网格计算与云计算综述及发展趋势的探讨

南京广播电视大学学报

Journal…of…Nanjing…Radio…&…TV…University2012年第2期No.2.2012

网格计算与云计算综述及发展趋势的探讨

杨 洋

（南京城市职业学院，江苏南京 210002）

【摘 要】文章首先介绍了网格计算和云计算各自的定义、基本体系结构和其应用，分析了网格计算和云计算的相同点和不同点，最后预测了两者的发展趋势。 【关键词】网格计算 云计算 体系结构 异与同

【中图分类号】TP393.1… 【文献标识码】A 【文章编号】1009-1459（2012）02-0076-04

一、引言

20世纪90年代中期，出现了网格概念，其描述为允许消费者根据需求获取计算能力的技术。Ian…Foster等人认为通过请求计算能力的标准化协议，可以激励计算网格的形成，类似于电力网格。到21世纪，出现了云计算这个名词，云计算是当前计算机领域的一个热点话题，Google、IBM、Amazon…和…Microsoft…等大型的…IT…公司纷纷建立自己的云计算平台…，提供了广泛的云计算服务和云计算产品。云计算是从网格计算演化来的，但并不等同于网格计算。

二、网格计算概述1. 网格计算的定义

下一代互联网的发展趋势是网格，网格是一种新型的网络计算平台，有人称之为是下一代互联网。它是集成的计算与资源环境，网格的核心是消除信息孤岛，共享各类自愿，如计算资源、存储资源、通讯资源、软件资源、信息资源和知识资源等。网格是基于互联网而建立起来的一种全新的计算平台，它对跨区域、跨管理域的计算机、数据库、传感器、远程设备和应用软件等资源进行管理，有效整合及集成了分布资源，并为用户提供全方位的资源共享接口，满足用户对资源共享的需求，提高资源的利用率。

2.网格计算体系结构

【收稿日期】2011-12-22

【作者简介】杨洋，女，讲师，南京城市职业学院。

在网格技术的发展过程中，有两个非常著名的体系结构：第一个是Ian…Foster等人在早些时候提出的五层沙漏结构；第二个是Ian…Foster等人受到以IBM为代表的工业界的影响，结合五层沙漏结构和Web…Service，考虑到Web技术的发展与影响后，提出的OGSA(开放网格服务体系结构)…。

为了解决OGSI（开放网格服务基础结构）和Web之间的矛盾，2004年3月，IBM、BEA与Microsoft联合发布了WS-Addressing（Web…服务寻址）协议，Globus联盟和IBM接着发布了WSRF（Web服务资源框架）。WSRF的推出目的是制定一个通用的开放架构，通过Web服务存取资源和机制，这些资源具有状态属性，机制也描述了状态属性，另外还包含如何将其延伸至Web服务中的方式。

服务被WSRF认为是无状态的，而资源是有状态的。考虑到兼容性的问题，为使其和现有的Web服务兼容，WSRF将原有的网格服务通过OGSI的各项功能演变成Web服务和资源文档，避免了对扩展工具的要求。WSRF的规范是以OGSI规范的主要接口和操作为基础而定义的，除改变部分语法外，基本保留了OGSI所有的基本功能。WSRF的提出加快了网格和Web服务的融合，搭起了工业领域和科研领域的桥梁。

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2.网格计算的应用（1）分布式超级计算…

网格计算能够集中分布式的超级计算机，协同解决大规模复杂的问题。有效组织和整合闲置的计算资源，提高资源利用效率，避免过度的、不必要的重复投资，以满足用户的需求。

（2）高吞吐率计算

网格技术通过CPU周期窃取技术整合和集中闲置的计算资源，提供给对时间不太敏感的问题，从而较有效地提高吞吐率。

（3）数据密集型计算…

数据密集型计算的问题解决导致大量的通信和计算的需要，需要网格技术来解决它。网格起初是以科学计算为主，而目前在计算力学、计算材料、电子产品、药物分子设计、生物学、航空、核物理反应等行业广泛应用。

（4）人与人之间的沟通交流

网格的出现使得人与人之间的地理界线的限制得以突破，提高了人与人之间交流的便捷性，人与人之间的智慧共享得以实现。

（5）广泛而丰富的资源贸易…

随着微型计算机的普及和大型机性能的提高，其闲置的资源越来越多，网格技术可以有效地组织这些闲置资源，使得这些闲置资源可被具有大量的计算需求用户获得，而不影响资源提供者的应用。

三、云计算概述1. 云计算定义

Y.Zhao,…M.Wilde、I.…Foster、J.Voeckler、J.Dobson、E.Gilbert、T.Jordan…and…E.Quigg在2005年提出了云计算的基本定义：云计算是一种基于因特网的超大规模计算模式，在远程的数据中心里，成千上万台计算机和服务器连接成一片电脑云，它能将包括计算、存储和平台等以服务的形式通过网络提供给用户。

云计算通过网络向用户提供服务和应用，因此，大量的计算机处理发送至云端的数据分析，处理分析后，数据再通过云端返回。

2. 云计算的组成

云计算由物理资源、虚拟化资源、管理中间件和服务接口四个部分组成，结构如图1所示：

图1. 云计算的组成

（1）服务接口

服务接口是客户端和云端交互操作的一种接口，提供注册用户或服务、定制和使用服务的功能，统一规定了各种规范和标准。

（2）管理中间件技术

中间件在服务和服务器集群之间，提供管理和服务，标准化和操作如标识、认证、授权、目录、安全性等服务，屏蔽了底层硬件、操作系统和网络的异构性，将程序接口和协议标准化。

（3）虚拟化资源

虚拟化资源是指可以执行某些操作具有一定功能的资源，其本身是虚拟的，并不是真实的资源，例如计算池、存储池和网络数据库资源池等，通过软件技术来实现的功能有虚拟环境、虚拟系统和虚拟平台。

（4）物理资源

物理资源主要是指一些硬件设备和技术，如PC机、服务器和其他设备等，能够支持计算机正常运行，通过现有的先进技术，如网络技术、并行计算和分布式技术等，将分散的计算机建立成一个可以用来计算和存储云计算业务的功能强大的集群。

3.云计算应用

对于众多的服务，可以将云计算提供的服务细分为以下7个类型。

（1）…软件即服务(SaaS)

软件供应商将统一部署在服务器或服务器集群上的应用软件通过互联网提供给用户。用户也可以直接向软件供应商订购或租赁满足自己需求的应用软件。这种方式，用户只需要支付租赁服

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务费用，即可通过互联网获得软硬件和享受相应的维护服务，享受软件使用权和终生升级服务，这是最具效益的网络应用模式。

（2）…平台即服务

平台即服务(PaaS)是向用户提供如开发环境、硬件资源和其他服务，服务提供商为用户开发程序提供了基础架构，并通过互联网将所开发的程序发布给其他用户。PaaS能够提供企业或个人专门研发的中间件平台，向个人用户或企业提供软件开发、数据库存储、应用服务器、数据测试、资源监管和应用服务等。

（3）…效用计算

效用计算，向用户提供多台服务器的“云端”计算资源，它将内存、输入输出设备、存储和计算能力整合成一个虚拟资源池，将这个虚拟资源池提供给存储资源和虚拟化服务器使用。此时用户根据自身需求租用相应的计算能力和存储能力，只需要较低成本的硬件，大大降低了硬件方面的费用。

（4）…管理服务提供商(MSP)

管理服务是一种应用软件，常用于服务监测、桌面管理、病毒扫描、反垃圾邮件服务等。

(5)…商业服务平台

商业服务平台是SaaS和MSP的混合应用，提供一种服务采集器，为用户和服务供应商之间提供了互动平台。

(6)…网络集成

网络集成是将云计算基础服务进行集成，采用通用的“云计算总线”，将现有的云计算公司进行整合，便于用户比较和选择服务提供商，为用户提供完整可靠的服务。

(7)…云端网络服务

网络服务提供商提供的API能帮助开发者开发基于互联网的应用，通过网络拓展功能，拓宽服务范围。其实，计算、存储和服务是云计算在工作和生活中最重要的体现。

四、网格计算与云计算的异与同1. 两者的相似点

网格计算与云计算有很多相似之处，两者都可以看作是分布式计算的衍生概念，两者都具有较好的可扩展性，数据都被分布在大量的计算机中，数据可不受时间和空间的限制被获取，用户78

能够通过网络进行较为复杂的运算。

2.两者的不同点

可以看出，网格计算和云计算有许多共同点，特别是计算的并行与合作的特点，但他们的区别也是明显的。主要体现在以下几个方面：

（1）…目的不同

网格计算的目的是聚合分布资源，支持虚拟组织，提供较高层次的服务，例如分布式协同科学研究等。而云计算主要提供底层资源的使用，其资源相对集中，不强调虚拟组织的概念，强调虚拟机的概念。

（2）…初衷不同

网格计算的初衷是通过聚合资源来解决高性能计算资源不足的问题。而云计算最初支持广泛的企业计算，支持Web应用的，它的通用性更强。

（3）…异构性理念不同

对于异构性方面，两者理念和解决方式都不同。网格计算通过中间件隐藏了异构系统，致力于让用户面向同样的环境，疑难问题保留在中间件，并让其进行解决。而云计算是承认异构性的，其异构性问题是通过提供服务的机制或通过执行镜像来解决的。

（4）…服务形式不同

网格计算在某个阶段内产生数据是通过执行作业的形式完成的。而云计算支持持久性服务，用户可以持久的使用云计算，并将其作为部分IT基础设施，从而实现业务管理和外包服务。

（5）…应用领域不同

网格计算主要应用于科学领域，更侧重于科研应用。而云计算从开始就是为企业商业应用的，商业模式清晰。

（6）…标准化不同

至今，网格计算有统一的国际标准OGSA和WSRF。而云计算尚无统一的标准，目前，全球范围内的云计算标准化工作已经启动，全世界已经有30多个标准组织宣布加入云计算标准的制订行列，如以OFG为代表的传统IT标准组织，以OCC为代表的致力于进行云计算标准化的新兴标准组织，以CSA为代表的致力于进行云计算安全标准化的联盟等。

五、两者的未来发展

网格计算和云计算各自有其优点和不足，很多

杨 洋：网格计算与云计算综述及发展趋势的探讨

产品是可以做到云计算里面来的，比如微软的虚拟化技术。云计算正在悄无声息地改变着整个世界，有人预测云计算将取代网格计算，但笔者认为，也许两者未来的发展趋势是，云计算与网格计算将走向融合，未来可能会出现“云格”，其成为下一代的互联网络。到那个时候，就可以聚合大量分散的资源，支持各种各样的大型集中应用和分散应用，这样它们的应用领域将更加广泛。…………………………………………………………………………

【参考文献】 ……

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The review and development trend of Grid computing and Cloud computing

Yang Yang(Nanjing City Vocational College, Jiangsu, Nanjing 210038)

Abstract:This paper firstly introduced definition、fundamental architecture and application of grid computing and cloud computing, then analyzed the similarities and differences of grid computing and cloud computing, finally forecasted development tendency of them in this paper.

Key words: grid computing; cloud computing; architecture ;similarities and differences

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