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论文摘要:网格计算越来越被人们所提起,并作为一种分布式计算体系结构日益流行,它非常适合企业计算的需求。很多领域都正在采用网格计算解决方案来解决自己关键的业务需求。本文介绍了网格计算的基本概念、发展过程和未来的一些发展趋势。
0引言
二十世纪六十年代末,人类采用信息包传输和开放式整体结构技术,组建了ARPAnet,从而诞生了Internet。到了九十年代初,万维网应运而生。随着人们日常工作遇到的商业计算越来越复杂,人们越来越需要数据处理能力更强大的计算机。网格技术正是在此背景之下出现,并且正在逐渐地由一个新兴名词转变成为运用于商业、科研、医药等各行业的技术产物。
1网格介绍
1.1网格的概念
网格计算日前成为IT界人士讨论的热门话题。打个比喻,一面镜子反射的阳光能量有限,但是众多镜子“集群”在一起,反射的能量就很大了。现今,很多领域需要强大的计算能力,但是却没有能力配备足够高端的服务器。于是,人们将思路放到了“集腋成裘”上,这引发了“网格计算”这一概念的出现。简单说,网格计算是伴随着互联网技术而迅速发展起来的,是专门针对复杂科学计算的新型计算模式。这种计算模式是利用互联网把分散在不同地理位置的电脑组成一个“虚拟的超级计算机”,其中每一台参与计算的计算机就是一个"节点",而整个计算是由成千上万个“节点”组成的“一张网格”,所以这种计算方式叫网格计算(GridComputing)。也就是说网格计算就是指将多个计算机组成网格状网络,“模拟实现高性能计算机”的技术。假如有一项业务使用1GHzCPU需要3分钟的处理时间。如果网络中有3台安装了同样CPU的计算机,我们把这项业务分成3等分,然后分别交给每台计算机进行处理,那么简单地计算一下就会知道其处理时间将缩短到1分钟。这就是网格计算的基本思路。
1.2网格和电力网
为了更好地理解网格计算,我们先看看另外一种“格子”——电力网是如何工作的。可以说,电力网的模式是网格努力的方向。在打开电灯的时候,几乎没人考虑他所用的电能是从哪个发电厂来的。
互联网的情形如何呢?人们获取信息的时候,并不是直接从互联网本身获取,而是必须告诉计算机去访问某一个特定的网站——这就好比,我们在打开电灯之前,先告诉它我们需要从哪一个电站获得电能一样。网格的目标,就是让人们使用网络资源像用电一样简单,你不需要知道为你提供服务的计算机来自哪里,而且,一旦某个服务器流量剧增,可以凭借网上数以万计的计算机来对其进行有效的负载分担,这就是网格的发展方向之一。
电力网格网格的区别如表一所示:
电力网
网格
发电厂
高性能中心
发电机
计算机
电能
信息、知识、交易
水能、风能、火能、核能等原始能源
数据库、传感器、贵重设备等数据源
输电线网
广域网、城域网、局域网
电力调配系
网格系统软件和中间件、网络缓存和负载平衡器等硬
动力电、照明电、家用电器等电力应用
科学计算、电子商务、信息服务等网格应用
各种电器
网格终端设备
表一
1.3网格和因特网
用简单的话讲,网格是高性能计算机、数据源、因特网三种技术的有机组合和发展,它与因特网相比具有高性能、一体化、知识生产、资源共享等技术优点。
如果说高性能只是反映了网格和因特网数量上的区别,那么网格的知识生产特性就反映了质的区别。因特网本身不创造或生产知识。人们都是先把信息或者是知识用其他方式生产出来以后,再“放到网上”,供用户查找。网格则能根据用户的要求自动地生产知识。在知识生产的过程中,高性能计算机将起到关键的作用。它把从数据源(传感器、贵重设备、数据库、信息库等等)得到的原始数据,运行特定的程序加工成信息和知识。网格可以自动地找到高性能计算机、程序软件和数据源。一个网格有多台分布在全国各地的高性能计算机,称为网格结点。
2网格计算
2.1网格计算的优势
网格计算是伴随着互联网而迅速发展起来的,专门针对复杂科学计算的新型计算模式。这种计算模式是利用互联网把分散在不同地理位置的电脑组织成一个“虚拟的超级计算机”,每一台参与计算的计算机就是一个结点,而整个计算是由成千上万个结点组成的“一张网格”。这样组织起来的“虚拟的超级计算机”有两个优势,一个是数据处理能力超强;另一个是能充分利用网上的闲置处理能力。实际上,网格计算是分布式计算(DistributedComputing)的一种,参与工作的是计算机网络,显然这种方式较以往的以个人计算机为单位的计算方式相比将具有更加强大的数据处理能力。充分利用网上的闲置处理能力则是网格计算的又一个优势,网格计算模式首先把要计算的数据分割通常实现的软件是一个预先编制好的屏幕保护程序,然后不同结点的计算机可以根据自己的处理能力下载一个或多个数据片断和这个屏幕保护程序。只要位于某个结点的计算机的用户不使用计算机时,屏保程序就会工作,来调动闲置计算能力。
2.2网格计算功能和性能
第一,网格的互联网络比因特网具有更大的带宽。欧美的网格计划都会使用更高速度的主干网。
第二,网格上将有更多高性能计算机,因此网格的计算速度、数据处理速度可以大幅度提高。
第三,网格的体系结构将比因特网更能有效地利用这些资源。
第四,网格将促进更多、更大的网上社区的出现。这些相互联结的社区最终构成一个庞大的网格社区,把我们地球上所有公民联为一体。根据网络的麦特考夫定律,网格的价值与网格用户数的平方成正比。
3网格技术的应用
对于一项技术来说,其出发点和落脚点都应该指向应用。以应用推动网格发展也是我们国家发展网格技术的一个指导思路。事实上,网格技术的应用离我们的生活并不遥远,在我们社会生活的各个领域、各个层面都活跃着网格技术的身影。
3.1学科研究
网格技术的出现,最大程度地提高了现有网络计算资源的利用率。目前,利用网格提高现有资源利用率主要有两种办法。
一是利用网格技术可以将各个实验室的超级计算机连接起来,形成一个“强强联合”的超级信息处理中心。
另外一种方式就是通过互联网,利用互联网个人用户的闲置计算机,进行科学研究。
3.2企业信息处理
网格专家为我们描绘的是这样的一幅画面:等网格的触角深及到互联网的每一个角落时,我们从互联网获得网格的运算资源就会像我们从电网上获取电力那么简单,我们只需要支付少量费用,就可以租用这台“超级信息处理中心”为我们工作。这对于信息处理需求大的企业来讲,无疑是个福音。现在很多企业为了保证其业务不间断地运转,大多部署了价格不菲的大型IT系统,这些IT设备除了在少数的业务高峰时间可以得到充分利用外,大部分时间都是闲置的,这些闲置资源无疑导致了企业运行成本的增加。一个强大的可租用虚拟系统,可以让用户完成以前难以承担的任务,其生产成本却不会有明显的增长。
3.3电子政务
网格技术可以整合和管理分散在各部门的信息化资源,实现各个政府部门之间数据的无缝交换,消除“信息孤岛”,打破电子政务资源共享的瓶颈;另一方面,网格技术的分布式工作模式,可以有效地实现在网络虚拟环境下的协同办公,提高政府的工作效率、增强为公众服务的能力。
3.4个人娱乐
随着互联网的发展,网络视频点播与在线游戏已经成为个人娱乐重要的一环。使用网格可以为游戏开发商和服务供应商提供可扩展的、高弹性的基础设施以运行大型多人游戏。利用了网格技术自恢复特性,能够无缝隙地将所玩的游戏转到最近的可用服务器上,实现了用户资源的统一调动、统一保存,极大提高了游戏运行和服务的可扩充性。而对于个人用户来说,网格服务器则意味着更安全、更快捷的游戏体验。
网格技术有望使虚拟现实技术走向平民化。由于运行虚拟现实技术所需要的计算资源太过于庞大,目前虚拟现实技术只用行员、宇航员等的训练工作,普通个人根本无法享受这一技术带来的娱乐体验。利用网格这种造价低廉而数据处理能力超强的计算模式,可以将虚拟现实技术运用于网络游戏中,让参与游戏的人可以真切地感受虚拟环境所带来的游戏。毫无疑问,如果这一技术移植成功,将对目前的网络游戏起革命性的变化。
4网格计算的发展趋势
随着网格计算的发展,也有人把它看成是未来的互联网技术。国外媒体常用“下一代互联网”、“互联网2”、“下一代Web”等词语来称呼与网格相关的技术。企业界用的名字就更多了,包括内容分发、服务分发、电子服务、实时企业计算、分布式计算、P2P计算、Web服务等。这些名词所代表的技术有一个共同点,即将互联上的资源整合成一台超级服务器,有效地提供内容服务、计算服务、存储服务等。网格计算的兴起将改变传统的Client/Server和Client/Cluster结构,形成新的Pervasive/Grid(普适计算/网格计算)体系结构。在这种结构中,客户端是各种各样的上网设备,而连在网上的各种服务器将组成单一的逻辑上的网格。
据专家预测,网格计算作为信息产业的新热点,将是近期内解决如高能物理实验、破解基因代码等数据量极大的科学工程计算问题最直接和最有效的途径。随着网格计算技术的进一步发展以及服务提供商的共同努力,网格计算将会应用于更广阔的领域及行业。网格计算的发展势必成为互联网的又一次革命,对计算机网格技术的应用以及其它产业的发展将产生巨大而深远的影响。
参考文献:
[1]刘鹏.网格应用研究现状.清华大学计算机系高性能所网格研究组.
[2]都志辉,刘鹏.网格计算.清华大学出版社.
[3]陈明德.Novell网络实际操作[M].北京电子工业出版社,1998
[4]网格计算./gridstudy/gridstudy.htm
1.1考生子系统
对于初次报考的考生,应先进行注册。进入注册页面后,考生填写个人信息。报名信息填写完整经确认无误后提交。提交信息后,考生可以直接在线缴费,也可以联系管理员,到办公室手动缴费。缴费完成后,报名成功。对于已经提交了报名信息还没有缴费的考生,可以查看、修改、删除报考信息,对已缴费的考生,报考信息不可以进行修改,如果要删除该报考信息,请联系管理员。
1.2考试管理子系统
考试管理人员登录后,可以查看全部考生信息、缴费考生信息、缴费信息或是根据考生个人信息(身份证号)来查看该考生的报考信息,也可以根据考生提供的身份证号来修改该考生的个人信息及报考信息。可以根据考生的报名号或身份证号进行现金缴费,将考生的缴费状态改为已缴费。
2数据库需求分析
用户分普通考生、普通管理员、超级管理员。普通考生用于考生报名系统的登录,普通管理员和超级管理员用于后台管理系统的登录,超级管理员可以查看普通管理员的登录记录和操作记录。每个考试等级都从属一种类型,总共有四个等级,每个等级报名所需的金额也不相同,所对应的考试难度也不同,考生根据自己的能力报考相应的等级。一个考生一次不可以报考多个等级,每个考生只有在前一个等级的考试通过之后,才能报考相应的等级。一个等级可以给多个考生报考,多个考生可以一起报考同一个项目等级。经过上述的需求分析总结,设计如下的数据项和数据结构。
(1)管理员信息,包括数据项:账号、密码、ID、Role等。
(2)普通考生,包括数据项:ID、账号、密码、密码问题、问题答案、注册时间等。
(3)报考信息表,包括数据项:报名号、考生身份证号、考生姓名、报考时间、报考等级及语言、考生的学院信息、教育背景等。
3系统详细设计
首页:主要是介绍考试相关信息以及网上报名的方法、流程及注意事项等信息。考生可以在该页面注册、登录、找回密码、查询考试成绩;管理员跳转到登录页面。首页中的公告信息,运用CKfinder控件技术,管理员可以在后台进行修改。考生注册:该模块主要是对第一次报考的考生填写个人注册信息所用,进入注册页面填写注册信息。增加了密码找回功能,注册时写入问题和问题答案,找回密码时只要问题答案正确,就可以找回正确密码。运用javascript技术,可以实现考生点击注册,首页左上角就会出现要求考生填写注册信息的对话框。该对话框的位置还可以根据界面要求,移动到不同的位置。直接在首页填写注册信息可以不用进行页面跳转,考生注册完成后,直接输入登录信息,就可以进入考生报名系统。简单、直观、实用。考生报名:考生报名界面。在线缴费:考生填写好报名信息,经核查无误后,点击缴费,会跳转到该报考信息的缴费页面,点击立即缴费,会跳转到相应银行的缴费页面;缴费成功后会提示缴费完成,页面中会显示该报考的信息、订单编号以及扣款金额,点击返回,会跳转到核查页面,缴费状态会显示已缴费。报名成功。考生每点击一次立即缴费,就会向银行提交订单编号,由于银行不会处理相同订单编号,在点击事件上,加上了订单编号的修改,每点击一次,订单编号就会相应的进行改变,不会向银行重复提交相同的订单编号。管理员登录:管理员登录页面,输入正确的用户名、密码、验证码后进入管理界面。可以按考生报名号、姓名、身份证号查看或修改考生信息、缴费状态等。登录信息都正确输入后,会根据该管理的角色等级,跳转到相应的界面,显示管理员的登录记录情况,如登录次数、上次登录时间、上次登录IP、本次登录IP等,如果是超级管理员,还可以查看普通管理员的登录记录。考生现金缴费:根据考生提供的报名号或身份证号,查询到考生的报名信息,缴费状态为未缴费,收取现金后,点击缴费,提示缴费成功,返回再查询该考生,缴费状态显示已缴费,现金缴费成功。上传考生成绩:将考试成绩上传到服务器,供考生查询。报名控制:管理员可以对报名时间段进行控制。查看缴费情况和报名情况:管理员可以查看本次报名考试的缴费情况和报名情况。并可根据缴费情况,电话联系考生按时缴费,将未缴费考生名单,下发通知到相应学院,通知班级考生进行缴费。管理员可以添加修改删除新公告。上传准考证信息:上传已经处理好的Excel文档。考生登录后,在打印准考证时间内,可以自己在网上打印准考证。下载考生缴费信息:报名截止时间后,管理员可以按已经缴费考生名单、未缴费考生名单、全部考生名单下载考生信息。
4系统测试
该系统已经在学院教务网进行实际应用。在应用过程中,通过从第三方支付平台得到的数据显示,在2014年11月3日有464名考生缴费成功,订单金额合计37670元,并在21点到22点之间,有103位考生缴费成功。在整个报名过程中,系统运行平稳。
5结语
计算机网络技术的功能主要包括:1.资源共享。资源共享的资源主要是包括数据资源、软件资源、信息资源以及硬件资源这几种资源。计算机硬件资源和计算机软件资源以及数据库资源是主要方面。2.协同工作。计算机网络技术的一个主要功能就是保证各个计算机之间的协调工作能够更加的可用和可靠。计算机网络的协同工作主要是指计算机之间或者是计算机用户之间的协同工作。例如,协同工作主要体现在,当极端及网络当中如果有一台计算机的热乎过于繁重,负担大,难以完成那么这时就可以将一台比较空闲的电脑用来分担任务,这样不但有利于电脑使用寿命的延长,也能够有效的提高计算机网络的可用性。
2计算机网络技术的应用
计算机网络技术经过多年的研究和开发已经日渐成熟。计算机网络技术被应用到我们生活的方方面面,这里主要介绍几种计算机网络技术的具体应用。4.1局域网局域网具有成本低和见效快的优点,是我们目前生活当中普遍应用的一种网络架构。局域网可以分为三大类主要包括以太网、光纤分布式数据和令牌环网这三种。以太网是由英特尔、施乐和DEC三家公司联合开发的一种采用共享总线型传输体方式的一个局域网行业标准。在实际的运用当中,以太网主要是运用于集线器的局域网结构。光纤分布式数据接口是一种采用多模光纤作为传输介质的高性能光纤令牌环局域网。它具有可靠性和可控性的特点。能够提供的网络传输速度超过Mb/s在校园环境的主干网当中,光纤分布式数据接口被主要运用。令牌环网的传输介质是双绞线,它主要是有IBM公司和TI公司的联合研究和开发。拓补结构是环形结构主要是在逻辑上的说明,但是在物理上却是星型结构。令牌环网这种方式在现实当中的应用比较少。4.2因特网世界上被广泛大规模应用的计算机网络就是因特网,基本上所有的人都接触过。它是由无数的服务器和计算机所组成的。我们可以充分的利用因特网,因特网作为现代信息社会发展的主要载体,我们不仅可以在网上下载我们需要的信息也可以我们想要表达的信息。4.3无线网络随着社会技术的飞速发展,计算机网络技术的发展也突飞猛进。无线网络也逐渐出现和发展。无线网络随着移动终端设备的不断应用和发展,也逐渐被大众所接受,人们利用无线网络来学习和娱乐。目前,我们主要是将因特网和无线网络这两大网络进行整合发展。
3计算机技术应用的原则
3.1从简选择原则计算机网络技术的发展速度快,计算机设备的更新换代的速度比较快,这就是由于计算机网络设备和计算机网络技术主要是由软件技术和硬件技术组成的,因此更新换代的速度就比较快乐。因此,我们在平常使用计算机和选用产品的时候要根据从简的原则,选择出经得起产品市场和实践检验的产品。3.2规范使用原则计算机技术和网络技术都是一个由多部分组成的复杂的技术,在使用的过程中即使是细小的问题也会导致计算机网络的瘫痪。因此在使用的过程中,要确保规范使用和系统的正常运转。3.3细微维护原则计算机网络的维护工作也是维护计算机正常运转的一个非常重要的环节。我们要对计算机网络的设计思路全面的了解,对计算机网络系统进行全面的维护。
4计算机网络技术发展趋势分析
局域网内部的发展或者是广域网范围内的发展在计算机网络技术的发展过程当中起着重要的作用,对它的发展有很大的冲击,对于集中式网络管理系统的发展产生了很大的影响。这是一种挑战单同时也是一种机遇,为了能够有效解决局域网和广域网的发展,我们需要一种新型的网络管理方式。他不仅粗剪了分布式网络管理的出现和发展而且能够成功的利用信息系统管理员来控制大规模、多地址的网络企业。
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