网格计算技术

课 程 介 绍龚 斌

山东大学计算机科学与技术学院山东省高性能计算中心

联系方式教师 : 龚 斌上课时间 : 星期一上午 10 ： 00-12 ： 00上课地点：软件学院校区 5 区 -303 教室办公室 : 软件学院校区 山东省高性能计算中心 , 227 房间电话： 88391261Email: gb@sdu.edu.cn个人主页： http://vr.sdu.edu.cn/~gb交流时间 : 课下或其他时间课程主页： http://vr.sdu.edu.cn/~gb/Grid/index.html交流方式 : 主要使用 E-mail

• 2003 年， MIT Technology Review ， Grid computing as one of “Ten Emerging Technologies That Will Change the World”– Wireless Sensor Networks

– Software Assurance

– Quantum Cryptography – 。。。

主要内容• 网格计算的基本概念和原理

• 网格计算的关键技术

• 网格计算的应用

课程内容• 绪论• 网格体系结构• 信息管理• 资源管理• 数据管理• 通信与安全• 用户界面• 作业管理• 网格系统管理• 网格工作流• 网格性能评价

课程预备知识• 有关课程

– 系统结构，操作系统，计算机网络，分布式系统，高级语言程序设计，信息安全

• 基础知识– Linux, Unix– Java 及有关知识 ( 开发环境、部署安装工具、开源软件包等 )

– XML & Web Services

教材及参考书• 教材：网格计算技术，电子工业出版社，徐志伟，冯

百明，李伟• 参考书：

– The Grid2: Blueprint for a New Computing Infrastructure, Ian Foster, Carl Kesselman

– Grid Computing: Making the Global Infrastructure a Reality, Francine Berman, Geoffrey C.Fox ,Tony Hey

– Grid Computing: A Practical Guide to Technology and Application, Ahmar Abbas

– The Grid Core Technologies, Maozhen Li, Mark baker– Grid Computing, IBM Press, Joshy Joseph, Craig Fellenstein – 网格计算，清华大学出版社 都志辉、陈渝、刘鹏– 网格技术导论，北京邮电大学出版社，桂小林

http://club.book.csdn.net/book/123572.html

网上资源• 全球网格论坛 http://www.gridforum.org/

• Globus 项目 http://www.globus.org/

• 网格信息中心 http://www.gridcomputing.com

• www.gridcafe.org

• 中国网格资料中心 http://www.chinagrid.com/data/datagridd.htm

• 中国网格信息中转站 http://www.chinagrid.net/

• 博客 http://www.gridblog.com/

4 Essential Utilities and Delivery Networks

(1) WaterWater

Distribution Network

(4) TelephoneTelecom Networks

(3) Gas

(2) Electricity

Power Grid

(5) Computing Grid: Delivering IT services as the 5th utility (Power Grid inspiration)

eScienceeBusiness

eGovernmenteHealth

MultilingualeEducation

…

Technology Evolution: Cluster, Grid, P2P

指数增长的世界网络 vs. 计算机性能 处理器速度每 18个月翻一番 存储密度 每 12 个月翻一番 网络速度 每 9个月翻一番

1986 to 2000计算机 : x 500网络 : x 340,000

2001 to 2010计算机 : x 60网络 : x 4000

Computing and Communication Technologies Evolution

* Sputnik

1960 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000

* ARPANET

* Email* Ethernet

* TCP/IP* IETF

* Internet Era * WWW Era

* Mosaic

* XML

* PC Clusters* Crays * MPPs

* Mainframes

* HTML

* W3C

* P2P

* Grids

* XEROX PARC wormCO

MP

UTIN

GC

om

mu

nic

ati

on

* Web Services

* Minicomputers

* PCs

* WS Clusters

* PDAs* Workstations

* HTC

2100

2100 2100 2100 2100

2100 2100 2100 2100

Personal Device SMPs or SuperComputers

LocalCluster

GlobalGrid

PERFORMANCE

+

Q

o

S

Inter PlanetGrid

•Individual•Group•Department•Campus•State•National•Globe•Inter Planet•Universe

Administrative Barriers

EnterpriseCluster/Grid

Scalable Computing

What is Grid? (It means different things to different people)

• IBM– On Demand Computing

• Microsoft– .NET

• Oracle– 10g

• Sun– N1 – Sun Grid Engine

• HP– Adaptive Enterprise

• United Devices and related companies:– Harvesting Unused Desktop resources

Cluster of Clusters

Scheduler

MasterDaemon

ExecutionDaemon

SubmitGraphicalControl

Clients

Cluster 2

Scheduler

MasterDaemon

ExecutionDaemon

SubmitGraphicalControl

Clients

Cluster 3

Scheduler

MasterDaemon

ExecutionDaemon

SubmitGraphicalControl

Clients

Cluster 1

LAN/WAN

Grid: An Internet Computing model for coordinated resource sharing

Metaphor: Applications draw computing power from a Computational Gridin the same way electrical devices draw power from an electrical grid.

http://www.sun.com/hpc/

Grid enables:

Resource Sharing

Selection

Aggreation

A Typical Grid Computing Environment

Grid Resource Broker

Resource Broker

Application

Grid Information Service

Grid Resource Broker

databaseR2R3

RN

R1

R4

R5

R6

Grid Information Service

网格计算领域的权威人物

网格热的倡导者与鼓吹者• 高性能计算及其相关领域• 新一代网络研究领域• 系统软件 / 中间件研究领域• IT 应用领域与 IT 公司• 军事仿真• 媒体

学术界网格热分析

• 未来科学发现– 尖端科学研究对高新技术手段的强大需求

• 多学科交叉• 广泛的应用领域

尖端技术需求

广泛应用领域

工业界网格热分析

• 网格建设对大量硬件设施的需求• 网格建设对大量软件系统与工具的需求• 基于网格引发的大量服务提供和服务消费

国家与政府网格热分析• 刺激经济增长• 源头创新，持续发展• 国防实力（ GIG ）• 国家基础设施建设

网格发展的几个阶段（预测与分析）

萌芽

概念热

多种困难

解决关键问题

有效应用

全方位发展

时间

关注程度与涉及范围

蜂拥而至

现在

Grid Challenges

Security

Resource Allocation & Scheduling

Data locality

Network Management

System Management

Resource Discovery

Uniform Access

Computational Economy

Application Construction

Grids:The Top Ten QuestionsJennifer M.Schopf(2002)

• Why don’t Grids have basic functionality yet?• Why aren’t there more Grid application

developers and users?• Where are the Grid software tools to aid

application developers?• How do we make Grids secure?• How can we define standard interfaces and

definitions for the Grid?

Grids : The Top Ten QuestionsJennifer M.Schopf(2002)

• How can we manage variance on the Grid?• How can deployment be made easier?• Where are the benefits to encourage sharing

on the Grid?• How can we fund the work needed for a

functioning Grid?• Where are the performance metrics for

success?

问 题• 假如网络的带宽足够宽、延迟足够小，你能想象计算机系统是什么样？它对硬件和软件技术的影响如何？

• 如果网格环境已经部署，而且各种资源极大丰富，请描述一下你最想利用这一环境完成的一件事情。