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 wereviewthe Gridproblem 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 Scie