2003年10月13日，IBM与我国国家教育部在京宣告，两边将树立我国教育科研网格以促进全国高校在教育、科研及更广泛项目上的全面协作。该项目由北京大学、华南理工大学、清华大学等12所大学联合提出，是迄今由政府推出的最庞大的网格工程，也是迄今为止国际上规模最大的网格核算工程之一。其运用范畴包含从生命科学、图画处理到长途教育等方面的许多范畴。到网格建成时，它将在教育科研网上把全国100所211工程建造重点大学的资源广泛同享，并将在该工程完结时到达超越15万亿浮点运算的功用。美国《福布斯》杂志的科技版《Forbes ASAP》2001年就曾预言下一代互联网浪潮将是万维网（World Wide Web）晋级为网格（Great Global Grid）。那么究竟什么是网格呢？
1 网格的寓意
1.1 网格概念
网格便是一个集成的核算与资源环境，或许说是一个核算资源池。它能够把整个互联网集成为一台巨大的超级核算机，完结全球规模的核算资源、存储资源、数据资源、信息资源、常识资源、专家资源、设备资源乃至是人才等各种相关的广泛散布的各种资源的全面同享。网格的底子特片是资源同享，消除资源孤岛。当然，咱们也能够结构地区性的网格、企事业内部网格、局域网网格乃至家庭网格和个人网格。可从以下三方面了解网格概念：
榜首，从概念上，网格的方针是资源同享和散布协同作业。网格的这种概念能够明晰地辅导职业和企业中各个部门的资源进行职业或企业全体上的一致规划、布置、整合和同享，而不仅仅是职业或大企业中的各个部分自己规划、占有和运用资源。
第二，网格是一种技能。为了到达多品种型的散布资源同享和协作，网络核算技能有必要处理多个层次的资源同享和协作技能，拟定网格的规范，将Internet从通讯和信息交互的渠道提升到资源同享的渠道。可是现在并行核算、散布核算中间件等现行技能远远没有处理多安排之间资源的同享问题，以及广域规模的多体系之间联合处理和核算等网格核算所面对的要害问题。因此，网格核算技能研讨具有独特性、紧迫性和挑战性。
第三，网格是根底设备，是经过各种网格归纳核算机、数据、设备和服务等资源的底子设备。这种设备的树立，将运用户好像今日咱们按需运用电力相同，无需在用户端配套许多的全套核算机体系和杂乱软件，就能够简洁地得到网格供给的各种服务。这样，设备、软件出资和保护开支将大大削减。
图1
1.2 网格组成
网格环境的构建层次如图1所示，首要由资源、中间件、东西软件和运用程序等几部分组成。其间资源由散布在Internet上的各类资源组成，包含各类主机、作业站乃至PC机，也能够是上述机型的机群体系、大型存储设备、数据库或其他设备。中间件是网格核算的中心，担任供给长途进程办理、资源分配、存储拜访、登录和认证、安全性和服务质量（QoS）等。东西软件和运用程序供给用户二次开发运用的环境、东西、言语及接口等，以便更好地运用网格资源。
1.3 网格的判别规范
证判一个体系是否是网格，从底子上说，有必要看此体系所能供给的运用、商业价值和科学定论，而不是它的体系结构。全球网格研讨的邻军人物伊安·福斯特（Ian Foster）关于网格作为三点约束：
首要，和谐非集中操控资源。网格整合各种资源、和谐各种运用者。这些资源和运用者在不同操操控域中，比方，个人电脑和中心核算机、相同或不同公司的不同办理单元；网格还处理在这种散布式环境中呈现的安全、战略、运用费用、成员权限等问题。不然，只能称得上本地办理体系而非网格。
其次，运用规范、敞开、通用的协议和界面。网格树立在多功用的协议和界面之上，这些协议和界面处理认证、授权、资源发现和资源存取等底子问题。不然，只能是一个详细运用体系而非网格。
其次，运用规范、敞开、通用的协议和界面。网格树立在多功用的协议和界面之上，这些协议和界面处理认证、授权、资源发现和资源存取等底子问题。不然，只能是一个详细运用体系而非网格。
第三，得到非普通的服务质量。网格答应它的资源被和谐运用，以得到多种服务质量，满意不同运用者需求，如体系呼应时刻、流通量、有用性、安全性及资源重定位，使得联合体系的成效比其各部分的成效总和要大得多。
2 网格的体系结构
现在，比较重要的网格体系结构有两个：一个是伊安·福斯特（Ian Foster）等在早些时候提出的五层沙漏结构；另一个是以IBM为代表的工业界的影响下，在考虑到Web技能的展开与影响后，伊安·福斯特（Ian Foster）等结构Web Service提出的敞开网格服务结构OGSA（Open Grid Services Architcture）。
2.1 五层沙漏结构
五层沙漏结构是一种影响非常广泛的结构，它的首要特色便是简略，首要侧重于定位的描绘而不是详细的协议界说。其底子思想便是以协议为中心，也非常着重与API（ApplicaTIon Programming Interfaces）和SDK（Software Development Kits）的重要性。
五层沙漏模型从底层开端分别为结构层、衔接层、资源层、会聚层和运用层。
网格结构层由各种物理资源所构成，包含存储资源、核算资源、目录、数据库、网络资源、传感器等，结构层的底子功用便是操控和办理部分的资源，向上供给拜访这些资源的接口。
网格衔接层完结结构层资源之间的通讯、数据交换，界说了中心的通讯和认证协议。
网格资源层树立在衔接层的通讯与认证协议之上，工、供给数据拜访、核算机拜访、状况与功能信息拜访等服务。它考虑的是单个的部分资源，大局状况和跨过散布资源调集的原子操作由会聚层考虑。
网格会聚层的首要功用是和谐“多种”资源的共离，协同完结任务。会聚层在资源根底上，完结更高档的运用。会聚层可分为通用的会聚层和面向特定问题的会聚层。
网格运用层是在虚拟安排环境中存在的，运用可根据上面作一层次上界说的服务来结构，它能够调用资源层的服务，也能够调用汇词聚层的服务，然后满意运用需求。拿电力体系做个比方，前四个层次就相当于发电厂、电网、变电所和配电房，而运用层相当于住所里的电闸、电表和电源插座。
其另一个重要特色便是沙漏形状，如图2所示。中心协议就构成了协议层次结构中的一个瓶颈，资源层和衔接层一起组成这一中心的瓶颈部分，它们供给资源的安全拜访。
2.2 敞开网格服务结构OGSA
敞开式的网格服务体系OGSA是一个由节点和连线构成的结构。该结构的节点是网格服务而网格服务之间的连线是网格服务彼此沟通时所用的言语。网格服务是特别的网络服务专供用来保持和办理网格体系。
OGSA网格也为五层结构，其结构同五层沙漏结构，自下而上为结构层、衔接层、资源层、会聚层及运用层。但OGSA结构较五层沙漏结构有着以下特色：
（1）以服务为中心的模型
假如说五层沙漏结构是以协议为中心的“协议结构”，其企图完结的是对资源的同享，则OGSA便是以服务为中心的“服务结构”，其完结的是对服务的同享。OGSA将全部看作服务，并界说了“网格服务”，该服务供给了一组接口，这些接口清晰恪守特定的常规，处理服务发现、动态服务创立、生命周期办理、告诉等问题。因此，网格是可扩展的网格服务的调集。简略地说，网格服务=接口/行为+服务数据。
（2）一致的Web Service结构
Web Service描绘了一种新呈现的、重要的散布式核算范式，界说了一种技能，用于描绘被拜访的软件组件、拜访组件的办法以及找到相关服务才蝗发现办法，处理了发现和激起永久服务的问题。OGSA是契合规范的Web service结构的。可是在网格中，许多的是暂时服务，因此OGSA对Web service进行了扩展，提出的是网格服务（Grid Service）的仿照，使得它能够支撑暂时服务实例，并且能够支柱创立和删去。
（3）打破科技运用范畴
正如Web技能一开端是科学协议而呈现的，可是后来在商业范畴却许多运用相同，OGSA将本来首要在科技范畴运用的网格技能转移到工商业范畴。OGSA而向服务的特色答应咱们在不同的层次虚拟化资源，因此相同的机制与笼统能够运用于多个安排之间的散布式网格支撑的协作，或许是跨过多个特色首要环境。
2.3 运用实例：Globus体系
Globus是美国Argonne国家试验室研制的网络核算项目，有12所大学和研讨机构参与该项目。Globus对资源办理、信息安全、信息服务、数据办理等网络核算要害理论进行了研讨，开发了在各种渠道上运转的网络核算东西软件（Toolkit），协助组建和规划大型网络试验渠道，开发大型网络体系运转的运用软件。Toolkit是Globus最重要的效果，其榜首版在1999年推出。2003年1月13日，契合OGSA规范的Globus Toolkit 3.0（Alpha版）现已在榜首届Globus world会议上发布。这标志着OGSA现已从一种理念、一种体系结构，走到付诸实践的阶段了。Toolkit敞开源码，任何人都能够从其网站上直接下载源代码。
Globus的协议分为五层：结构层、衔接层、资源层、聚集层和运用层。每层都有自己的服务、API和SDK，上层协议调用基层协议的服务。网格内的大局运用都经过协议供给的服务调用操作体系。Globus的网格核算协议树立在互联网协议之上，以互联网协议中的通讯、路由、姓名解析等功用为根底。在Globus看来，现有的同享方案，比方互联网、B2B、ASP、SSP、Java、CORBA、DCE等，要么在同享装备的灵活性上、要么在同享资源品种上不能彻底满意虚拟安排的需求。一起，Globus并不企图代替现有技能，而是期望在现有技能之上树立更高层次的同享。为了有用支撑网格核算环境，Globus东西包针对Globus项目中提出的各种协议，供给了一系列的服务、软件库、编程接口（API）和运用比如。
迄今为止，Globus Toolkit现已成为事实上的网格规范。一些重要的公司，包含IBM、Microsoft、Compaq、Cray、SGI、Sun、Fujitsu、Hitachi、NEC等揭露宣告支撑Globus Toolkit。现在大多数网格项目都是根据Globus Toolkit所供给的协议及服务而建造的，例如美国的物理网格GriPhyN、欧洲物数据网格DataGrid、荷 兰的集群核算机网格DAS-2、美国能源部的科学网格、DISCOM网格、美国学术界的TeraGrid等等。
3 网格的研讨前史与现状
从美国、日本及欧洲的发达国家到印度这样的展开我国家都启动了大型网格研讨方案，并得到了工业界的大力支撑。网格的展开到现在为止底子上能够划分为以下几个阶段：
一是萌发阶段：在上个世纪90年代初期，首要是千兆网的测验床以及一些元核算的施行。
二是前期试验阶段：在上个世纪90年代中期到晚期，如I-WAY项目，还包含一些学术性的软件项目，例如Globus、Legion等。
三是飞速展开阶段：2002年以来，呈现了许多的运用社团和项目，首要根底市话的开发和运用，工业界对网格核算的爱好在增加，例如IBM、Platform、Microsoft、Sun、Compaq等重要的公司。一起也呈现了一比较显著的技能根底，如Globus Toolkit，构成了具有相当规模和国际影响的全球网格论坛GGF（Global Gria Forum）安排。
现在，IBM是网格体系和服务方面的抢先供货商，现已为许多科技集体、政府机构、商业化用户的网格体系供给了产品和服务，其间包含英国国家网格、荷兰国家各、北卡州的生物网格等等。美国太阳微体系公司2002年发布了“网格引擎”企业版的测验版。HP公司也提出了UTIlity CompuTIng方案和UTIlity Data Center产品。Oracle公司2002年11月推出面向网格的根据Globus的数据库运用东西。2008年北京奥运会的核算机信息处理体系将运用网格，IBM、Oracle、SUN、NP都已推出了一系列可运用网格的产品。日本文部科学省2003年5月决议出资700亿日元开发超大型网格核算机，它呈现在国际上运算速度最快的核算机还快近10倍，将达每秒300万亿次。
我国“十五”863方案的高功能核算专项和软件专项等严重科研项目都与网格技能相关。现在，我国已展开了“国家高功能核算环境”和“先进核算根底设备北京上海试点工程”两个项目，对网格核算进行研讨。中科院核算所正在进行的“织女星方案”（Vega方案）正是以元数据、构件结构、智能体、网格公共信息协议和网格核算协议为首要打破点对网格核算进行的研讨。
4 网格存在问题及展开前景
4.1 存在问题
下一代互联网技能是彻底簇新的，从光纤到路由器、交换机、上层服务器、操作体系、各种体系软件和运用软件都将发生革命性的革新。因此，在网格的展开道路上，Globus和它的各种代替版别将面对巨大妨碍。为完结网格的广泛运用，还有必要处理下列问题：
（1）规范是成功要害。就像TCP/IP协议是互联网的中心相同，构建网格核算也需求对规范协议和服务进行界说。迄今为止，网格核算还没有正式的规范，但在中心技能上，GlobusToolkit已成为网格核算事实上的规范。
（2）网格资源动态分配问题。如安在动态、异构虚拟安排间完结协同的资源同享以及协同是网格中非常重要的问题。已有的一些并行和散布核算体系的资源分配技能，并不能很好地习惯核算网格资源分配问题的特色。
（3）数据经过因特网时构成的推迟问题。智能软件应保证准时传送数据，不然，网格处理问题的手法将被限定在“并行运算”。并行核算在不同的机器上完结，某一台核算机不需求等候另一台核算机的处理结果。
（4）现在互联网的数据传输才能缺乏问题。为此，展开网格要和建造下一代宽带互联网（如美国的“下一代Internet（NGI）”和“Internet2等”）结合起来。另一方面，选用无线移动和卫星通讯，也是一种实际的途径。
（5）进一步处理人机结合问题，使网络格愈加个性化、智能化和科学化。
（6）经过法令的手法处理网上资源同享中的智能产权、彼此信任和酬劳等问题以及怎么保证网格核算的安全性、认证和可靠性等。
4.2 展开前景
网格是一种面向问题和运用的技能，它的方针是完结网络虚拟环境上的高功能资源同享和协同作业，消除信息孤岛和资源孤岛。这种新的网络体系不仅仅或许带来信息资源的获取、散布、传输和有用运用的、革命性的、结构性的巨大变化，并且将底子改动咱们的研讨方法、教育方法、生活方法与出产活动的方法。一旦树立起了网格，就能够展开许多曾经无法进行的作业和研讨，能够带动工业界许多的相关产品的出产和消费，根据网格会激起很多的服务供给和服务消费。据《Forbes ASAP》猜测，网格技能将在2005年到达顶峰，并带来因特网的重生。假如网格技能能促进商场按预期的17%年增加率继续生长的话，那么在2020年将会构成一个年产值20万亿美元的大工业。
