网格技术的发展

1.1.3.1 国内网格研究现状

我国对网格计算的研究始于 1998 年，关键技术与国外差距不大。在 1999 ～2000 年期间设立了 “国家高性能计算环境”重大项目，研制了网格系统软件和一批网格应用软件，形成了国家高性能计算环境即网格的雏形。2002 年，我国政府在 “863”计划中设立了网格专项，并开始筹建中国国家网格(CN Grid)、中国科学院 “织女星网格”、中国教育科研网格(China － Grid)、空间信息应用网格等。目前，上述网格和其他一些行业网格已投入使用。

1.1.3.1.1 中国国家网格(CN Grid)

中国国家网格是国家 “863”计划重大专项支持的项目，聚合了高性能计算和事务处理能力的新一代信息基础设施试验(程伯群等，2010刘红，2009)。通过资源共享、协同工作和服务机制，有效支持科学研究、资源环境、先进制造和信息服务等应用。以技术创新推动国家信息化建设及相关产业的发展。

CN Grid 以我国自主研制的曙光 4000 A 和联想深腾 6800 两台面向网格的高性能计算机为主要资源，由分布在全国的 10 个网格结点组成(刘红，2009)。其中两个主结点分别设在中国科学院计算机网络信息中心和上海超级计算中心，其他结点分布在清华大学、北京应用物理与计算数学研究所、西安交通大学、中国科技大学、华中科技大学、中科院深圳先进技术研究院、山东大学和香港大学。CN Grid 通过专项自主开发的网格软件，集成了各个结点的计算、存储、数据、软件等资源，实现了资源共享和协同工作，形成了科学研究、技术开发和应用示范的网格环境。中国国家网格将提供高性能计算、资源共享、协同工作的能力在科学研究、环境资源、制造业、服务业中建设若干大型行业应用网格研制面向网格计算的高性能计算机，装备网格节点，促进我国高性能计算机的研究和产业化研究以网格软件为代表的网格核心技术，在网格体系结构和网格软件、网格应用技术、网格服务模式、网格安全以及网格管理和运行机制等方面突破一批关键技术推动网格的产业化进程。

1.1.3.1.2 中国科学院 “织女星网格”(Grid-Vega)

“织女星网格”主要由中国科学院计算技术研究所承担，包括知识网格、信息网格、服务网格、基础研究和网格操作系统 5 个部分。与国内外其他网格研究项目相比，“织女星网格”的最大特点是 “服务网格”的概念(刘红，2009)。

织女星网格体系结构的基本思想是把网格看成一个虚拟的超级计算机系统，它集成了已有计算机系统的设计方法，即将网格看成是一个虚拟的、具有单一系统映像的计算机系统，基于此，织女星网格也将包括硬件、系统软件和应用三个组成部分，相应的其体系结构也分为 3 个层次，即硬件层、操作系统层和应用层。网格硬件包括广域分布的计算资源，如高性能计算机、贵重仪器以及互联系统网格操作系统是基于网格硬件开发的系统软件，完成资源管理、数据管理、协议处理并提供应用编程接口网格应用层向网格用户提供一体化、透明的使用模式(徐志伟等，2002)。

1.1.3.1.3 中国教育科研网格(China Grid)

中国教育科研网格，旨在基于 CERNet 的基础上，实现信息技术资源，信息资源和所有在线的仪器设备，包括各类传感器、电子显微镜及其他实验设备组成共享平台。首批有清华大学、北京大学、华东科技大学、北京航空航天大学等 12 所高等院校参加。China Grid，即校园计算机 Grid 平台，聚合了该 12 所院校的计算能力，已超过 12 万亿次。基于China Grid 支持平台，共开发了图形处理 Grid、生物信息等 Grid，大学课程在线 Grid、计算流体力学 Grid 和大数据量信息处理 Grid 五大专业 Grid 系统。China Grid 是国际上第一个遵循国际开放 OGSR 标准框架的，参照 WSRF 规范的 Grid 中间件的支持平台 CGSP，已成为 China Grid 标砖的主要制定者，受到了国内外学术界和技术界的重视。

1.1.3.1.4 空间信息应用网格

国内目前已建成的应用网格中与空间信息相关的主要有国家地质调查网格、科学数据网格、中国气象应用网格等。

国家地质调查网格是由国家 “863”计划专项 “高性能计算机及其核心软件”支持的课题 “资源环境应用网格构建(编号: 2002AA104220)”的研究成果。该系统以国家地质调查工作为依托，引入网格理念并以此为技术支撑体系，基于 WEB 技术开发专业应用系统，实现领域内应用层面的互通互联、资源共享和协同工作。主要完成了整个网格系统框架结构的设计和部署，提出了国家地质调查应用网格系统的体系结构，基于 VEGA 研制了应用网格服务平台，建立了资源环境应用网格系统(张礼中等，2006，唐宇等，2003)。

科学数据网格(Scientific Data Grid，SDG)是在中国科学院科学数据库海量数据资源的基础上，利用先进的数据网格技术、连接分布在全国的四十多个研究所而建设的一个面向大规模分布式异构数据资源的共享平台和应用环境。科学数据网格在研制过程中，得到了中国科学院 “十五”信息化建设专项、科技部 863 计划、科技部国家科技基础条件平台工作、自然科学基金重大研究计划等多项科研经费的支持。2003 年 12 月发布了科学数据网格软件包的第一个版本(SDG1.0)，2004 年 12 月发布了第二个版本(SDG2.0)，2005 年 8 月发布了第三个版本(SDG2.1)，并已在科学数据库的建库单位进行了推广部署。

中国气象应用网格(CMAG )是由 863 重大专项支持的研究项目，其目标是以 “十五”国家科技攻关项目 “中国气象数值预报系统技术创新研究”的研究成果为基础，研制基于网格技术的数值天气预报软件及其支持软件研究观测资料和数值预报气象数据的海量处理技术，实现网格应用对海量气象数据集的远程访问利用中国气象局行业内部的综合气象信息网络和高性能计算资源，在 2005 年，建立地域覆盖区域气象中心的中国气象网格平台，为行业内部提供进行数值预报技术创新研究的环境，实现数值预报应用层的互联互通、资源共享和协同工作，逐步形成气象网格的技术标准，指导中国气象局的业务系统现代化建设(陈德辉等，2003杨学胜等，2005张卫民等，2007)。

1.1.3.2 国外网格研究现状

近年来，国际上从美国、欧洲、日本等发达国家到印度等发展中国家，都启动了大型网格计划，并得到了产业界的大力支持。世界信息技术大国都认识到网格对当前网络技术巨大的拓展功能和宏伟的发展前景，把发展网格技术放到了战略高度，投入巨资，力图抢占网格技术制高点，获取竞争新优势。美国政府用于网格技术的基础研究经费已达 5 亿美元(孙九林等，2002)。美国自然科学基金会资助的网格项目有 NPACI Grid 和 TeraGrid 等(Catlett et al.，2007，Thomas et al.，2003)。美国军方对网格技术更为重视，正规划实施名为 “全球信息网格(Global In-formation Grid)” 的巨型网格计划，此外还有美国宇航局(NASA)支持的 IPC 网格项目等。美国各大 IT 公司如 Sun、IBM、Oracle、HP 等也纷纷投入巨资进行网格研究。

欧洲的数据网格 European Data Grid(DEG)是一个国际性大型研究和技术发展项目，该项目由 CERN(European Organization for Nuclear Research 欧洲粒子物理实验室)领导，另外包括 ESA(European Space Agency)法国 CNRS(Center National de la Recherche Scien-tifique)、意大利 INFN、荷兰 NIKHEF、英国 PPAEC 共 5 个主要合作伙伴以及欧洲各国的15 个相关研究机构(Segal et al.，2003)。Data Grid 主要针对 CERN 的高能物理应用，解决海量数据的分解存贮和处理问题，提供突破地理局限，允许分布在世界各地的工作者交互，共享数据和设备，共同开展科学研究的合作环境。

日本是亚洲开展网格研究比较早的国家。日本的 Data Fanm 网格项目，主要用于 Per-abyte 数据量的高能物理实验数据的分析和处理，与欧洲数据网格相连。日本还确定了 IT基础实验室(ITBL)、东京大学网络、大阪大学生物网格中心、电子 U 科学计划(架构超级计算机网络)等机构和发展网络计算机科技计划、国际研究网格计划(NAGEGI)商务网格计算机等计划，并逐年拨经费推动网格技术研究。

韩国的网格计划之一是 N Grid，这是韩国信息通讯部支持的一个项目，N Grid 的目标是建立韩国国家网格，该项目包括计算网格、数据网格、访问网格和应用网格。它将韩国的超级计算机和高性能机群连接在一起，建立应用试验床、应用门户和开发具体的应用程序。

印度在其第十个五年发展计划期间开发 I Grid。主要是由高级计算开发中心把印度技术研究所、印度科学研究所等 7 个著名的学术机构连接在一起，以网格的理念令其发挥资源共享等作用。

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