【正文】 第8章 因特網(wǎng)第一部分 閱讀和翻譯A部分 網(wǎng)格計算網(wǎng)格計算是分布式計算的一種形式，它由一組通過網(wǎng)絡(luò)相連的松耦合的計算機組成，來完成大規(guī)模的計算任務(wù)。借助于無償?shù)挠嬎阗Y源，網(wǎng)格計算這項技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用到了科學(xué)計算、數(shù)學(xué)及各種學(xué)術(shù)問題中。同時，一些商業(yè)機構(gòu)也采用網(wǎng)格計算的方法來處理藥物研究、經(jīng)濟預(yù)測、地震分析及用于支持電子商務(wù)和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的數(shù)據(jù)備份等問題。網(wǎng)格的松耦合、相異性及地理上的分散性等特征是網(wǎng)格計算系統(tǒng)區(qū)別于其他群計算系統(tǒng)的主要原因。雖然網(wǎng)格屬于特定的應(yīng)用程序，但是它的構(gòu)建往往要依賴于與網(wǎng)格計算相關(guān)的軟件資源和中間件的支持。網(wǎng)格可以劃分為三種：部門網(wǎng)格、企業(yè)網(wǎng)格和全球網(wǎng)格。部門網(wǎng)格是指使用單個部門內(nèi)的計算資源，如與臺式機器和各種設(shè)備相連的工程師的計算機。當(dāng)非技術(shù)職員的計算資源也可以被用作網(wǎng)格計算中數(shù)據(jù)的存儲和處理時，部門網(wǎng)格就演化為企業(yè)網(wǎng)格。全球網(wǎng)格是一組用于商業(yè)或協(xié)作用途的互相連接的部門網(wǎng)格或企業(yè)網(wǎng)格。網(wǎng)格與傳統(tǒng)的超級計算機“網(wǎng)格計算”，或稱之為“分布式計算”，是一種特殊的并行計算方式，它依賴于通過網(wǎng)絡(luò)（私有網(wǎng)、公有網(wǎng)或因特網(wǎng)）相連的一組完整的計算機（包含CPU、處理器、電源供應(yīng)設(shè)備以及網(wǎng)絡(luò)接口等）。而傳統(tǒng)意義上的超級計算機卻含有通過局部的高速總線相連的多個處理器。分布式計算系統(tǒng)的主要優(yōu)勢在于每一個節(jié)點都可以被當(dāng)作獨立的硬件商品來購買，而節(jié)點相連之后卻能用較低的價格生產(chǎn)出與含有多個處理器的超級計算機相似的計算資源。這是因為生產(chǎn)硬件商品比設(shè)計、構(gòu)建超級計算機更高效、更經(jīng)濟。而分布式計算系統(tǒng)在性能方面的主要缺陷是不同的處理器和局部存儲區(qū)域之間沒有高速的連接通路。因此，分布式計算系統(tǒng)比較適用于各個應(yīng)用程序之間相互獨立的，各個處理器之間不需要頻繁交互的并行計算任務(wù)。相對于公有因特網(wǎng)的容量，網(wǎng)格計算系統(tǒng)的節(jié)點之間的連通性要求較小，這使得地理上分散的節(jié)點的高速端口的可測量性成為另一個優(yōu)勢。除此之外，在編程和部署方面，網(wǎng)格計算系統(tǒng)與傳統(tǒng)的超級計算機系統(tǒng)還存在著諸多差異。由于超級計算機含有典型的操作系統(tǒng)，要求所運行的程序能夠處理并發(fā)等問題，編寫在該環(huán)境下運行的程序往往比較困難。如果待處理的問題能夠被適當(dāng)?shù)牟⑿谢?，“網(wǎng)格”結(jié)構(gòu)較薄的層次性允許傳統(tǒng)獨立的程序在多個機器上運行（每個機器上解決同一個問題的不同部分）。這樣一來，人們就可以在一臺機器上編寫和調(diào)試程序，并且消除由于同時運行在共享內(nèi)存或存儲空間上的同一個程序的多個實例所帶來的麻煩。設(shè)計上的考慮因素及不同之處分布式網(wǎng)格的特征之一是它們可以利用屬于多個個人或組織（通常被稱為管理域）的計算資源。這有利于商業(yè)交易，同時使得網(wǎng)絡(luò)資源的整合更加簡單。但是，上述特征所帶來的負(fù)面影響是一些執(zhí)行任務(wù)的計算機也許并不是完全可信的。因此，系統(tǒng)的設(shè)計者必須采取有效的方法來阻止存在故障或含有惡意的參與者產(chǎn)生錯誤的結(jié)果，利用系統(tǒng)充當(dāng)進攻者。常用的方法包括將任務(wù)隨機地分配給不同的節(jié)點（假設(shè)節(jié)點的擁有者不同）以及確認(rèn)至少有兩個節(jié)點在給定的工作單元中得到相同的答案。存在的差異可以識別出功能出錯以及懷有惡意的節(jié)點。由于中央處理器缺少對硬件的控制，并不能保證節(jié)點一直可以連接到網(wǎng)絡(luò)上。一些節(jié)點（例如膝上型電腦或者撥號連接到因特網(wǎng)的計算機）在某些時期內(nèi)可以用于計算，但是并沒有連接到網(wǎng)絡(luò)上。這些矛盾可以采用分配大型的工作單元并在特定的節(jié)點沒能輸出預(yù)期的結(jié)果時重新分配工作單元的方法來緩解。信任性、性能以及開發(fā)的難易程度都會影響到物理部署方式的選擇。可以在專用計算機集群上進行配置，但是這樣會造成開發(fā)部門某些內(nèi)部機器的閑置，同時也可以在由志愿者或合作者貢獻的計算資源組成的開放式的外部網(wǎng)絡(luò)上進行配置。在很多情況下，參與計算的節(jié)點必須信任中央系統(tǒng)，同時不能通過擾亂其他程序的執(zhí)行、損壞存儲信息、傳輸私有數(shù)據(jù)或制造新的安全漏洞等方式來濫用所授予的權(quán)限。采取措施來減少被信任的“客戶端”節(jié)點數(shù)量的其他系統(tǒng)應(yīng)該位于中央系統(tǒng)內(nèi)，比如位于虛擬機中的應(yīng)用程序。公有系統(tǒng)以及屬于多個管理域的系統(tǒng)需要運行在基于不同操作系統(tǒng)和硬件體系結(jié)構(gòu)的多個系統(tǒng)上。由于基于多種計算機語言，人們需要在軟件開發(fā)的投資以及可以支持的平臺數(shù)目（以及網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模）之間做出權(quán)衡?？缙脚_的語言可以減少上述折中的需要，但是特定節(jié)點的性能會可能會受到損失（由于運行時的交互或者缺少對特定平臺的優(yōu)化）。各種各樣的中間件項目創(chuàng)造了通用的架構(gòu)，使得不同的科學(xué)或商業(yè)項目能夠使用同一個網(wǎng)格，同時也方便了新網(wǎng)格的創(chuàng)建。BONIC是一個專用于學(xué)術(shù)項目的常用的中間件，它正在尋求公眾志愿者。實際上，可以把中間件看成是介于硬件和軟件之間的一層系統(tǒng)。在中間件的上部，存在著多個技術(shù)區(qū)，這些技術(shù)區(qū)可能是獨立的也可能不是獨立的，比如SLA控制區(qū)、信任度及安全性控制區(qū)、VO控制區(qū)、賬戶控制區(qū)、端口和數(shù)據(jù)控制區(qū)等。雖然在某些檢測領(lǐng)域的研究項目中經(jīng)常會發(fā)現(xiàn)某個區(qū)域的邊緣，但是這些技術(shù)區(qū)經(jīng)常用于商業(yè)的解決方案中。CPU 凈化CPU凈化、循環(huán)凈化、循環(huán)偷盜以及共享計算資源等措施可以幫助系統(tǒng)利用網(wǎng)絡(luò)（全球范圍內(nèi)的廣域網(wǎng)或組織內(nèi)部的局域網(wǎng)）中尚未使用的資源創(chuàng)建新的網(wǎng)格。這項技術(shù)可以充分利用桌上電腦在午夜、中餐或其余零散的時間段內(nèi)等待用戶或其他緩慢設(shè)備的輸入時所浪費的指令周期。無償計算項目最大化地使用了CPU凈化方法。在實踐中，參與的計算機除了貢獻CPU資源外，還可以貢獻一些磁盤的存儲空間、RAM和網(wǎng)絡(luò)帶寬。計算機的擁有者首先會使用資源完成自己的任務(wù)，因此在無償計算項目中，節(jié)點很容易掉線，所以在設(shè)計時，相關(guān)人員必須處理這些問題。歷史網(wǎng)格計算的術(shù)語起源于20世紀(jì)90年代早期，它當(dāng)時用來隱喻讓計算機資源像Ian Foster和Carl Kesselmans的種子研究工作中的電