網格計算機

網格計算機

網格計算機是集成分布式系統部件（例如：計算機系統、存儲器等等）的硬

件和軟件系統，使用戶把它們看成是單個大型“虛擬化”計算系統。“單個系統”

的基本概念會應用于建設集中化“集群”計算機（由配置好的計算機和存儲器組

成的多處理器系統），和地理位置分散的計算機、儀器和其他資源組成的聯網網格。

通過網格計算，計算機系統和其他資源不一定被限制于專用與個人用戶或應

用，而能用于動態冷卻或共享，以滿足公司不斷變化的需求。使用互聯網、基于

網格的資源共享和協作問題解決能延伸至多機構的“虛擬單位”。

選擇“網格計算”的名稱是因為它的概念與電力網格相似，后者滿足客戶對

于電力的應用，這是通過在由所有用戶共享的電力生成資源的分布式網格上的明

顯的制圖。

網格的優勢

因為網格計算作為非常靈活、也許甚至是全能、分布式系統技術發展起來的

技術，它提供許多用法和優勢，能大致劃分為以下幾種：

高性能計算（HPC）：對于能用于并行計算的應用來說，在由眾多小型或專業

系統組成的聯網計算機系列上，網格提供執行計算密集應用的可能。與傳統的超

級計算機相比，計算網格能提供性價比和最大性能的可觀的優勢。于是，網格使

HPC可接入更多企業、促進計算密集型計算結果可用性，它是產品研究和部署所需

的，使科學家能解決對于傳統超級計算機來說是難以完成的“巨大挑戰”的問題。

在目前的發展環境中，大多數網格應用都屬于HPC類型。這是由于網格計算

源于對更經濟的HPC解決方案的需求這一事實，該解決方案解決了科學和工程的

關鍵問題。由于投資高回報，以及解決了以前在合理時間或成本下無法解決的計

算密集型問題，網格最初被商業企業采用一直集中于HPC。HPC網格成功地解決了

以下領域的廣泛的計算問題：

氣候/天氣/海洋建模與模擬

計算化學和材料科學環境質量建模與模擬軍事建模與模擬互聯網搜索引

擎藥物研究電子與機械設計模擬與證實地震處理與解釋信號/圖像處理財務

投資與市場建模數據聯盟與協作；網格還能聯合到數據綜合，不同來源的數據（相

關數據庫、文件、或應用數據），能統一到單一數據服務，該服務隱藏了數據地址、

本地所有者、和消耗源設施的復雜性。憑借數據聯盟，數據停留在原位置，不影

響本地用戶、應用程序和數據管理政策。多來源、多地點的數據的綜合有利于更

廣反的集合應用，包括公司業績記錄表、市場分析工具、客戶服務應用、和數據

挖掘應用。因為數據資源在網絡上被訪問，因此要求現有數據公布或消耗數據的

應用最小的更改。

資源分配與優化：大多數桌面系統和服務器閑置時間超過80%,因為計算機

傳統上被嚴格專用于某組用戶和應用。網格計算提供虛擬結構，它能實現靈活的

計算和存儲共享，以提高資源利用率。舉個最簡單的例子，批量任務能透明地分

配給資源庫中的閑置服務器。另一種可能，應用程序和工作都能被傳輸到一個閑

置服務器。另外，如果安裝虛擬機器軟件，單個物理服務器甚至能配置到運行不

同操作系統和應用程序。同理，閑置的配置在網絡上的存儲器，或SAN的存儲容

量，能被利用于數據存儲器。通過虛擬化行程實現的資源優化帶來的主要優勢是,

它收回計算設施的大量碎片空間，因此降低了支持特定IT功能水平所需的資本投

資水平。資源優化的另一個方面在于，它通常不需要現有應用程序的更改。由于

網格計算機

所有3類網格都依賴于好的用于互連分布式系統部件的網絡性能，HPC到目前為止

對網絡提出了最高的要求。因為HPC應用的網格形式這一事實可能涉及到密集的

進程內通訊，該通訊對網絡帶寬和時延特性高度敏感。為此，此文以下部分將集

中于HPC計算網格特性。

網格剖析

簡化的基本網格結構如圖1所示，網格中間設備提供地址透明，使應用程序

能運行在虛擬聯網資源層上。中間設備的主要特點是，它使網格看起來是一個計

算機系統，在組成網格的所有計算資源中提供協調。這些功能通常包括處理資源

發現和監控的工具、資源分配與管理、安全、性能監控和計費。

商業網格中間設備可從許多系統廠商和獨立軟件廠商（ISV）獲得。大多數這

種軟件具有所有權，然而也可得到廣泛的開放源中間設備。一個開放源網格中間

設備值得注意的案例是，源于研究團體對成功HPC網格的發展形成的Globus工具

包。現在（GGF）正在使用Globus,將它作為開發行業標準的基礎，促進網格間的

互用性。大多數系統廠商和ISV支持GGF試圖最終提供負荷行業標準的所有者中

間設備的努力。

GGF已經開發了開放網格服務結構（0GSA）,從基于標準的服務導向結構（SOA）

的角度看，它本質上徹底改變了網格，在SOA中，網格服務僅僅是種特殊的網絡

服務類型。和其他網絡服務一樣，能使用一種網絡服務定義語言術語（WSDL）定

義0GSA網格服務。將網格轉變為網絡服務模式的優勢在于，它使用現有標準，如

SOAP、XML和WS-Security,為接入網格資源提供可擴展結構。0GSA開放源執行

Globus工具包3.0,延伸了Globus工具包2.0的主要觀點，繼續支持現有Globus

API和WSDL接口。

TCP/IP和其他IETF標準使互聯網和企業網的不同類型的系統之間互用通信。

同理，GGF的0GSA有意制定標準，這些標準將能在分布于互聯網的不同類型系統

之間互用網格計算。開放網格服務設施（0GSD定義這種機制為，在基于不同中

間設備執行的網格服務間創建、管理和交換信息。

除了GGF,（EGA）是新的廠商和最終用戶聯盟，致力于開發企業網格解決方案。

EGA章程是集中于網格的商業應用，甚于技術或科研超級計算應用。EGA對位于企

業數據中心的戰略網格特別感興趣，想要盡可能多地建設應用、服務器、SAN和網

絡的現有基礎設施。EGA特別致力于數據中心，而非互聯網擴展網格或者擴展虛擬

機構等更廣泛的問題。EGA通過盡可能地采納現有標準、促進在明后兩年內出現的

開放、互操作的解決方案，希望采取實際的措施。

相比之下，所有者網格軟件主要關注于個人企業的需要，在這樣的企業中，

多廠商產品互操作性、系統異類、和互聯網可擴展性在當前網格發展階段還算不

上問題。因此，有理由期待在以后幾年中，網格中間設備將在三條路線上平行重

疊發展：

符合標準的開放源非標準開放源所有權，包括廠商支持的開放源或符合

0GSI的工具不論動機與目標如何不同，所有類型的網格中間設備都需要解決支持

網格范例的一套基本功能。

發現與監控：網格上的系統必須能發現何種資源或服務可用，并能監控其狀

態。一旦識別資源，為了定義工作的網格拓撲，必須能訪問系統配置和狀態信息。

網格發現和監控服務常常基于現有工具，如LDAP、DNS、網絡管理協議、和檢索服

務。

網格技術發展方向的探討

網格技術發展方向的探討

08-04-30

摘要：

該文主要介紹國內外一些有代表性的網格研究計劃的開發進展和網格

計算的起源及發展，探討了網格技術的未來發展方向。

關鍵詞：

網格網格計算服務網格；

1引言

網絡腹術是一次計算革命，有可能將全球計算機聯合起來協同工作，被人們

視為21世紀的新型網絡基礎架構。網格的概念來源于電力網格，如電力網把強

大的電力輸送到每家每戶的每個插座，用戶不必過問電是水電、火電，還是核電,

也不必過問電站位于何方。網格技術可把分布在各地的計算機聯網，將充足的計

算資源分配給每個用戶，如同個人使用一臺虛擬的超級計算機一樣。但網格不是

萬能技術，不是所有問題都能解決，只有那些能并行運算的應用才可能被拆成若

干細小任務分配到每個網格計算節點，通過并行處理來提高計算速度。

網格研究源于美國聯邦政府過去10年來資助的高性能計算項目。這類研究

使用的名詞就是“網格”或“計算網格”。這類研究的目標是將跨地域的多臺高

性能計算機、大型數據庫、貴重科研設備、通信設備、可視化設備和各種傳感器

整合成一個巨大的超級計算機系統，支持科學計算和科學研究。

2國外網格技術研究動向

2.1美國的網格技術研究

美國是網格研究起步最早的國家，美國多家研究機構開展了與網格相關的研

究工作，制定了很多網格研究計劃，如美國國家科學基金會資助的TeraGrid、

美國國防部的“全球信息網格"(GIG)、美國政府資助的“大型物理實驗網格”

(GriPhyN)及美國能源部的ASCIGrid、國家技術網格(NTG)等計劃。

(1)TeraGrid

美國國家科學基金會TeraGrid計劃是一個需要多年分段實施的，為開放式

科學研究而建立和使用的世界上最大、最全面的分布式基礎設施。目前,TeraGrid

已能提供40TFL0PS的聚合計算及近4千萬億字節的網絡數據存儲能力，并建成

了能融合許多系統結構的網絡環境，可通過GlobusToolkit支持基于網格的計

算，提供諸如基于證書的單個注冊和分布應用管理、TeraGrid資源恢復、對用

戶軟件結構的持續監控和TeraGrid的協同能力等。

(2)全球信息網格(GIG)

GIG是美國國防部(D0D)于20世紀90年代末提出并開始建設的一種集成的

信息基礎設施，由一套全球互聯的端對端信息系統、相關程序和人員組成，它可

將美軍在全球范圍內的計算機網、傳感器網和武器平臺網聯為一體，預計在2020

年完成。從系統組成上看，GIG將系統分為基礎、通信、計算、全球應用和使用

人員五個層次。從技術體制上看，GIG包括了多種專用或租借的通信計算機系統

和設備、各種軟件和數據、安全服務設備，以及有助于謀求信息優勢的其他相關

技術。

(3)大型物理實驗網格(GriPhyN)

GriPhyN是由實驗物理學家和IT研究人員共同發起的，其目標是為21世紀

網格技術發展方向的探討

的數據密集型科學構建第一臺千萬億次計算系統。GriPhyN計劃將通過一個名為

“千萬億級的虛擬數據網格(PVDG)”的計算環境來滿足全球各地成千上萬的科學

家們的數據密集型計算需求。GriPhyN合作組織計劃實行必要的計算機科學研

究，最終形成一系列產品型的數據網格。

2.2歐洲的網格技術研究

歐洲近來啟動了一系列網格開發計劃，其中包括DataGrid、SIMDAT、

NextGRID.AkoGriMo和CoreGRID等計劃”。這些項目的情況如下：

(l)DataGrid計劃

歐洲數據網格計劃(DataGrid)涉及到歐盟的二十幾個國家，其目的是開發一

種能支持全球性分布科學探索的全新環境。該計劃旨在設計并開發中間件解決方

案和可擴展的測試床，以便于處理千萬億字節的分布式數據、成千上萬的資源(如

處理器、磁盤等)以及大量同步用戶的請求。該計劃的重點是高能物理學、地球

科學和生物信息科學等科學應用領域。

(2)SIMDAT計劃

SIMDAT是歐洲的一個大型網格研究計劃。該計劃的目標是利用數據中心的

網格技術來開發解決工業復雜問題的方案。主要用于國際經濟的四個重要領域：

汽車制造、制藥、太空研究和氣象研究。該項目的7個網格技術開發領域包括(除

了一般的網格結構)：分布式數據訪問、V0管理、工作流、實體論、分析服務和

知識服務。

(3)NextGRID計劃

NextGRID是面向工商業領域建立的下一代網格服務結構。該計劃針對的是

廣泛的應用領域：法律部門的數據挖掘；廣播和娛樂；金融模型；數字媒體和供

應鏈管理。研究和開發領域包括：網格結構、核心服務以及動態聯合體和網格商

業模型。

(4)AkoGriMo計劃

AkoGriMo注重為動態虛擬組織提供傳輸移動通信的網格結構和服務。

包括兩個測試床：E—Learning和Hospital。該計劃在下一代網格使用的分

層方法有：域和應用專門服務、復雜的網格服務、核心網格服務、網絡中間件和

移動互連網。該技術在下一代IPv6網絡基礎上建立下一代網格，并支持操作系

統的安全性、賬目管理己賬和用戶。

(5)CoreGRID計劃

核心網格是一個研究網絡，主要用于大規模分布式網格和對等技術的基礎建

設、軟件基礎設施和應用。主要研究包括從知識，數據管理到問題解決環境的各

種情況，有42個組織參加。在歐洲開展網格技術研究最積極的是英國、荷蘭、

意大利與德國。研制''英國國家網格”。

2.3日本的網格技術研究

日本認為網格計算技術將極大地改變日本的產業結構，成為激活經濟的原動

力。目前，日本主要在進行國家研究網格計劃(NAREGI)和生物網格計戈U(BioGrid)

的研究。

(DNAREGI計劃

日本文部科學省推出的“激活經濟研究開發計劃”。目標是使最高運算速度

達到100TFL0PS。并預定從2008年開始在產業界加以應用。包括了一個從2003

年開始的五年規劃：2005年為中間評估階段，2006年度開始實施面向實際應用

的強化研究，2007年為實證試驗時期，2008年進入實用化階段。五年計劃的研

網格技術發展方向的探討

究內容可分為三個部分：進行網格應用開發的“系統實證研究開發”、進行網格

中間件開發的“網格研究開發”，以及進行運用技術開發的“基礎研究”。其中，

系統實證研究主要進行有關納米級分子、電子模擬的應用開發，并計劃將NAREGI

開發的應用程序和中間件用于分子電子學和生物分子元件領域；網格研究則主要

是想充分利用現有的成品軟件，開發出新的工具和中間件；而基礎研究則主要側

重于網絡通信基礎技術和應用技術的研究。

(2)生物網格計劃(BioGrid)

生物網格計劃是在2002年啟動的一項為期五年的網格研究計劃，主要由日

本文部科學省資助。計劃利用網格計算技術與超高速網絡，將各大學生物工程研

究機構所擁有的超級計算機、數據庫、高性能觀測設備等研究資源聯合起來。生

物網格計劃主要由五個部分組成：

?網格基礎技術組：主要進行安全、高性能的網格技術開發；

?數據聯機分析組：使Spring-8及超高壓電子顯微鏡等高性能分析設備

的連接成為可能，并實現分析數據的共享；

?計算網格技術組：研究開發蛋白質結構預測及各種生物模擬技術；

?數據網格組：主要任務是各種生物數據庫相關技術的研發；

?商業開發組：以各項開發技術為橋梁，開發超大型網格計算機，它比現在

世界上運算速度最快的計算機還快數倍，將達每秒300萬億次。

3中國網格技術研究動向

我國同世界其他各國政府一樣，為大幅度提高我國的綜合國力和國際競爭能

力，對于網格的建設也十分關注，同時在網格計算方面做了大量基礎性和前瞻性

研究工作。并在863專項中提出了具體的目標。專項確立了“戰略與系統綜合研

究”、“高性能計算機”、“網格結點”、“網格軟件”和“應用網格”五個方面的課

題。主要任務是研制面向網格的每秒萬億次級高性能計算機和具有每秒數萬億次

聚合計算能力的高性能計算環境；開發具有自主知識產權的網格軟件；建設科學

研究、經濟建設、社會發展和國防建設急需的重要應用

網格；形成若干網格技術的國家標準，參與制定國際標準。

目前，我國已開展了“中國國家網格”、“教育科研網格”、“織女星網格”和

“先進計算基礎設施北京、上海試點工程”等五大網格項目的研究。參與研究的

主要有中科院計算所、清華大學、聯想集團、江南計算所等幾家在高性能計算方

面有較強實力的研究單位。

(1)中國國家網格(ChinaNationalGrid)

“中國國家網格”是國家級高性能計算和信息服務的戰略性基礎設施，它將

在全國范圍內為各行業和社會大眾提供各種一體化的高性能計算環境和信息服

務。專項于2002年4月啟動，投資高達3億人民幣，目標是提供高性能計算、

資源共享、協同工作的能力，同時在科學研究、環境資源、制造業、服務業中建

設若干大型行業應用網格；并研制面向網格計算，具有良好的應用開發環境的高

性能計算機，裝備網格結點，促進我國高性能計算機的研究和產業化。

⑵“教育科研網格"(ChinaGrid)

教育部依托教育與科研網CERNET和高校的大量計算資源和信息資源，推出

了ChinaGrid計劃。ChinaGrid包括開發相應的網格軟件，配合網絡計算機(NC)

的使用，將分布在教育與科研網格上自治的分布異構的海量信息資源集成起來，

建立聚合能力超過每秒15萬億次量級的教育科研網格，總存儲容量超過260TB,

結點覆蓋211建設的100所部屬高等院校，實現CERNET環境下資源的有效共享,

網格技術發展方向的探討

消除信息孤島，ChinaGrid第一期規劃：在2002年?2005年期間，一是建立12

個計算網格的主結點，提供具有高性能計算、資源共享、協同工作的服務平臺。

每個主結點將建立一個聚合計算能力超過每秒5000億次、存儲能力分別達到5TB

的超級計算結點，并通過相應的計算網格軟件將分布在12個主結點的高性能計

算機連接起來，使整個ChinaGrid的聚合峰值計算能力超過每秒6萬億次，存儲

能力超過60TBo

(3)“織女星網格"(VegaGrid)“織女星網格”是由中科院計算所聯合國內

十幾家科研單位，共同承擔的“863”重點項目。該項目的目標是：把我國的8

個高性能計算中心通過Internet連接起來，進行統一的資源管理、信息管理和

用戶管理，并在此基礎上開發出多個需要高性能計算能力的網格應用系統。它是

我國的第一個網格雛形。目前，該項目已取得了一系列研究成果。包括研制出了

運算速度達每秒4萬億次以上，主要用作“中國國家網格”的主機、網格應用路

由器和“織女星”網格操作系統等。“織女星網格”主要研究內容如下：

在網格硬件層面，主要工作是研究下一代曙光高性能計算機，它們將是面向

網格的超級服務器；

在網格系統軟件層面，主要工作是研究開發一個名為GCP的網格計算協議棧

(GridComputingProtocolStack)以及有效支持GCP的"織女星"網格操作系統

(VegaGOS)；

在網格應用層面，主要研究的是信息網格和知識網格，以及科學計算類應用

網格。“織女星網格”在盡量使用國際上已有的先進技術的同時，它最大特點就

是提出了“服務網格”的概念。

4結束語

網格計算技術是一個正在迅猛發展的新興學科。從生物領域的后基因組計

劃，到高能物理領域更深層次物質結構的研究，再到哈勃望遠鏡所獲取的大量宇

宙數據的處理，再到氣象、地震預報預測這些重大科學領域的計算問題，促使科

學家必須利用分布在世界各地的計算機資源，通過高速網絡連接起來，共同完成

計算問題，這正是網格計算快速發展的源動力。

可以說網格是未來信息技術和產業發展的大趨勢，它將極大地改變我們的生

活和工作。未來的網格計算主要有三大發展趨勢：即標準化、大型化和技術融合

化。也就是說，網格計算將在行業應用的引導下，以標準化向更廣域、多學科滲

透，網格的一切對外功能都將以網格服務來體現，技術將進一步融合，且將逐漸

從高性能計算走向商業應用，從前沿技術走向實用化、大眾化。

可以預見，今后網格計算技術仍將快速發展，從而開創計算科學的一個新紀元。

網格，計算機網絡發展的新熱點

網格，計算機網絡發展的新熱點

2008-11-23

2001年9月3日，國際高能物理界的重要會議一高能物理計算2001會議在

北京舉行，數十個國內外著名的研究機構的300多個代表，研究交流一個最熱門

的話題-網格計算。

美國國際商用機器公司（IBM）近日宣布，它正在研究一種能被多家科研單

位和眾多科學家同時使用的超級計算機網格，其設計運算速度為每秒13.6萬億

次，比1997年戰勝國際象棋特級大師卡斯帕羅夫的〃深藍〃超級計算機速度快

1000倍，其存儲能力將達600萬億字節。

最新跡象表明，英國科學家正在抓緊開發新一代互聯網。該項目名為〃數據

網格"（DataGrid）,由歐洲六個著名的研究組織為主進行"超網"（Supernet）

的開發，其中就包括英國著名的粒子物理與天文研究委員（PPARC）o

越來越多的電腦專家認為，網格（GRID）研究正變成計算機網格發展的新熱點。

網格是什么呢？

網格是高性能計算機、數據源、因特網三種技術的有機組合和發展，它把分

布在各地的計算機連接起來，用戶分享網上資源，感覺如同個人使用一臺超級計

算機一樣。從數量上來說，網格的帶寬更高，計算速度和數據處理速度大幅提高,

結構體系比現有網絡更有效的利用信息資源。

有人認為，美國70年代關于Internet網絡的研究導致了今天網絡的繁榮，

而現在人們對網格的研究可以與70年代人們對Internet網絡的研究相提并論。

可以預言，幾年后的網格將和今天的Internet一樣，遍及國民經濟和社會生活

的各個領域。概括來說，Internet的作用是將各種計算機連接起來，而網格是

將各種信息資源（內容）連接起來。網格的重要分支計算網格、信息網格和知識

網格的思想來源于電力網格，目的是將計算能力和信息資源像今天的電力一樣方

便地送到每一用戶。

傳統的因特網實現了計算機硬件的連通，Web網實現了網頁的連通，目前的

網格正試圖實現互聯網上所有資料的全面連通，包括計算、存儲、通信和軟件等。

21世紀，分布在世界各地的服務器聚集和各種信息資料將成為不同領域網

絡系統的節點，給人們提供更方便的服務。

21世紀，網格的應用將會遍及家庭、交通、生命科學、高性能計算機、氣

候、地質科學、環境保護、大眾傳媒以及軍事等各個領域。

正如IBM深度計算研究所所長比爾?普里布蘭所說，網格和高性能計算機等

信息技術的根本目的就是輔助人類，實現“人與機器共生”，從而解放人的大腦，

提高社會生產力。

網格計算

美國從十幾年前起已開始預研計算網格。1992年提出了概念設計，現已成

為研究的熱點。網格計算（GridComputing）通過網絡連接地理上分布的各類計

算機（包括機群）、數據庫、各類設備和存儲設備等，形成對用戶相對透明的虛

擬的高性能計算環境，它的應用包括分布式計算、高吞吐量計算、協同工程和數

據查詢等諸多功能。網格計算被定義為一個廣域范圍的“無縫集成和協同計算環

網格，計算機網絡發展的新熱點

境”。

網格計算環境的構建層次一般為網格結點、中間件、開發環境和工具層、應

用層。而網格計算環境的設計需要有以下主要特征：管理層次、通信服務、信息

服務、名字服務、文件系統、安全認證、監視系統等特征。

網格計算可以合理而有效地將遠程資源高效地組織起來，形成“網絡虛擬計

算機”，以獲得超強的能力。網格計算模式已經發展成為連接和統一各類不同遠

程資源的一種基礎結構。

網格計算中的網格軟件包括網格操作系統、網格編程和使用環境以及網格應

用程序。網格軟件提供單一的系統映象、透明性、可靠性、負載平衡和資源共享

等功能。

目前基于PC的分布式計算網格技術逐步走向成熟。

PPARC的首席教授哈勒代說，"這個DATAGRID將成為IT發展史上一個分水

嶺，它將席卷科學研究、電子商務以及我們社會的方方面面。”

目前著名的網格軟件有Globus、Logion等。

信息網格

一般而言，信息網格是全國(全世界)范圍內對各行業和社會大眾提供各種

一體化信息服務的信息基礎設施，它將分布在全國甚至全世界的計算機、數據、

信息、知識(軟件)等組織成一個邏輯整體，各行業在此基礎上運行各自的應用

網格。

在Internet/Web上，數據和信息資源零散地分布在各個網格站點。在信息

網格中，資源被統一管理和使用。用戶可以通過網格門戶(Portal)透明地使用

整個網絡資源。他們看到的是一個邏輯門戶上的若干與自己相關的頻道，而不同

于在成千上萬個網站中搜索自己想要的信息。

信息網格是一個統一的平臺，各個行業虛擬交易可通過垂直門戶建立在信息

網格平臺上。采用信息網格技術將明顯地降低建立網站服務的成本。

建立大規模的網格系統的關鍵技術是網格系統軟件，特別是網格操作系統，

其核心技術包括網格資源的管理、信息優化使用技術、網格中作業調度技術和網

絡安全技術等。

中國網格的發展

網格是因特網應用的新發展。作為信息產業的新熱點，網格計算是近期解決

如高能物理實驗、破解基因代碼等數據量極大的科學工程計算問題的唯一路徑。

它的發展將像國際互聯網的產生一樣，對人類社會產生巨大的影響。

中科院計算所所長李國杰院士認為，我國“863〃計劃已經啟動了中國網格技

術的研究，著手建立中國的國家高性能計算環境和國家信息網格分布。目前正在

開發一個“網格計算協議”(GridComputingProtocol),它將應用于與網絡資源

連接起來，計算所正在研制的曙光4000和5000都是面向網格的超級服務器。

在今后5~10年內我國的信息網格將初步建成。對中國來說,加強網格研究,

并致力于世界網格標準的制定，將占領未來世界網絡競爭制高點，開拓我國網絡

經濟的新時代。

網格應用前景巨大高性能計算機備受關注

網格應用前景巨大高性能計算機備受關注

2010年07月30日太平洋電腦網

近日，為了更好的了解目前網格技術的應用與發展情況，一場以體現網格技

術成熟應用以及未來發展預測的專家專訪會議在深圳舉行。

參加此次會議的有中科院深圳先進技術研究院院長樊建平；華中科技大學計

算機學院院長金海；清華大學計算機系教授、高性能計算研究所所長鄭緯民；中

國計算機學會副理事長、北京大學網絡與信息系統研究所所長李曉明，中山大學

信息與網絡中心主任郭清順；中科院深圳先進技術研究院數字所副所長馮圣中；

以及曙光公司總裁助理、教育行業事業部總經理張岳平等。

作為中國高性能計算機技術領域的帶頭人和資深專家，樊建平表示，隨著信

息化社會的推進，網格計算等IT技術，已經成為各行各業進行技術改革的必要手

段。尤其是教育領域，作為人才培養與科學研究的重要基地，能否提供運算量大、

可靠性強、資源優勢共享等特點的IT系統平臺，將成為影響高校學科研究和教學

質量水平發展的重要因素。網格技術為教育行業進行信息化建設與數字化校園建

設，提供了強大的技術基礎。

樊建平認為，曙光的高性能計算機，為先進院科研工作的發展，起到了很大

的支撐作用，不僅可以支持深圳先進院同時服務上百家的企業，滿足珠三角企業

的工業計算需求，還可以服務于科研、氣象、交通等行業。未來，企業、科研、

社會對于超算的需求量會非常大，而曙光“星云”作為深圳超算中心購置的第一

臺超級計算機，也將為提升整個珠三角及東南亞區域的計算能力，發揮重大作用。

多年來，作為教育領域高性能計算平臺的服務提供商，曙光所提供的服務，

得到了教育行業專家與用戶的充分認可。不僅先后為清華大學、中山大學等眾多

高等學府建立了具備集高性能、高運算能力、高可靠性于一身的高性能網格計算

系統平臺，而且為各大高校實現資源共享、消除信息孤島，提供了有效的服務，

為推進高校信息化建設與實現教育信息化目標，作出了長遠的貢獻。

“中山大學數字化校園建設，早已取得了實質性的進展，不僅消滅了校園各個部

門所存在的信息孤島和應用孤島現象，而且實現了全校跨部門的業務聯動。”中山

大學信息與網絡中心主任郭清順對記者表示，“中山大學采用成熟的曙光4000L和

曙光5000超級服務器構建網格計算平臺，順利完成了數字化校園建設中的五個數

字化：數字化環境、數字化管理、數字化科研、數字化學習、數字化生活。”

中山大學是國內首批建設國家教育網格節點的試點高校，也是華南地區首屈一指

的高等學府，學校在“醫學圖像診斷”等圖像處理網格應用方面，一直處于國內

領先地位。在科研計算領域，計算運量大、強調處理器運算能力的特點，促使中

山大學對高性能計算平臺以及高性能網格計算平臺的需求日益加深。此外，相應

網絡軟件的共享、海量資源的有效利用，也使得中山大學對科研網格的需求不斷

升級。曙光高性能計算平臺的建設，為中山大學推動學科建設和學術研究，實現

教學質量提升、學校實力提升以及教育數字信息化的目標提供了強大的競爭力。

中山大學所構建的網格教育平臺是具備成本節約與可持續發展兩大特性的統

一資源平臺。一直以來，中山大學秉承“小步快跑”，即模塊化彈性擴展的理念不

斷進行校園信息化建設，而采用曙光的產品是因為其具備很好的彈性和擴展性能。

這種整合資金，統一管理的可持續發展模式，可避免資金的浪費和資源的空閑，

是中山大學與全國其他高校不太一樣的地方。

作為國產服務器領域的知名品牌，曙光超級計算機的應用范圍已經包括教育、

科研、政務、航天、能源、氣象、金融等各個領域，已經成為國外衡量中國服務

網格應用前景巨大高性能計算機備受關注

器技術水平的風向標。

專家認為，未來高性能計算在教育領域仍將會有很大的發展，希望通過推動

網格技術在教育領域的應用發展，共同推進我國教育信息化進程。

為用戶量身打造

隨著現代信息技術的發展，深圳先進技術研究院作為一家促進我國新興產業

發展的機構。基于高技術和高密度的需求，因此對于計算機系統、存儲系統、以

及操作系統有著極大的要求，而對于計算機系統的長時間持續服務能力的要求更

是迫切。

該系統的建設要求具備高性能、可擴展、高可靠、易管理等特點，不僅要滿

足現狀，還要擁有支持今后不斷更新和升級需要的伸縮性。

該系統須是一個具備先進性和成熟性、互聯性和開放性、高可靠性、高可用

性、高可維護性、高節能性以及伸縮性和擴展性特點的集群系統。同時，要具備

完善的管理措施和功能，以便于設備的安裝、配置和維護，以及對各種軟硬件資

源的分配、調度和管理，已達到提高資源和資產利用率，減輕系統管理人員的工

作負擔的目的。

深圳先進技術研究院之前已經配置了一套1.5Tflops曙光天潮4000L集群系

統，包括數十個節點，運行了CAE、CFD、計算物理化學等多個學科的應用軟件。

此次采用曙光方案，曙光公司擁有得天獨厚的優勢，可以根據用戶的要求整

合深圳分院現有的曙光及其他超級計算資源，構建本地區的綜合計算平臺，不存

在任何兼容性問題和技術障礙。

曙光在對深圳先進技術研究院進行分析之后，為研究院量身定做了一套用于

大規模高性能計算的本套集群系統一一曙光天潮5000系列超級計算機高效能計算

集群系統。

金方案從計算子系統、網絡通信子系統以及存儲子系統三個方面都進行了優

化設計，基于通用的集群架構，通過高速網絡將上百個結點的計算能力匯聚到一

起，可以支持大規模并行計算任務，充分適合多種類型應用需求。

針對深圳研究院高技術和高密度的需求，該方案除了具備高性能、可擴展、

高可靠、易管理等特點要求，滿足今后不斷更新和升級的需要。還具備、先進性

和成熟性、互聯性和開放性、高可靠性、高可用性、高可維護性、高節能性、可

縮放性和可擴展性、可管理性。

系統具有完善的管理措施和功能，便于設備的安裝、配置和維護，以及對各

種軟硬件資源的分配、調度和管理，提高資源和資產利用率，減輕系統管理人員

的工作負擔。

曙光針對深圳先進技術研究院量身定制的大規模高性能計算的集群系統已經

部署完畢并投入實際運營中。此種大規模高性能計算的集群系統，完全滿足了深

圳研究院目前對于計算機超強計算能力的需求，甚至在性能上已經超越了以往的

預期，真正實現了高長時間的持續服務能力，有效的促進了深圳先進技術研究院

并行算法設計、自動并行工具研制、數據模擬與仿真、應用領域并行算法等方面

的研究。

曙光為深圳先進技術研究院設計實施的解決方案經過實際運營檢驗已經獲得

了用戶的高度肯定和一致認可，十萬億級別的計算能力將有效地助力深圳研究院

實現設備升級，達到了提升項目研究效率的目的。曙光高性能計算產品在深圳先

進技術研究院的成功應用對于我國以現代信息技術為核心的新興產業的發展有著

重要的意義。

我國千萬億次高效能計算機及網格服務環境取得跨越式發展

我國千萬億次高效能計算機

及網格服務環境取得跨越式發展

2010-11-02新華網

有望沖擊世界第一速度的天河一號高效能計算機系統“橫空出世”；國家網

格軟件CNGridGOS4.0版正式發布；工業仿真與優化設計在大飛機、

汽車工業中“一顯身手”“十一五”期間，國家863計劃“高效能計算機及

網格服務環境”重大項目取得一系列重大突破。

“高性能計算機是戰略高技術的制高點。研制具有中國自主知識產權的高效

能計算機對提升我國綜合國力有重要戰略意義。基于國產高效能計算機建立國家

網格服務環境，將有力提升高性能計算的服務水平。”科技部副部長李學勇在2

日舉行的項目成果發布會上說。

據該項目總體專家組組長錢德沛介紹，2006年以來，國家累計投入9.4

億元，帶動投資逾10億元，圓滿完成了“十一五”期間“研制千萬億次計算機

系統，網格軟件，網格服務環境和網格與高效能計算應用”等項目目標。

“5月公布的全球高效能計算機Top50。排行榜上，中科院計算技術研

究所和曙光信息產業有限公司等研制成功的曙光6000（星云）躍居世界第二。

現在，由國防科技大學研制的天河一號系統，憑借每秒4700萬億次峰值和每

秒2500萬億次Linkpark實測性能，有望在本月即將公布的Top5

00新榜單中取得更驕人的成績。”錢德沛說。

網格服務環境建設是世界科技強國又一重大角力點。擁有自主知識產權的中

國國家網格軟件CNGridGOS4.。版，是世界網格軟件中的佼佼者，

具有提供全局名字管理、虛擬組織管理、用戶管理、資源管理、應用時管理等主

要功能。

目前，中科院計算機網絡信息中心、上海超級計算中心兩個主節點和分布全

國高校、科研院所的普通節點，通過CNGridGOS集成，已形成了具有

380萬億次聚合浮點計算能力和億萬字節存儲能力的中國國家網格服務應用

環境，在飛機設計、鐵路運輸、氣象預報、新藥研制等領域“一展身手”。

“工業仿真優化應用社區的使命，是把超級計算機的高性能和國家網格服務

環境送到企業、工程師、科研人員的電腦桌面上，通過友好的界面使尖端技術快

速推廣應用。”上海超級計算中心副主任李國根介紹說，“工業社區”不僅服務于

上汽、寶鋼等集團客戶，同時也服務于中小型公司和個人客戶。

李學勇表示，“十一五”期間“高效能計算機及網格服務環境”重大項目取

得成功的關鍵原因是堅持了從需求出發，機器、環境和應用均衡發展，“產學研

用力密切合作。

十二五即將開啟，科技人員要發揮自身優勢，堅持自主創新，使高性能

計算機在支撐云計算、三網融合和物聯網等新興信息技術發展中發揮更大作用。”

李學勇說。

世界最大規模“網格計算”網絡啟動

全球最大計算機網格啟動含10萬處理器

2008-10-05計世網

歐洲核子研究中心本周五啟動了全球最大規模的計算機網格。該計算機網格

將用于處理大型強子對撞機產生的實驗數據。

這一計算機網格將使全球數千名科學家處理大型強子對撞機(LHC)產生的

實驗數據。它能夠利用全球33個國家140多個計算機中心的處理能力，每年完

成對1500萬GB實驗數據的分析工作。

歐洲核子研究中心大型強子對撞機項目首席科學家喬斯?恩格倫(Jos

Engelen)在一份聲明中說，全球LHC計算網格是LHC項目的重要支柱，要完成

對LHC實驗數據的分析就離不開它。它也是過去五年中大規模計算領域技術發展

的集中體現。

全球LHC計算網格通過光纖網絡向分布在歐洲、北美和亞洲的11個主計算

機中心傳輸數據，數據將由這11個數據中心傳輸到其它數據中心進行分析處理。

該網格每天能夠處理25萬件任務，峰值處理能力可以達到50萬件任務。每件任

務可能需要運行數小時或數天。整個網格包含有約10萬處理器。

世界最大規模“網格計算”網絡啟動

2008-10-9

作偽迄今最大規模的分布式運算網絡，“全球LHC計算網格”當日正式啟動,

它將為設在歐洲的大型強子對撞機(LHC)提供強大的數據運算支持。

9月10日，歐洲核子研究中心的科學家在瑞士日內瓦附近的大型強子對撞機控制中心忙碌。

經過十幾年的建造，歐洲核子研究中心的大型強子對撞機當日正式啟動，將第一束質子束流注入對撞機。

新華網北京10月4日電綜合本社駐日內瓦記者楊京德、華盛頓記者張忠霞

報道：歐洲核子研究中心3日宣布，作為迄今最大規模的分布式運算網絡，“全

球LHC計算網格”當日正式啟動，它將為設在歐洲的大型強子對撞機(LHC)提供

強大的數據運算支持。

歐洲核子研究中心稱，這個運算網共包括分布在全球33個國家和地區的140

多個計算中心，參與運算的科研人員將多達7000名，每年可分析和管理大型強

子對撞機數據超過1500萬Go

世界最大規模“網格計算”網絡啟動

歐洲核子研究中心的大型強子對撞機設在瑞士日內瓦，由來自全球80多個

國家和地區的數千名科研人員參與建設完成，是迄今地球上最強大的對撞機，9

月10日成功實現了第一束質子流貫穿整個對撞機。將來開始全速運轉后，它每

秒產生的數據量可裝滿6張CD光碟，數據量之大前所未見。

歐洲核子研究中心科技主任約斯?恩格倫說，“網格計算”網絡是大型強子

對撞機項目的一個支柱，是對撞取數分析所必不可少的。

據介紹，將來會有專門的光纖網絡把大型強子對撞機的數據從日內瓦首先傳

輸到位于歐洲、北美和亞洲的11個大型的“第一梯隊”運算中心。然后數據再

從這11個“節點”進一步分派到全世界各地超過140個“第二梯隊”運算中心。

美國在這個運算網的建設和運行中發揮關鍵作用，全美共有15所大學和3個能

源部下屬的國家實驗室參與其中。

借助分布式運算網絡，科學家們可以最大限度地利用分布在各處的計算資

源，把服務器、存儲系統和網絡聯合在一起，形成超強的運算能力。

全球最大的網格亮相由6000多臺計算機組成

2007-5-25互連網

日前，英國的科學家展示了全球最大的網格計算機。該網格計算機系統是由

分散在78個國家的6000多臺計算機組成的，其中僅在英國就有1000多臺，它

是“大型強子對撞機計算網格”(LCG)的一部分，主要用于進行粒子物理領域的

研究。LCG是全球第一大網格系統，也是一個永久性風格的系統。

科學家預計，該網格計算機系統每年能夠處理15petabytes(lpetabytes=

100萬GB)的數據。但他們并沒有滿足，科學家將進一步發展該網格系統，希望

達到每年能夠處理10億字節的規模。到2007年，科學家將用上能夠運行5000

個任務、由10000臺計算機組成的網格系統，而且網格系統的規模還會進一步擴

大。在粒子物理研究領域中科學家選擇了網格系統，是因為與傳統的超級計算機

系統相比，網格系統的價格較低而且易于擴展。當網格系統的規模具有100000

臺高速PC的運算能力時，網格系統就會成為市場的主流。IDC公司預計，到2007

年，網格系統市場將達到120億美元。

三臺千萬億次超級計算機將強化國家網格

三臺千萬億次超級計算機將強化國家網格

2010年11月04日itl68網站

作為解決國家挑戰性問題的重要手段，以及解決制約國家經濟發展瓶頸問題

的重要工具，高性能計算系統有非常重要的戰略意義。從世界各國來看，發展高

端計算系統都是國家的行為，體現了國家的意志。

863計劃信息領域專家組高性能計算機及網絡服務環境重大項目總體專家組組長錢德沛教授

11月2日，國家863計劃信息領域辦公室在北京召開了“高效能計算機及

網格服務環境”重大項目成果發布會。863計劃信息領域專家組高性能計算機及

網絡服務環境重大項目總體專家組組長錢德沛教授發布了多項重大成果，包括：

每秒4700萬億次的天河1號高效能計算機系統研制成功;依托中國國家網格的工

業仿真優化應用社區正式開通；中國國家網格軟件CNGridGOS4.0版正式發布，

等等。

據了解，目前各發達國家都推出了各自的高效能計算機研究發展計劃。比如,

美國近年將研制多臺千萬億次至萬萬億次高效能計算機，包括美國能源部、美國

自然科學基金委、美國航天航空局等。歐盟也計劃在歐洲部署5-6臺千萬億次級

高效能計算系統。日本則計劃投資10億美元在2012年之前部署下一代超級計算

機，研制萬萬億次系統，同時要研究新一代信息基礎設施，把高性能計算的能力

更好的送到用戶手中。在網格服務環境方面，各國也有相應的計劃，如美國的

TeraGrid（未來的ExtremeDigital）、面向廣大科學家的OSG,歐盟的網格聯盟

EGA,英國國家網格服務NGS,日本國家教育科研網格基礎設施NAREGI等等。

中國則在“十一五期間”，在863計劃下開始部署高效能計算機及網格服務

重大項目，從2006到2010年間，863計劃總共投入近9.4億元人民幣，同時帶

動地方政府和應用部門的配套經費10億元以上。其項目目標是要研制成功千萬

億次高效能計算機系統，使我們國家在高性能計算機的研究制造水平上達到世界

第三，同時要研制成功中國國家網格服務環境，以及一批重要的應用系統，使我

們國家網格技術和應用達到世界先進水平。

在此次發布會，錢德沛介紹了項目總體進展情況，并發布了四項重大成果：

成果一：千萬億次高效能計算機

在第一階段，2008年完成了曙光5000A（安裝在上海超算中心）和聯想深騰

7000（安裝在中科院超算中心）兩臺百萬億次高性能計算。在第二階段，2010-2011

三臺千萬億次超級計算機將強化國家網格

年將實現三臺千萬億次機的成功研制和應用部署，即天津超算中心的“天河一

號”、深圳超算中心的“曙光6000”以及山東超算中心的“神威藍光二

成果二：中國國家網格服務環境

在“十五”研究的基礎上，“十一五”大力建設了中國國家網格服務環境，

突出了服務功能，目前共有11個節點，計算總能力達380萬億次以上，共享存

儲容量達到2PB,部署了230多個應用軟件和工具軟件，用戶數量超過1400個,

其中包括許多工業界用戶，如中國商用飛機公司、寶鋼集團、國家核電、上汽集

團、奇瑞汽車等。同時該環境已經支持了700多項國家科技計劃項目和重大的工

程項目，在大飛機、支線飛機、載人航天二期工程等方面提供了計算服務。在上

述三臺千萬次機接入之后，總計算能力將達到8000萬億次以上，在世界上處于

前列。

成果三：工業仿真優化社區

工業仿真優化社區是863計劃在“十一五”期間的一個重要工作，以突出中

國國家網格服務環境的應用推廣。該社區基于網絡環境，集成了多種工業設計和

仿真優化軟件，實現了資源調度、用戶管理、計費、交易中心等功能，探索了新

的可持續發展運營模式和商業模式，目前已經成功應用于上汽、寶鋼、商飛等企

業，在產品研發過程中發揮了重要作用。

成果四：新一代網格軟件

中國國家網格軟件GOS4.0版是在“十一五”期間開發的最后一個網格服務

軟件，由中科院計算所、江南計算所、清華大學、國防科大、北航、中科院網絡

中心以及上海超算中心等七家單位合作完成。目前已經在國家網格服務環境和應

用單位完成了部署，支撐網格服務環境的運行和應用的開發，在世界網格軟件中

占有重要的地位。

在應用方面，配合千萬億次高性能計算機的研制，“十一五”期間也開發了

一些大型并行應用軟件，包括面向千萬億次計算機的并行算法庫、大型流體機械

整機非定常流動并行計算軟件等，在大飛機專項、點火工程、油氣勘探、節能減

排、新藥開發、計算化學、天體物理、氣象集合預報等領域發揮了應有的作用。

特別值得一提的是，過去大多數應用軟件都只能支持到16核，能擴展到32

核的都比較少見，但現在已經可以利用千核以上的計算資源，比如中科院超算中

心30%以上的都是千核以上的應用。

與世界發達國家的差距與改進

談到與世界發達國家的差距，總體專家組給出的總體評價是：“我們國家在

高效能計算機的研制方面，這幾年取得了長足的進展，在性能指標方面居世界前

列，國家網格服務環境的資源和服務能力處于國際先進水平。但是國際上這個領

域的競爭非常激烈，今后兩年美國、日本將有若干臺萬萬億次級系統投入使用，

將再次拉開我們與世界先進水平的差距。同時我們在核心關鍵技術上仍然存在較

大的差距，比如在高性能處理器、大規模并行系統軟件、大規模并行算法等方面,

和世界先進水平相比仍然存在差距。特別需要指出的是，我們的應用水平跟世界

先進水平差距比較大，多學科協作研發的氛圍沒有完全形成，我們仍然缺少跨學

科人才，特別是既懂應用，又懂得計算機的人才，因此我們必須清醒的認識到所

面臨的挑戰，需要有可持續發展的思路，既要有政府的持續投入，也要有科技界

和工業界的持續努力。”

三臺千萬億次超級計算機將強化國家網格

錢德沛表示，在“十二五”期間，為實現高效能計算系統的可持續發展，需

要從幾個方面入手：

一是堅持應用牽引、技術推動的原則，以應用促進技術的發展。

二是要堅持高效能計算機、高性能計算環境和應用系統的協調發展，相輔相

成。

三是要加強高端計算機體系結構和核心關鍵技術的研究，及時規劃未來，為

在2020年左右實現億億級高端計算機系統的研制及早部署。

四是要大力推廣高性能計算應用，提高應用水平,把潛在應用變成實際應用，

追求應用成效，同時加強高性能計算綜合型應用人才的培養。

五是要探索可持續發展的道路，建立企業技術創新戰略聯盟和創新團隊，希

望這種聯盟能夠成為連接高性能計算機制造者、運營者和應用領域科學家的橋

梁，促進技術研發，推動標準制定，實現產學研用的有機結合，建立多學科協作

研究的機制，探索中國國家網格新的運行機制，尋求良性循環自我發展。

以“網格”技術為基礎的超高速網絡呼之欲出

以“網格”技術為基礎的超高速網絡呼之欲出

2008年04月08日深圳新聞網

還在為蝸牛爬行般的下載速度而無奈嗎？還在為電腦死機而懊惱嗎？歐洲

核子研究中心開發的超高速網絡將在今年夏季接受全面測試，它的傳輸速度比傳

統寬帶快1萬倍，所有電腦數據都可以存儲在網上。屆時，以“WWW”為標志

的萬維網將會成為明日黃花。

計算機的“電網”

據英國媒體7日報道，20多年以前，總部設在日內瓦的歐洲核子研究中心

的一位計算機專家為了讓互聯網更容易使用，發明了劃時代的萬維網技術，如今

他們打算給互聯網再次升級，以“網格”（Grid）技術為基礎的新一代互聯

網正呼之欲出。

網格（Grid）在英語中可以指輸電網。上世紀9。年代中期，美國阿岡

國家實驗室的一位科學家伊恩?福斯特最先把網格這個詞從輸電網擴展到了計算

機領域。“網格”系統由光纖電纜和先進路由器構成，如同建立了計算機的“電

網”，不會像互聯網那樣影響大流量數據的傳輸速度，它的使用將標志著電腦因

處理信息過多而死機的時代宣告終結。

一旦“網格”系統完全建成并投入使用，互聯網將擁有為用戶提供全景攝影

圖像的傳輸能力，允許成千上萬的玩家同時在線參與一個游戲，以及以市內電話

價格提供高清視頻電話服務。用戶下載一部完整的電影或音樂合輯只需要短短幾

秒鐘。

“網格”工程負責人伊恩?伯德說，連入“網格”的電腦將會變成一臺超級

虛擬計算機，人們不再需要使用臺式電腦存儲信息，而是可以全部依賴網絡。他

說：“這將實現所謂的動態計算機技術，人們可以在線存儲所有信息，在任何地

方通過網絡獲取這些信息。”

參與“網格”計劃的英國格拉斯哥大學教授戴維?布里頓深信，“網格”技

術將改變互聯網產業的格局和整個社會。他說：“在互聯網具備強大計算能力后，

未來一代所擁有的協作和通訊能力是我們無法想像的。

強子對撞機的“副產品”

據悉，“網格”技術的問世與歐洲核子研究中心將在今年夏天啟動的大型強

子對撞機（LHC）工程息息相關。LHC是一種大型粒子加速器，可以幫助人

類研究銀河、行星以及地球上生命形成過程。如果LHC開始工作，那么每年將

會生成龐大數據，而存儲和傳輸的