网格-新一代的信息基础设施.ppt

CCID论坛2002,1,网格-新一代的信息基础设施中国工程院院士清华大学教授李三立,CCID论坛2002,2,1。网格的内涵,网格Grid起源于电力网格（PowerGrid）：在构成电力网格以后，用户“插入”电力网格用电，根本不必关心发电厂在何方？电力用于冰箱？空调？。在构成网格计算基础设施后，用户“插入”网格，根本不必关心超级计算机在何方？要用多少的计算能力？用它来解决有限元？微分方程？要有什么信息服务？。一切都由计算网格的中间件（Middleware）的资源调度等软件解决。,CCID论坛2002,3,CCID论坛2002,4,网格计算基础设施(GridComputing)是什么？,是把地理位置分布不同的信息处理资源（人员、高性能计算机、仪器、数据库等等）用高速网络连接在一起，为异地的、不同单位的科学工作者提供一个单一映象虚拟机构（VO）平台，使大家可动态共享资源，远距离与/或共同合作处理科研的问题.当前世界上交叉学科合作的复合型问题愈来愈多，如核爆炸模拟、航天飞行、预警飞机。我国更需跨学科大合作；“大力协同”、“先集中后分散”是我国科研优良传统。,CCID论坛2002,5,目前情况-服务器客户端方式,CCID论坛2002,6,网格模式与中间件-Middleware,CCID论坛2002,7,网格-动态调度资源和单一映象,全国任何地区的在网络上的任何用户，都可以通过WEB界面，访问和共享GRID上的高性能计算机和其他资源；并且可以和GRID上的其他用户进行跨地区、跨学科合作研究；对于用户来说，GRID上的各种不同的高性能计算机和其他各种仪器，看来是一个统一的映象。,CCID论坛2002,8,Grid和Internet的比较新一代信息基础设施,信息高速公路-INTERNET是信息传输的信息基础设施；较早为大家所熟知；网格计算基础设施-GRID是信息处理（包括信息传输）的信息基础设施；不太为大家所熟知，但重要性很大。,CCID论坛2002,9,Grid与VOD比较:ComputationOnDemandStorageOnDemandInformationServiceOnDemand,按需的计算按需的存储按需的信息服务,CCID论坛2002,10,网格技术与网络计算其他技术关系,CCID论坛2002,11,2。为何要网格？网格的特点与独特作用,什么是网格问题？wereviewtheGridproblem,whichwedefineasflexible,secure,coordinatedresourcesharingamongdynamiccollectionsofindividuals,institutions,andresources-whatwerefertoasvirtualorganizations.”需要在动态地、由不同地域与不同单位的人员、校所机构、和资源集合组成（称为“虚拟机构”）之间，来灵活地、安全地、协调地共享资源的问题。,CCID论坛2002,12,网格的特点,网格的三个要素：1。动态的资源共享：2。协调地利用在不同地点的资源；3。对于不同地点、不同单位的资源、人员等等按需要动态地组构成“虚拟机构”（VO）。,CCID论坛2002,13,网格技术的特点,网格-在异地、不同单位的、动态组合的虚拟机构（VO）内进行资源共享和协调地解决问题,CCID论坛2002,14,网格的独特作用-军事上应用举例1,在现代海陆空作战或作战模拟过程中：在对付敌方海军舰只进攻时，要把我方海面舰只、潜艇、导弹和空军等分布各处的资源构成一个“虚拟机构”、协调地作战；同时，敌方从陆基发出巡航导弹，要把我方卫星侦察跟踪信息、防空系统、导弹和空军部队分布各处的资源，构成一个“虚拟机构”、协调地作战。这两者中的空军部队和导弹是同一部队的，但要协调地决策和行动。这是网格技术发挥作用的所在，而是一般传统的分布式计算无法解决的。,CCID论坛2002,15,CCID论坛2002,16,网格的独特作用-举例2（民用）,华东、华北地区：15个发电厂供应20个大中城市用电：可以动态地组合若干个发电厂的资源，构成“虚拟机构”，协调计算决策，优化供应几个城市；大大提高输配电的效率。可以节省几千万吨煤。,CCID论坛2002,17,其他网格应用举例,网格应用举例3-美国NASA的IPG用于飞机飞行途中飞行安全;网格应用举例4-地震网格;网格应用举例5-TERA用于龙卷风预测，如提前25分钟，就可大量减少人员和财产损失。,CCID论坛2002,18,网格对科学技术的普遍意义,网格是一个跨学科、跨地区的合作平台；网格可以联合各种资源，构成一个“虚拟联合机构”VO，协调决策，“大力协同”建立网格以后，将使科研项目“集中兵力作战”，科研步伐将大大加快，科研完成任务的期限，可以大大缩短。,CCID论坛2002,19,3。当今网格的结构、组成与实施,1。1995-2001：BOTTOM-UP“由底向上”阶段：从用WEB技术支持高性能计算出发；著名项目有NP-ACI(NationalPartnershipofAdvancedComputingInfrastructure)和NCSA;2.2001开始反思：TOP-DOWN“从顶向下”阶段：从上面应用与服务出发，十分强调层次结构，十分强调协议，十分强调API接口，十分强调ToolKits接口。,网格发展历史的两个阶段：-,CCID论坛2002,20,网格趋势-应用与服务驱动,专业化：GRID从支持科学计算的通用型-如通用的计算网格，发展到专业化合作平台，如地震网格、高能粒子物理网格、。应用需求：否则就很难确定服务需求；没有服务需求，很难做到按需服务和资源动态调度；支持业务：GRID从支持科学计算，发展到支持商业业务，如IBM,INTEL，SUN，COMPAQ网格。标准平台：网格的中间件进一步发展，可能会产生标准化的、与WebService密切结合的中间件。一个新型平台Globus-OGSA,CCID论坛2002,21,网格GRID规划中的一些误区,1。建立“计算网格”，四个网格结点，每个结点5000亿次/秒高性能计算机，则网格可以“聚集”2万亿次/秒的计算能力？2。建立“仪器网格”，可以把全国的贵重仪器集中使用？3。建立“XX校园网格”？4。建立XX市网格？中国网格？,一定要有应用和服务驱动，可以由某种重要应用驱动，带动网格底三层的基础研究。然后在这基础上，可以支持几种应用，同时补充基础建设。,CCID论坛2002,22,也可用一个网格基础设施，支撑几个重要应用-eScience,Bioinformatics/FunctionalgenomicsCollaborativeEngineeringMedical/HealthcareinformaticsEarthObservationSystems(floodmonitoring)TeleMicroscopyVirtualObservatoriesRoboticTelescopesParticlePhysicsattheLHCEUDataGridparticlephysics,biology&medicalimaging,EarthobservationGridPP,ScotGridAstroGrid,CCID论坛2002,23,网格实施工作的模型-沙漏斗模型,FocusonarchitectureissuesProposesetofcoreservicesasbasicinfrastructureUsetoconstructhigh-level,domain-specificsolutionsDesignprinciplesKeepparticipationcostlowEnablelocalcontrolSupportforadaptation“IPhourglass”model,局部操作系统,各种全局性服务,CCID论坛2002,24,现代网格层次式的体系结构,CCID论坛2002,25,五个层次内容-一个数据网格为例,应用层,汇聚层（针对应用与工具）,资源调度与分配层,连接层,本地信息资源与信息处理层,汇聚层（通用性）,CCID论坛2002,26,什么是中间件Middleware?,-网格工作实施的主要工作-,CCID论坛2002,27,Middleware,Upperware,Underware,应用适配层(Upperware),网格服务层(Middleware),CCID论坛2002,28,4。国内已有网格工作基础,1。从1999年到2001：863重点项目-NHPCE“国家高性能计算环境”(NationalHighperformanceComputingEnvironment).2.2001年6月鉴定的清华大学“先进计算基础设施北京上海试点工程”-（简称ACI）；3。中科院计算所“织女星”(VegaGrid),CCID论坛2002,29,正在规划中的网格项目,1。科技部2002年863计划信息技术领域重大专项“高性能计算机及其核心软件”；2。教育部“CHINAGRID”计划；3。国家自然科学基金委“E-Science”