在网格旗帜下：PC团结起来力量大

网格计算是伴随着互联网技术而迅速发展起来的、专门针对复杂科学计算的新型计算技术。新计算模式的要点在于利用互联网，把分散在不同地理位置的PC或者具有闲余计算能力的服务器组织起来，形成一个超级巨大的“虚拟超级计算机”，这样的虚拟计算网络被称为“网格”（Grid），每一台参与计算的计算机就是一个“节点”（Knot）。

我们已经有了排名前50名的超级计算机了，为什么还要虚拟的超级计算机网络？与超级计算机的整合式计算相比，网格擅长的分布式计算（Distributed Computing）又有何好处？原来网络技术有两个优势：第一它的网络数据处理能力超强；第二它能充分利用网上的闲置处理能力。

简而言之，网格是把整个网络资源整合，实现计算资源、存储资源和数据资源的全面共享。“未来的网格计算，就像家中的自来水、电、煤气一样易用。”中科院研究高性能计算的专家告诉笔者。

网格中任何单个的PC，其计算能力都是远远逊色于超级电脑的，但是一旦数百万上千万PC在网格的组织下团结起来，它们计算能力的总和就将超越大型电脑。闲余的PC团结一致，发扬“蚂蚁啃骨头”的精神，就能做到很多大型计算机无法做到的事情。

1999年的SETI@HOME项目是网格早期实验的一个典范。该项目将分布于世界各地的200万台个人电脑组成计算机阵列，用于搜索射电天文望远镜信号中的外星文明迹象。项目组称，在不到两年的时间里，这种计算方法已经完成了单台计算机34.5万年的计算量。

2002年，日本NTTData与英特尔、SGI联合进行一项为期三个月的网格计算试验，研究人员将分散在13个区域的家庭、企业和学术机构的100万台有闲余能力的计算机相联。经计算，这个小型网格的总数据处理能力比当时最快的超级计算机还要快上五倍。

从1995年至今，已有数百万的个人电脑加入到网格计算的行列中来，每天所形成的计算能力，大约相当于数千台个人电脑满负荷地工作一年。而据统计，2003年全球至少有4亿台PC，其中有一半左右联入互联网，在大部分的在线时间里PC均有不同程度的资源闲余。如果能够通过网格技术将它们联合起来，爆发出来的能量肯定要大大超过目前的小规模网格实验。

中科院高能所高工谢小希教授认为，由于巨大的计算需求和通讯需要，促进了互联网在80年代的诞生；90年代初，万维网技术出现并得以迅速推广；21世纪，由于高性能计算研究的迫切要求，网格技术的设想引起了全球范围的关注。这三大应用的出现，都可以被视作网络业发展的三大里程碑。

无独有偶，加利福尼亚圣琼斯的网格技术合作公司（Grid Technology Partners）称，网格是“继Internet和World Wide Web之后另一个能给社会带来巨大变化的转折点”，它甚至有能力“大大改变企业和社会竞争环境”。未来5年的网格应用将带来“技术发展新一轮的高潮”，“革新最终将慢慢改变过去十年建立的技术体系”。

幕后功臣：网格与高性能计算

网格计算主要被各大学和研究实验室用于高性能计算的项目。这些项目要求巨大的计算能力或需要接入大量数据。除了医学研究外，像宇宙航天、生命信息、国防工程、高校科研等很多方面都是网格计算的英雄用武之地。

例如，飞机和汽车等复杂产品的生产要求对产品设计、产品组装和产品生命周期管理进行计算密集型模拟，通过复杂计算实现对全球金融环境的模拟，以及生命科学领域中包括基因测序等许多高精尖项目。

网格计算首先把要计算的数据分割成若干的小块数据包，而计算这些数据包的软件通常是一个预先编制好的一段程序，程序占用系统资源极少，然后不同节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进行计算。只要计算机的计算能力出现闲余，程序就会自动工作，这样计算机的计算能力就被充分地调动起来。

面对高能物理、宇宙信息分析、破解基因排序等大型科学工程，相比超级计算机动辄千万美元的造价，网格计算几乎是惟一的低成本途径。我国SARS肆虐之时，一个名为“D2OL”的网格计算计划受到了公众的关注。该计划就是专门利用全球PC的闲余工作能力，从事非典病毒数据的计算。除了研究非典病毒外，D2OL还研究炭疽、天花、鼠疫、细菌毒素等多种致命病毒。

2001年年底，原康柏公司曾宣布与平台计算公司合作，使用后者的软件把多台计算机连接成为一台超级计算机。同时原康柏公司还将把它的Unix、Linux计算机、服务器与平台计算公司的软件进行了整合。

Sun公司则宣布推出新的网格引擎企业版软件，该软件能使企业内的计算机更为方便连成网络。Sun目前也已启动了以网格引擎（Grid Engine）分布式资源管理软件为基础的开放源代码战略。该软件推出一年来，使用用户已经增长了20倍。今天，全球有11.8万多颗CPU采用Sun Grid Engine软件管理。

“我在世界各地旅行中，经常与客户交谈，他们中许多人都告诉我他们已经厌倦了装配用来自许多不同来源的随机部件构成的系统，希望新的网络计算能够更加易用。”Sun公司CEO斯考特·麦克尼利说。

全球医药、化工、电子、汽车、石油等支柱行业的领先企业均已不同程度地介入网格研究，如辉瑞制药、联合利华、史克、日立、通用电气、通用汽车、德国大众等均开始构造企业内部的网格计算网络。

目前，以欧美的4大计算机中心和7大高能物理研究基地为基础，全球组建了初步的网格计算环境，多台超级电脑之间以超过1Gbps的带宽互联。网格已经引起了包括IT行业和高校在内的科学界的极大兴趣，各种网络技术的开发应用进一步加快。

金钱游戏：雄心勃勃的网格计算标准

尽管综合成本较超级电脑为低，但是目前的网格技术并不成熟。为了争夺网格标准的制高点，各国都在政府的支持下投入了巨资。

网格计算已在欧洲率先起步，通过网格成功整合起若干台计算机的欧洲联合实验室的计算能力，超过美国任何一个独立实验室的计算能力。欧盟中英国为了建立国家网格投资就超过了1亿英镑。美国不甘落后，克林顿执政时投资网格研究也超过了5亿美元。

“三流的企业造产品，二流的企业推品牌，一流的企业争标准。”网格计算是一场商业的赌博，蓝色巨人IBM觊觎业界的前沿技术，便在网格计算上下了重注。IBM 是网格系统和服务方面的领先供应商，已经为很多科技团体、政府机构、以及商业化用户的网格系统提供了产品和服务，它的客户包括英国国家网格，荷兰国家网格，美国国防部网格，美国DTF，宾州的乳癌档案库，北卡州的生物网格等等。

Globus 是美国Argonne 国家实验室的研发项目，全美有12 所大学和研究机构参与了该项目，该项目对资源管理、安全、信息服务及数据管理等网格计算的关键理论进行研究，开发能在各种平台上运行的网格计算工具软件，并帮助规划和组建大型的网格试验平台。它的技术已经在NASA 网格（NASA IPG）、欧洲数据网格（Data Grid）、美国国家技术网格（NTG）等多个项目中得到应用。

2002 年2 月，IBM与Globus共同发表了OGSA（Open Grid Services Architecture），勾勒了跨平台网格工具软件的蓝图。OGSA 主要是将Web Services、数据库存取、J2EE 等技术规范纳入网格计算。

同年8 月，IBM 宣布投入数十亿美元研发网格计算，与Globus 合作开发开放的网格计算标准，并指出网格的价值不仅仅限于科学计算，商业应用也有很好的前景。网格计算标准终于从幕后走到台前。

蓝色巨人目前正在构筑一项名为“Grid Computing Intiative”的计划，旨在通过互联网和网格计算向每一台个人电脑提供超级处理能力。计划的总设计师、IBM公司副总裁欧文·伯杰说该计划“是一种整合电脑资源的新手段”，“它通过互联网把分散在各地的个人电脑连接起来，不仅可使每台个人电脑通过充分利用相互间闲置的电脑能源，来提升各自的电脑处理能力，还可使成千上万的用户在大范围的网络上共享电脑处理功能、文件以及应用软件。

“正如网络技术总是从科学开发领域转向企业商务领域一样，我们也希望看到Grid Computing能取得这样的进展。”IBM说。看网格发展的架势，或许真有那么一天，任何普通人都能联入数据网络，方便地使用各种计算和信息资源，并获得超乎想象的超级数据处理能力。那时，纵然是我们不会上天入地，那也与超人没多大区别了。