互聯網的第三次浪潮:網格在互聯網廣泛應用于電子商務并經歷波浪起伏向前不斷發展的今天，在與高性能計算有關的科學合作領域，正在涌現出另一個具有劃時代的新生事物－網格(Grid)。它的出現，將掀起互聯網繼傳統互聯網(Internet)、萬維網(Web)之后的第三次浪潮，并將為信息產業帶來無限商機。對因特網、萬維網乃至整個信息技術，人們近來有兩派觀點。很多人認為，網絡技術和信息技術才剛剛開始快速成長，正處于“宇宙大爆炸之后萬分之一秒”的時間段。它們的作用還遠遠沒有發揮出來。不論在技術、在應用、還是在市場方面都有很多創新的機會。另一些人則認為因特網/萬維網技術已經接近成熟期。它們即將被更先進的技術取代。不論傾向何種觀點，有幾個問題我們是必須問的：“因特網后面是什么？萬維網后面是什么？什么是信息技術的下一個大浪潮？”我們必須提出這些問題，思考這些問題，想像對這些問題的回答。只有這樣，我們才有希望參與創造下一個大浪潮。而創造浪潮是趕上浪潮的最好方法。有一小批，但人數越來越多的電腦專家們認為，這下一個大東西就是網格。網格并不是要拋棄和完全取代因特網。它將建筑在因特網的基礎之上，不過比當前的因特網性能更高、功能更強、應用更廣。若干年之后，人們還是會說“上網”，但這個“網”將是建筑在因特網之上的網格?；ヂ摼W的三次浪潮眾所周知，由于美國軍事科學合作的需要，美國國防部先進研究計劃局(DARPA)于1969年，利用信息包傳輸和開放式整體結構技術，組建了ARPAnet，從而誕生了Internet。1990年，伯納爾斯·李(Berners-Lee)在歐洲原子核研究中心(CERN)工作時，為了高能物理研究的需要發明了萬維網?，F在，歷史又將重演。CERN正在計劃建立一個新型而巨大的粒子對撞機，預計2005年完成。它所產生的數據量將是現在的1000倍，用當前的互聯網技術已無法對付。因此，美國和歐洲的科學家們正在構造一種叫做網格的新型信息技術基礎設施，它可以幫助科學家們自動地處理、組織、傳輸和管理這些數據，供歐美與CERN有關系的500多家大學和研究機構使用。不難預測，與萬維網一樣，原來為科研服務的網格也會很快用于傳媒、傳統產業、電子商務、娛樂等各個領域。互聯網的三次浪潮因特網（internet）萬維網（web）網格（grid）第一個研究原型1969.10.11980-19891998第一個可用原型19701990.121999第一個標準1969.4（imp）1974.5（tcp/ip）1994.6（uri）1996.5（http）還沒有現在標準總數3180個rfc4611個工作組9個研究組中國參與標準1（1996.3）0還沒有互聯網發展至今已經32年了，出現了3180個技術標準文檔（RFC）。我國科技界僅參與了一個技術標準文檔的制定。那就是1996年3月（互聯網第一個標準發明27年后，TCP/IP協議發明22年后）胡道元教授牽頭制定的中文字符編碼標準（RFC1922）。Web發展至今也近12年了，出現了46個技術標準，我國科技界參與制定的技術標準還一個也沒有。中科院計算所副所長徐志偉博士呼吁：“我們不希望歷史重演。我們不希望看到，在2005年、2010年的時候，國際科技界制定的網格技術標準中，還是沒有我國科技界的參與。”英國在歷史上曾失去了計算機和因特網兩個機會，讓給了美國人。計算機的很多發明人和先驅都是英國人，包括巴貝奇和圖靈。萬維網的發明人伯納爾斯－李也是英國人。1990年，伯納爾斯－李在CERN工作時為了高能物理研究的需要發明了萬維網。據說，他曾與幾個英國的風險投資商談過，希望他們能將他的發明產品化、商業化。但是，這些投資商認為伯納爾斯－李發明的萬維網技術不夠先進，拒絕給他投資。四年以后，美國網景公司才推出了萬維網產品，頓時風靡全世界。現在，歷史似乎又在重演了。CERN正在計劃建立一個新型而巨大的粒子對撞機，預計2005年完成。它所產生的數據量將是現在的一千倍，用當前的因特網技術無法對付。因此，美國和歐洲的科學家們正在構造一種叫作網格的新型信息技術基礎設施，它可以幫助科學家們自動地處理、組織、傳輸和管理這些數據，供歐美與CERN有關系的500多家大學和研究機構使用。問題的關鍵是，與萬維網一樣，原來為科研服務的網格很快就會聯上公司，于是會產生一大批網格創業公司，各自發明一套利用網格這個基礎設施提供服務而賺錢的辦法。這樣，英國的信息產業也就上去了。當初拒絕為伯納爾斯-李投資的一位英國風險投資商也加入了英國科學家的行列，呼吁政府一定要重視網格技術，早日投資、早日加入，不要讓下一個網景公司再落入美國手里。據悉，英國政府已決定投資1億英鎊于網格項目。美國政府從十年前就開始投資了，累計用于網格技術的基礎研究經費已近五億美元。美國軍方更為積極。美國國防部已在規劃實施一個宏大的網格計劃，叫作“全球信息網格”（GlobalInformationGrid），預計在2020年完成。作為這個計劃的一部分，美國海軍和海軍陸戰隊已先期啟動一個160億美元的八年項目，包括系統的研制、建設、維護和升級。網格是什么？網格是把整個因特網整合成一臺巨大的超級計算機，實現IT資源的全面共享和協同。因特網的出現，將獨立的計算機個體聯成網絡，但是，它沒辦法共享其它機器的資源。Web興起，通過網頁的方式連接起來，計算機可以做包括電子商務在內的更多事情。但是，各行業在應用層面上的互聯互通遠遠沒有實現，計算機的使用也遠不如電話這么方便。而網格將能實現應用層面上的互聯互通，即用戶使用層面上的互聯互通。其次，網格可以實現全面的資源共享。網格采用的是國際標準，標準化意味著，網格可以使接入設備像電話一樣易用。美國阿崗(Argonne)國家實驗室的資深科學家、美國網格計算項目的領導人，伊安佛斯特(IanFoster)，曾在1998年主編了題為《網格：21世紀信息技術基礎設施的藍圖》的一本書。他這樣描述網格：“網格是構筑在互聯網上的一組新興技術，它將高速互聯網、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?；ヂ摼W主要為人們提供電子郵件、網頁瀏覽等通信功能，而網格功能則更多更強，能讓人們透明地使用計算、存儲等其他資源。”由此可見，實際上傳統互聯網實現了計算機硬件的連通，Web實現了網頁的連通，而網格試圖實現互聯網上所有資源的全面連通。它要把整個互聯網整合成一臺巨大的超級計算機，實現計算資源、存儲資源、通信資源、軟件資源、信息資源、知識資源的全面共享?；ヂ摼W的第三次浪潮的實質，就是要將萬維網（WorldWideWeb）升華為網格（GreatGlobalGrid）。周松年的負載共享軟件已經有了一些網格的特征。假如用戶要算一道題（比如模擬飛機發動機、電腦芯片設計等等），他只需把要求告訴負載共享軟件，這個軟件會自動地按最有效率的方式找到合適的電腦，用最快、最經濟的途徑算出這道題。周松年的軟件已被美國一家大的芯片公司用于管理橫跨歐美的幾千臺電腦，共享它們的資源。周松年是這樣解釋網格的：“網格這個名詞是從輸電網來的。20世紀經濟的發展、工業的發展、人類社會的發展，很大程度上是因為電力可以從墻上插座很方便地拿到。而計算對21世紀的經濟和工業將會有強有力的推動。要推動的條件就是，計算能力要像電力一樣到處都能拿到。因此提出了‘計算網格’這個概念。”這些東西到底對人類有什么用途呢？IBM深度計算研究所的所長比爾·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，即利克萊德所說的“人與計算機的共生”。機器可以做的事情應該盡量讓它做?？墒墙裉斓娜藗冞€在花大量精力做機器的事。人類最寶貴的財富是時間，而計算機則可以為人類提供更多的時間和更高質量的時間。計算機的計算能力、記憶能力和數據處理能力要比人強得多。我們每個人每天都要處理很多繁瑣的細節事務。假如瑣事能讓電腦去做，我們的人腦可以用來去干別的更有意義的事情。我們可以想像一下，如果我們有一個功能很強的電腦助手，能夠記住我們一生中的所有信息，并能夠方便而準確地檢索這些信息，那我們的人腦可以大大解放。有可能，網格技術可以幫助我們擺脫目前這種技術越發達，人就越忙的不正常趨勢。我們的大腦終于有了更多的閑暇和自由，去讀讀古書，去感受自然，去領會“采菊東籬下，悠然見南山”的意境。世界上的高性能計算機也有排名，最著名的一個就是“超級電腦世界500強”網站。這個網站是由田納西大學的杰出教授杰克·唐格拉維護的。唐格拉這樣解釋網格：“網格試圖提供這樣一種技術：人們可以把自己的微機插入網格，以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一樣。”網格技術的產生、發展必須具備以下三個基本條件：計算資源的廣域分布、網絡技術（特別是Internet）以及不斷增長的對資源共享的需求。在計算器技術發展的早期階段，只有很少數量的大型計算機，它們通常被安裝在相互獨立的計算中心內，多個計算器用戶透過使用終端來共享一臺大型機的資源，但卻不能同時共享多臺大型機的計算資源。隨著網絡技術的發展，多臺大型計算器可以在局域網（LAN）內互連，用戶透過網絡便可以同時使用多臺計算機的資源。而Internet的飛速發展和普及使得網格計算技術的產生成為可能。圖1顯示了計算資源共享的發展過程。網格計算是伴隨著互聯網而迅速發展起來的，專門針對復雜科學計算的新型計算模式。這種計算模式是利用互聯網把分散在不同地理位置的電腦組織成一個“虛擬的超級計算機”（網絡就是計算機），其中每一臺參與計算的計算機就是一個“節點”，而整個計算是由成千上萬個“節點”組成的“一張網格”，所以這種計算方式叫網格計算。這樣組織起來的“虛擬的超級計算機”有兩個優勢，一個是數據處理能力超強；另一個是能充分利用網上的閑置處理能力。許多企業每年在信息技術方面的投入都很巨大，但是仍然不能滿足工作的需要。在設計單位，一般都需要具備300臺到500臺計算機，但是在高峰期，即便500臺電腦也遠遠不夠用；而一旦設計結束，大量的電腦又會閑置無用。計算機在大多數時間中都是空閑的，它無所事事，只是在設備之間來回發送電子，然后顯示最新的屏幕保護程序。這些計算機在消耗能量，但是實際上它的處理器中并沒有產生任何有用的事件或信息。據估計，一臺計算機用來執行重要處理任務的時間少于其處理能力的5%。甚至大多數服務器只使用了其15%以下的處理能力來滿足用戶的需要，剩下的服務器時間（CPU、RAM、硬盤等等）仍然空閑著未被使用。而網格計算正是要將這大量的閑置資源利用起來，貢獻給需要它們的事業。通俗地說，網格計算是分布式計算（DistributedComputing）的一種，如果我們說某項工作是分布式的，那么，參與這項工作的一定不只是一臺計算機，而是一個計算機網絡，可以充分利用網絡中所有計算機的閑置處理能力來協同參與運算，顯然這種“螞蟻搬山”的方式將具有很強的數據處理能力。網格計算模式首先把要計算的數據分割成若干“小片”，而計算這些“小片”的軟件通常是一個預先編制好的屏幕保護程序，然后不同節點的計算機可以根據自己的處理能力下載一個或多個數據片斷和這個屏幕保護程序。只要節點的計算機的用戶不使用計算機時，屏保程序就會工作，這樣這臺計算機的閑置計算能力就被充分地調動起來了，即實現了“讓計算能力公用化”,全世界PC聯合起來。隨著超級計算機的不斷發展，它們已經成為復雜科學計算領域的主宰。但以超級計算機為中心的計算模式存在明顯的不足，而且目前正在經受挑戰。超級計算機雖然是處理能力強大的“巨無霸”，但它造價極高，通常只有一些國家級的部門，如航天、氣象等部門才有能力配置這樣的設備。而隨著人們日常工作遇到的商業計算越來越復雜，人們越來越需要數據處理能力更強大的計算機，而超級計算機的價格顯然阻止了它進入普通人的工作領域。于是，人們開始尋找一種造價低廉而數據處理能力超強的計算模式，最終科學家們找到了答案———GridComputing（網格計算）。網格的發展歷史與現狀20世紀90年代初，根據網上主機大量增加，但其利用率卻并不高的情況，美國國家科學基金會(NFS)，將其4個超級計算中心構筑成一個能夠進行元計算(meta-computing)的整體。元計算的含義是通過網絡，將計算資源連接起來，形成對用戶透明的超級計算環境。近年來元計算的這個術語已被網格計算所代替。網格方面的代表性研究工作還有美國的“國家技術網格（NTG）”、“分布萬億次級計算設施（DTF）”、美國宇航局的IDG、美國能源部的ASCIGrid以及歐盟的DataGrid等。國際上的網格研究主要采用開放源碼、公開合作的方式。（有關網格研究的信息，可從“全球網格論壇”網站：上查閱）。據悉，美國政府近十年來，累計用于網格的基礎研究經費已近5億美元。美國軍方更為積極。美國國防部已在規劃實施一個宏大的網格計劃，叫做“全球信息網格”（GlobalInformationGrid），預計在2020年完成。作為這個計劃的一部分，美國海軍和海軍陸戰隊，已先期啟動一個160億美元的8年項目，包括系統的研制、建設、維護和升級。英國政府已決定投資1億英鎊，用來建設“英國國家網格(UKNationalGrid)”。粗略地說，網格系統可以分為三個基本層次：資源層、中間件層和應用層。由于現在的互聯網結構并不是針對網格計算設計的，為了使網格計算和現有的結構兼容，一般要有一個可擴展的中間件層。它是指一系列工具和協議軟件，其功能是屏蔽網格資源層中計算資源的分布、異構特性(Heterogeneity)，向網格應用層提供透明、一致的使用接口。網格的中間件層也稱為網格操作系統（GridOperatingSystem），它同時需要提供用戶編程接口和相應的環境，以支持網格應用的開發。上述以美國政府的研發機構為主的推動網格計算的項目，都采用了一種網絡協議“Globus”。Globus是以美國阿崗國家實驗室為主，全美有12所大學和研究機構參與開發的網格項目。Globus對資源管理、安全、信息服務及數據管理等網格計算的關鍵技術進行研究，開發能在各種平臺上運行的網格計算工具軟件（Toolkit），幫助規劃和組建大型的網格試驗平臺，開發適合大型網格系統運行的大型應用程序。Globus認為：在網絡環境下的互操作，意味著需要開發一套通用協議，用它來描述信息的格式和信息交換的規則。Globus協議作為自由軟件，已經在互聯網上公開()。Globus的網格計算協議是建立在互聯網協議之上的，以互聯網協議中的通信、路由、名字解析等功能為基礎。Globus的協議分為5層：構造層、連接層、資源層、匯集層和應用層。上層協議可調用下層協議的服務。網格內的全局應用都通過協議提供的服務來調用操作系統。最近，企業也預感到了網格潛藏著巨大市場，所以也紛紛加入了網格開發的隊伍。美國微軟公司已經決定支援Globus計劃，日本的軟庫(Softbank)公司也向從事網格計算研究的新興企業UnitedDevices投資。除此以外，輝瑞（Pfizer）制藥公司以及飛機制造商波音公司等大公司，都已開始進行有關網格計算的實驗。目前它們實驗的目標主要著眼于將其應用于大規模的科學仿真。IBM公司在2001年8月2日宣布,它將為網格計算投資約40億美元。IBM公司近日宣布，它正在研制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，預計它將在2002年第三季度建成。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。它采用LINUX系統組合，網格的服務器裝有英特爾公司生產的代號為McKinley的新一代Itaniium微處理器。據稱，這個網格的功能將是目前全球同類系統中最強的。由此不難預測，網格將成為生物工程、氣候模擬、能源探索、航空航天、數字地球等重要科技領域的重要工具。與此同時，網格技術也將提升電子商務到一個新的臺階，它將把互聯網上的資源，整合成一臺超級服務器，有效地為電子商務提供內容服務、計算服務、存儲服務和交易服務等。目前互聯網上的內容每天都在飛速增長，不可能有哪個單一的服務器或者搜索引擎能掌握所有資源。美國國家科學基金會張曉東博士介紹說，現在每年互聯網都會增加2×1018字節的內容，但大概只有3×1012字節能為公眾所用，相當于總量的0.00015%，即便是Google這種功能強大的搜索引擎也只能查找1.3×108字節的內容。而網格技術得到充分應用后，能大大提高互聯網的資源利用率。網格技術能帶來這么多變革，它有些什么樣的技術特點？首先，網格能夠提供資源共享，它能消除信息孤島、實現應用程序的互連互通。網格與計算機網絡不同，計算機網絡實現的是一種硬件的連通，而網格能實現應用層面的連通。其次，網格第二個特點是協同工作，很多網格結點可以共同處理一個項目。第三，網格是基于國際的開放技術標準，這跟以前很多行業、部門或者公司推出的軟件產品不一樣。最后，網格可以提供動態的服務，能夠適應變化。

網格的關鍵技術信息網格是要利用現有的網絡基礎設施、協議規范、Web和數據庫技術，為用戶提供一體化的智能信息平臺，其目標是創建一種架構在OS和Web之上的基于Internet的新一代信息平臺和軟件基礎設施。在這個平臺上，信息的處理是分布式、協作和智能化的，用戶可以通過單一入口訪問所有信息。信息網格追求的最終目標是能夠做到服務點播（ServiceOnDemand）和一步到位的服務(OneClickIsEnough)。信息網格的體系結構、信息表示和元信息、信息連通和一致性、安全技術等是目前信息網格研究的重點。1．體系結構從C/S發展到B/S是體系結構的一個飛躍。為了重用業務處理邏輯和界面表示邏輯，提高系統的伸縮性，現在的體系結構已逐漸向N層結構發展，包括客戶端的顯示、服務端的表示邏輯、服務端的處理邏輯、后臺數據庫系統等。支撐信息網格的協議從頂層的統一服務互操作協議直到UDDI、SOAP、XML、HTTP，組成了一個從上至下的多層次協議棧，各層次協作服務實現了跨越Web的信息分布和集成應用程序邏輯。目前，信息網格體系結構研究的重點是底層的信息存儲、表示、對外發布、呈現給用戶的各層應用程序邏輯具體分層、實現和集成以及各中間層的數據存儲、接口界面、通信機制等方面。2．信息的表示和元信息信息的表示體現在兩個方面:其一是將信息存儲于數據庫或其他存儲介質中的表示;其二是將其呈現給用戶時的界面表示。信息網格是應用層的軟件基礎設施，各行各業都有將該行業的數據信息發布到網格上的需要，因此出現在信息網格上的信息種類是多種多樣的，包括結構化、半結構化和非結構化的數據，如何將它們映射成數據庫或其他存儲機制（比如文件系統）的數據實體是信息網格要解決的首要問題。元信息抽象化了數據對象的描述，使得各種信息可以通過元素屬性與值之間的關系對來表達。我們將這種元信息叫做數據表示的中間層。一般來說，數據的表示可以建立多個中間層，在各個應用程序邏輯層中都有相應的數據中間層。XML實現了Web文件的內容和數據表示形式的分離，是一種有效的數據頁面表示和描述語言。XML與元信息的結合將使界面表示和數據存儲統一起來。3．信息的連通性信息的連通性是相對于信息“孤島”而言的。信息“孤島”是指將信息簡單地堆積在一起，要尋找它們往往只能通過搜索程序或固定的渠道；而信息的連通性是把有一定關系（包括語義和邏輯）的數據從邏輯上連接在一起，在不考慮安全限制的前提下，從一個信息源可以到達連通的其他任何信息源。雖然這些信息可能存儲在不同的位置，但對訪問者來說，它們就像是存儲在同一位置，訪問者不必關心它們的實際存儲位置。要真正解決信息的連通性，信息網格就必須解決與信息表示和用戶個性化密切相關的信息連通性模型的定義與實現。4．信息網格的智能化特性從信息存儲到用戶的瀏覽服務，信息網格縱向地為用戶提供集成一體的方案。它不需要程序員進行二次開發，只需要管理員做簡單的配置，就可建立服務平臺。信息網格的智能化特性關系到用戶是否接受的問題，也是其生命力的體現。智能化包括使用方便、界面一致、“主動”特性、用戶輸入和操作最少、平臺的靈活性和柔性特征以及方便的個性化服務。5．安全技術信息網格的目標是將Internet上提供信息服務的站點連接在一起，讓所有用戶都可以享受這些信息服務。另一方面，這些站點又可能分屬于不同的組織機構，各組織機構可以獨立地管理屬于自己的網絡節點。在實際應用中，信息網格必須為站點管理者提供訪問控制等安全管理機制，管理者可以自由地決定可以共享哪些信息、共享給誰和不能共享哪些信息。當然，這種權限控制必須是易維護且獨立于數據源本身，同時應該在邏輯上提供不同的安全管理層次和控制粒度。網格的系統構成網格系統可以分為三個基本層次：資源層、中間件層和應用層。網格資源層是構成網格系統的硬件基礎，它包括各種計算資源，如超級計算器、貴重儀器、可視化設備、現有應用軟件等，這些計算資源透過網絡設備連接起來。網格資源層僅僅實現了計算資源在物理上的連通，但從邏輯上看，這些資源仍然是孤立的，資源共享問題仍然沒有得到解決。因此，必須在網格資源層的基礎上透過網格中間件層來完成廣域計算資源的有效共享。網格中間件層是指一系列工具和協議軟件，其功能是屏蔽網格資源層中計算資源的分布、異構特性，向網格應用層提供透明、一致的使用接口。網格中間件層也稱為網格操作系統（GridOperatingSystem），它同時需要提供用戶編程接口和相應的環境，以支持網格應用的開發。網格應用層是用戶需求的具體體現。在網格操作系統的支持下，網格用戶可以使用其提供的工具或環境開發各種應用系統。能否在網格系統上開發應用系統以解決各種大型計算問題是衡量網格系統優劣的關鍵。最近兩年，在美國的高性能計算研究領域，網格計算成為非常引人注目的熱點。與此同時，企業界也紛紛推出了各自的產品，但到目前為止，仍有相當多的關鍵技術還有待突破。網格計算要真正步入實用階段必須解決以下三大問題：1．體系結構設計從第一臺計算器出現到現在，計算器體系結構已經發生了一系列變化，經歷了大規模并行處理系統、共享存儲型多處理器系統、群集系統等各個發展階段，這些系統的共性是構成系統的資源相對集中。與此相反的是，組成網格系統的資源是廣域分散的，不再局限于單臺計算機和小規模局域網范圍內。網格計算的最終目標是用網上的多臺計算機構成一臺虛擬的超級計算器，因此，網格系統的體系結構是我們必須首先解決的問題。簡言之，網格系統有哪些組成部分、組成部分之間的關系以及如何協同工作是網格體系結構研究需要解決的問題。2．操作系統設計伴隨著計算器體系結構的發展，計算器操作系統也經歷了一系列發展變化，總的發展趨勢是如何更高效、更合理地使用計算器資源。網格操作系統是網格系統資源的管理者，它所管理的將是廣域分布、動態、異構的資源，現有操作系統顯然無法滿足這一需求。3．使用模式設計網格使用模式解決的是如何使用網格超級計算器的問題。在現有的操作系統上，計算器用戶可以使用各種軟件工具來完成各種任務。而在網格環境下，用戶可能需要透過新的方式來利用網格系統資源。因此，在網格操作系統上設計開發各種工具、應用軟件是網格使用模式研究需要解決的關鍵問題。網格的基本的目標1)廣泛共享:所謂廣泛共享，是指通過各種方法、技術和策略將網絡上的各種資源提供給網絡上眾多用戶共享、使用；2）有效聚合:所謂有效聚合，是指將網絡上的巨大資源通過協同工作連接集成起來，產生巨大的綜合效能，聯合完成應用任務；3）充分釋放:所謂充分釋放，是指為用戶提供良好的開發手段和使用環境，將網絡上多種資源的聚合效能按照需求傳遞給用戶，為用戶提供個性化的信息服務、計算服務和決策支持服務。網格計算在Internet基礎上強調對計算、數據、設備等網絡基本資源進行整合，力圖將Internet作為一個社會化的計算基礎設施。在計算模型、技術路徑和研究目標上，網格計算和目前分布計算中間件領域面向應用級別的交互、互操作和開發有很大的不同。它強調多機構之間大規模的資源共享和合作使用，提供了資源共享的基本方法，而分布計算技術沒有提供多組織之間的資源共享通用框架。顯然，網格計算正在建立一種新的Internet基礎支撐結構（如同TCP/IP、WWW協議和相應的軟件系統奠定了現行Internet的基礎），是21世紀Terascale設施的信息處理基礎設施的先期實踐。應用推動網格一家票務公司要銷售滾石樂隊的告別演出門票，IT部門經理擔心，開始網上售票后，公司的服務器和軟件會不會不堪重負?但實際上該公司并沒有增加數十個服務器和存儲系統，有關IT人員只是擰開開關，將公司的骨干網與一個“網格”相聯。結果公司在3分鐘內銷售了90萬張門票，沒有一個顧客因系統處理能力不足而被拒之門外。在生物醫藥方面，網格技術主要有以下兩種作用：首先，在高性能計算方面，網格技術用來進行科技數據的計算。在分析水稻的基因時，單純用多臺計算機進行計算的情況下預計3萬小時的工作量，在網格技術的幫助下，只要400個小時就能完成，顯然，網格幫了大忙。生物科技對數據的存儲和管理有相當高的要求，生物數據非常復雜，包括物體本身、細胞、染色體、DNA、單個細胞的循環等各個方面的信息，層次多且類型雜。這樣，數據庫的整合就成為關鍵問題。比如說，在研究水稻的蛋白結構時，可能會用到基因數據庫、蛋白質數據庫、基因表達數據庫和蛋白質相互作用的數據庫，在這種情況下，應用網格技術，能在較短時間內把需要的數據從不同的數據庫中挑出來綜合在一起，省去了多次訪問不同數據庫的煩惱。國際上已經有了一些成功的網格應用例子，在歐洲，最大的網格系統中最重要的一塊就是生物網格。華大不久前發布了水稻的數據庫，從發布到現在的兩個多月內，已經有21個國家、2萬多個用戶，進行了多達4000次的下載。網格技術在生物醫藥領域的重要作用可見一斑。在航空業，現在主要受兩個問題的困擾。首先是海量計算的困擾。在電腦上進行飛機設計的時候，所有的零件，包括最小的螺絲釘，都是三維的，這樣，最后的飛機模型，數據量大概會達到2GB到5GB。在電腦上進行預裝的時候，這樣一個龐大的數據量，運算相當復雜，有時候只要飛機換一個角度，計算機就要花上三五分鐘的時間。如果能利用網格技術，解決海量計算的難點，會讓整個設計速度加快數倍，從而讓航空業的發展向前跨越一大步。1999年5月17日，一項由美國加州大學伯克利分校開展的尋找地外生命跡象的科學項目——SETI@home啟動了，SETI@home是SearchforExtraTerrestrialIntelligenceatHome的縮寫，意為：在家里尋找外星文明。SETI@home項目主要是利用聯網PC的閑置能力分析世界上最大的射電望遠鏡獲得的數據，以幫助科學家探索外星生物，其計算模式的實質就網格計算。從SETI@home項目正式啟動以來，已經有300萬志愿者參加了這個項目，他們從指定的站點下載射電望遠鏡收集的信息的片斷，用自己的計算機運行分析，從中尋找宇宙中生命的跡象，總處理數據量達到了15T，平均每位參與者讓自己的電腦為SETI@home工作了17個半小時，這相當于使用一臺PC機工作482023年，相當于使用超級計算機工作48年。這個項目充分利用了分布在世界各地計算機的力量，雖然整個計劃耗資只有50萬美元，卻擁有強大的威力。對等計算：倡導“平等”共享對等計算（Peer-to-Peer，簡稱P2P）是網格計算的一種普及模式。在這種模式下，服務器與客戶端的界限消失了，網絡上的所有節點都可以“平等”共享其他節點的計算資源。參與的計算機越多，資源也就越豐富，每個節點所能享受的服務越多，速度越快，質量越好。常見的P2P服務軟件有：即使通訊（QQ）、資源下載（eDonkey,BitTorrent,BearShare）等。安裝過并運行這些軟件的計算機通常會自動互相搜索其他節點的地址和資源，并且互相提供服務，但有些應用也需要服務器提供身份驗證和對方節點的初始地址。IBM為P2P下了如下定義：P2P系統由若干互聯協作的計算機構成，且至少具有如下特征之一：系統依存于邊緣化（非中央式服務器）設備的主動協作，每個成員直接從其他成員而不是從服務器的參與中受益；系統中成員同時扮演服務器與客戶機的角色；系統應用的用戶能夠意識到彼此的存在，構成一個虛擬或實際的群體。不難看出，P2P把網格計算模式從集中式引向分布式，給Internet的分布、共享精神帶來了無限的遐想。有觀點認為，至少能開發出幾百種應用。但從目前的應用看，P2P的威力還主要體現在大范圍的共享和搜索的優勢上，諸如對等計算、協同工作、搜索引擎、文件交換等方面。也就是說，P2P把網絡應用的核心從中央服務器向網絡邊緣的終端設備擴散：服務器到服務器、服務器到PC機、PC機到PC機，PC機到WAP手機，所有網絡節點上的設備都可以建立P2P對話。P2P技術弱化了集中式服務器的功能，重視網絡中所有個體的作用，強調的是個體之間、系統之間、計算機之間的直接通信和聯系，每一個參與者既是客戶方又是服務方，這使人們在Internet上的共享行為被提升到了一個更廣泛的層次，使人們以更主動的方式參與到網絡中去。它與現行的以中間件為主的分布式計算技術所采用的Client/Server模式有本質區別。網格競爭是爭奪控制權綜觀幾千年的人類文明史，特別是近百年的發展史，從蒸汽機、發電機、電話到計算機，每一次引發變革的源頭固然是技術創新，但是根本的變革總是伴隨著依靠相關產品而形成的網格（Grid）。據美國《福布斯》雜志預測，網格技術將在2004～2005年出現一個高峰，推動信息產業市場的持續高速發展，在2020年將產生一個年產值為20萬億美元的大工業。關鍵是誰會是擁有這個大網格的“電力公司”？誰是“電力控制中心”？用什么規則來用“電”？這才是真正的競爭中心。正因為如此，當今網格熱潮所預示的商業機會異常誘人，各國政府和企業都在為爭奪網格的制高點積極行動，競爭的激烈程度絕對不亞于當年在超級計算機上的競爭。政府投入巨資開展研究是競爭的一大焦點。從美國、日本等發達國家到印度這樣的發展中國家，都啟動了大型網格研究計劃，并得到了產業界的大力支持。英國政府已投資1億英鎊，用來研制“英國國家網格（NKNationalGrid）”。美國政府用于網絡技術的基礎研究經費則已達5億美元。美國軍方正規劃實施一個宏大的網格計劃，叫做“全球信息網格(GlobalInformationGrid)”，預計在2020年完成。作為這個計劃的一部分，美國海軍陸戰隊已啟動了一個耗資160億美元、歷時8年的項目。針對商業領域的競爭也已經開始，主要IT廠商早就為獲得網格計算的控制權展開了競爭。Sun、Microsoft、HP、Compaq、IBM等都摩拳擦掌，要在這一新領域里有所作為。僅去年，IBM就宣布在網格計算領域投資40億美元，在全球建設40家數據中心，其投資力度和商業計劃都很驚人。IT巨頭們的爭奪Sun公司在網格領域先行一步，在2000年就啟動了以網格引擎（GridEngine）分布式資源管理軟件為基礎的開放源代碼戰略。為此，Sun公司發布了“網格引擎”企業版5.3的測試版，使企業內部網格計算更易聯接。IBM宣布在網格計算領域投資40億美元，以在全球建設40家數據中心，從而正式進入網格計算領域。同時，IBM被英國政府選中，負責提供英國國家網格項目的關鍵技術，這項預算達2500萬美元的網格項目會把8所大學的計算機相連。此外，IBM還宣布了一項名為北卡羅萊納生物信息科學網格的項目，涉及60家企業、大學和生物醫學研究公司，它的意義在于這是全球第一個主要由私營行業參與的網格項目。Microsoft決定支持網格組織GlobusProject。該組織的GlobusToolkit軟件使企業可以建造和管理網格。Microsoft的研究部門也參與了各項分布式計算研究項目，包括容錯遠程文件系統Farsite，以及建設分布式系統的Millenium。HP也表示將提供Coolbase軟件，使用戶可以通過Internet共享各種計算設備。Compaq與加拿大PlatformComputing結盟，為用戶提供完整的、集成的、開放的網絡解決方案。Compaq公司去年11月宣布，將銷售一種平臺網格套件（PlatformGridSuite）。日本NTT宣布將于2002年中期開展為期6個月的網格計算試驗，參與者包括了Intel、SGI等。試驗將連接日本家庭、企業和學術機構的100萬臺PC，預計試驗的處理能力將達到每秒65萬億次浮點運算，是現有的最快超級計算機的6倍。標準創造機會由于錯過了參與互聯網前兩次浪潮，即Internet和Web的時機，我國的計算機產業在總體上落后于西方國家。目前，國際科技界正醞釀著第三次浪潮——網格，這是一個不可多得的機遇。徐志偉指出，根據Internet和Web發展的歷史，網格的重要技術標準可能在2004～2005年時段出現，而這個技術將主導2004～2020年的信息技術領域發展趨勢。沒有標準，就難以競爭，但是我國在技術標準文檔的制定方面，遠遠落后于西方國家。徐志偉指出，在因特網發展的32年歷史中，出現了3180個技術標準文檔（RFC）。我國科技界僅參與了一個技術標準文檔的制定，那就是1996年3月（因特網第一個標準制定27年后，TCP/IP協議制定22年后），胡道元教授牽頭制定的中文字符編碼標準（RFC1922）。萬維網（Web）發展至今也近12年了，出現了46個技術標準，我國參與制定的技術標準還一個也沒有。徐志偉說：“我們不希望看到，在2005年或2010年的時候，國際科技界制定的網格技術標準中，還是沒有我國科技界的參與?！泵鎸磳⒌絹淼牡谌ヂ摼W應用浪潮，很多發達國家都投入了大量研究資金，希望能抓住機遇，掌握未來的命運。美國的“全球信息網格”和英國的“英國國家網格”等，都是雄心勃勃的網格戰略。我國也在加強網格研究方面的投入，科技部有關人士透露，科技部將通過863計劃“高性能計算”專項的形式，在“十五”期間支持網格的研究和應用工作，專項專家組將在近期成立。中科院計算所為自己的網格研究命名為“織女星網格”（VegaGrid），這個網格項目的目標是具備以下幾種能力：大規模的數據處理能力、高性能計算能力，以及具備資源共享和提高資源利用率的能力。與國內外其它網格研究項目相比，“織女星網格”的最大特點是“服務網格”（ServiceGrid）的概念。而服務網格有三個要點：第一，它是一種通用網格，不只是支持科學計算，還支持其它服務，包括通信服務、數據服務、信息服務、計算服務、交易服務等等；第二，服務是基本的應用模式，即客戶端向網絡發出服務請示，網格完成服務，并將結果通知客戶端；第三，網格的主要評價標準不單純是計算速度等傳統指標，而是類似“服務等級協議”（ServiceLevelAgreement）這樣的一套用戶滿意度或服務質量評價標準。中科院計算所所長李國杰院士指出，網格計算的未來在于它與實際應用相結合，國家863計劃正著手進行此方面的規劃。機遇與挑戰由于種種原因，我國錯過了互聯網的前兩次浪潮即In