此過(guò)程依賴(lài)于軟件工作者的程序編碼，但是對(duì)于研究硬件應(yīng)用方面的相關(guān)人士而言，就無(wú)法做到高效的利用上述資源。此時(shí)，皆可以憑借檢測(cè)手段幫助其了解資源分布和處理狀態(tài)等，進(jìn)而來(lái)解決上述難題。

5）應(yīng)用層的可視化工具：網(wǎng)格系統(tǒng)的重要功能基本為進(jìn)行據(jù)處理，因而常出現(xiàn)數(shù)量龐大的數(shù)據(jù)，在此條件下，只憑借人腦對(duì)上述龐大的信息進(jìn)行處理絕非為一件易事。但只若做到將最終信息處理為能感性認(rèn)識(shí)的圖表等，就解決了上述難題，應(yīng)用層的可視化工具正是具備所說(shuō)功能，并提供友好的用戶(hù)界面。

2 網(wǎng)格計(jì)算系統(tǒng)的代表項(xiàng)目

因?yàn)榫W(wǎng)格系統(tǒng)環(huán)境具有對(duì)存在差異的各獨(dú)立單元有較高的通用性，進(jìn)而組建起巨型世界范圍內(nèi)的網(wǎng)格系統(tǒng)，此為互聯(lián)網(wǎng)革新之后的完善模式，所以，全球政府以及相關(guān)機(jī)構(gòu)都將目光投向了此處，舉行了多次國(guó)際間研究型會(huì)議、講座、科研等，期間的研究成果被分享在資源網(wǎng)絡(luò)上，以供相關(guān)人員的參考探索。其中較為典型的網(wǎng)格系統(tǒng)有以下幾個(gè)：Globus項(xiàng)目、Legion項(xiàng)目、NetSolve項(xiàng)目、Javalin項(xiàng)目諸如此類(lèi)，上述項(xiàng)目可以進(jìn)行以下劃分：

2.1 Globus項(xiàng)目

此項(xiàng)目從根本的相關(guān)系統(tǒng)的應(yīng)用程序出發(fā)，整合不集中的資源，進(jìn)而建立整體唯一的系統(tǒng)環(huán)境，此項(xiàng)目關(guān)鍵點(diǎn)為對(duì)應(yīng)的工具包，它作為中間件，能搜索資源、控制、降低風(fēng)險(xiǎn)、信息交流與傳遞。它還可以根據(jù)客戶(hù)的差異進(jìn)行個(gè)性化設(shè)計(jì)。

2.2 基于Java的網(wǎng)格計(jì)算

Java編程語(yǔ)言以及延伸技術(shù)有效消除網(wǎng)格系統(tǒng)存在的疑難雜癥，像風(fēng)險(xiǎn)新高等。此外，Java還具有在網(wǎng)頁(yè)實(shí)施期間可以免去額外程序的要求。實(shí)際來(lái)說(shuō)，只要具有網(wǎng)頁(yè)瀏覽器的計(jì)算機(jī)，就能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。雖然此程序仍然具有速度慢諸如此類(lèi)的缺陷，可其必然對(duì)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的改革產(chǎn)生重要作用，為世界范圍的數(shù)據(jù)處理打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

現(xiàn)在關(guān)于網(wǎng)格系統(tǒng)的探索大部分集中于前端方面，同時(shí)產(chǎn)生較多有實(shí)際應(yīng)用效果的程序，其典型結(jié)構(gòu)為：憑借超級(jí)計(jì)算機(jī)獲取資源，以此為基礎(chǔ)，建立相關(guān)軟件系統(tǒng)；在傳播迅猛范圍廣泛的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)上插入中間件，以保證用戶(hù)根據(jù)自身需要選取對(duì)應(yīng)相關(guān)環(huán)境，同時(shí)，中間件還可以做到紀(jì)錄作用，并將其信息加工，以便于超級(jí)計(jì)算機(jī)的處理。

以現(xiàn)在存在的現(xiàn)狀為出發(fā)點(diǎn)，在考慮網(wǎng)格系統(tǒng)的特殊性，相關(guān)部門(mén)機(jī)構(gòu)組織等仔細(xì)分析網(wǎng)格系統(tǒng)和內(nèi)核的整合，探索其信息來(lái)源的區(qū)別和即時(shí)變化特質(zhì)、協(xié)調(diào)資源和同時(shí)工作安排相符的控制方式，得到脫離不同使用者帶來(lái)差異而建立的系統(tǒng)，同時(shí)，采用低風(fēng)險(xiǎn)、有效、高信譽(yù)性的方案，最終達(dá)到其資源控制的實(shí)際化應(yīng)用效果的提升。

3 網(wǎng)格計(jì)算技術(shù)的應(yīng)用

由于網(wǎng)格計(jì)算正處于萌芽階段，根據(jù)客觀情況，必然不會(huì)馬上產(chǎn)生良好的市場(chǎng)效果。所以應(yīng)當(dāng)借助知識(shí)分子以及相關(guān)專(zhuān)業(yè)人士的試用評(píng)價(jià)，試用人員應(yīng)具備以下特征：彼此居住區(qū)域較遠(yuǎn)，涉及世界各個(gè)區(qū)域，憑借遠(yuǎn)程控制進(jìn)行交流，專(zhuān)業(yè)人士通過(guò)軟件實(shí)施動(dòng)態(tài)分析，以期做到指導(dǎo)以及控制。

3.1 計(jì)算科學(xué)家和工程師需要網(wǎng)格

以專(zhuān)業(yè)人士角度出發(fā)，現(xiàn)在憑借磁帶郵遞表現(xiàn)實(shí)際仿真的效果較為普遍——以效仿為開(kāi)端截止于最終的差錯(cuò)分析，這期間要求的持續(xù)過(guò)程越長(zhǎng)越不符合使用者要求。此外，科學(xué)家以及工程師若想要掌握充分的資源，就應(yīng)借助網(wǎng)格計(jì)算系統(tǒng)。

3.2 實(shí)驗(yàn)科學(xué)家需要網(wǎng)格

從事實(shí)驗(yàn)和實(shí)地考察的專(zhuān)家人口為理論專(zhuān)業(yè)從事者的十倍，因此，若要做到深刻了解作用于自然，應(yīng)從事實(shí)驗(yàn)和實(shí)地考察科學(xué)入手，專(zhuān)業(yè)者利用專(zhuān)業(yè)設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合，做到方便使用，以滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)科學(xué)家對(duì)網(wǎng)絡(luò)的需求。

3.3 企業(yè)需要網(wǎng)格

目前，世界上大部分公司具有國(guó)際化和世界化，而且互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)生了對(duì)應(yīng)的企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)系統(tǒng)，但此系統(tǒng)交易受到較多因素的影響，如網(wǎng)絡(luò)帶寬、服務(wù)器效果、產(chǎn)權(quán)、資金消耗諸如此類(lèi)。

3.4 自然環(huán)境的保護(hù)需要網(wǎng)格

盡管目前全球政府機(jī)構(gòu)在針對(duì)世界性災(zāi)害（像溫室效應(yīng)、環(huán)境惡劣等）現(xiàn)象方面的措施較為詳細(xì)完善，專(zhuān)業(yè)者對(duì)網(wǎng)絡(luò)相關(guān)信息貯備的設(shè)立缺陷較多，而且鑒于上述現(xiàn)象具有涉及面廣泛的特點(diǎn)，相關(guān)專(zhuān)業(yè)人士的參與必不可少，因此，這就需要網(wǎng)格。

3.5 教育與培訓(xùn)需要網(wǎng)格

常規(guī)的實(shí)地教學(xué)存在的問(wèn)題為對(duì)人身自由的限制，尤其對(duì)于遍布全球范圍的論壇、講座等，這必然會(huì)產(chǎn)生一定的時(shí)間消耗在旅途中，這無(wú)疑降低了我們的辦事效率。但是網(wǎng)格計(jì)算系統(tǒng)就解決了上述難題，其主要原因?yàn)殚_(kāi)發(fā)了遠(yuǎn)程應(yīng)用軟件，讓遠(yuǎn)程教育與培訓(xùn)成為現(xiàn)實(shí)。

3.6 世界需要網(wǎng)格

按常理，網(wǎng)格計(jì)算體系不可能以特定地域進(jìn)行隔離，而是逐漸走向全球化世界化，故目前有相關(guān)人士表示網(wǎng)絡(luò)買(mǎi)賣(mài)可以取消交稅環(huán)節(jié)，此無(wú)疑會(huì)對(duì)全球市場(chǎng)交易方式的轉(zhuǎn)變產(chǎn)生重要在影響。

4 小結(jié)

網(wǎng)格計(jì)算系統(tǒng)根據(jù)實(shí)際情況將遠(yuǎn)距離資源進(jìn)行整合協(xié)調(diào)，建立超現(xiàn)實(shí)云系統(tǒng)，從而達(dá)到高效處理水平。同時(shí)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算系統(tǒng)對(duì)核爆炸模擬、宇宙學(xué)、生物學(xué)、流體力學(xué)以及相關(guān)工程提供了實(shí)施方案，使網(wǎng)格產(chǎn)生實(shí)際化效果，但還必須解決下列問(wèn)題：

1）應(yīng)消除現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)上數(shù)據(jù)傳遞效率低下的狀況?？梢越柚W(wǎng)格計(jì)算體系以及與新型網(wǎng)絡(luò)整合的方式，同時(shí)，憑借無(wú)線移動(dòng)通信以及衛(wèi)星通信同樣可以達(dá)到預(yù)期效果。

2）應(yīng)盡力消除人與計(jì)算機(jī)之間的隔閡，提高人使用網(wǎng)格計(jì)算系統(tǒng)的便利實(shí)用性。

3）依法消除利用網(wǎng)絡(luò)信息傳播期間侵害他人權(quán)利以及錢(qián)財(cái)?shù)牟涣棘F(xiàn)象。

4）最面臨的最困難的挑戰(zhàn)為降低網(wǎng)絡(luò)共享的風(fēng)險(xiǎn)。這是因?yàn)樾畔⒔柚ヂ?lián)網(wǎng)傳播，其網(wǎng)格計(jì)算完善程度越高，其更加多樣化，給予不法分子作案機(jī)會(huì)。

參考文獻(xiàn)：

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[2] www.CCW.com.cn/htm/produ/topic/01…6 8 13.asp.

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