美国网格计算技术研究及应用现状

http://www.GridTeam.com 2008年10月29日网格工场来源：中国测绘报作者：龚强

网格技术研究起源于美国，美国是目前世界上网格技术最发达的国家。本文介绍一下美国在网格方面的几个研究项目，从中可以看出美国网格研究的现状。
全球应用最广、最成熟的网格操作系统Globus源于美国。Globus项目旨在开发一个面向科学计算的基本软件基础设施，把不同地理位置上的计算资源和信息资源集成起来。该项目还包括研究网格计算的关键理论，如资源管理、网格安全、信息服务、数据管理等，开发支持网格计算的工具软件和网格应用程序，帮助规划和组建大型的网格试验平台。该计划的主要成员有美国阿岗国家实验室、芝加哥大学、南加州大学等12所大学，还有一些研究机构。在该项目中研究的网格计算关键理论，包括资源管理、信息服务、数据管理、网格安全等都取得了较大进展。Globus Toolkit是该项目最重要的成果。自1998年以来已从1.0版本发展到最近的4.0版本（GT4）。GT4形成了以web服务为核心的体系结构，在不同的操作环境之间提供了最大的互操作性，性能也有了显著提高，具备了更复杂的安全和授权机制。在各种网格中间件中，Globus Toolkit的使用最为广泛。此外，很多大学部署了校园网格，工业部门的部署与实施也正在快速进展中。从2000年开始，美国近10家公司相继致力于发展基于Globus的网格策略。
Legion是弗吉尼亚大学于1993年提出的基于对象的元系统软件项目。它采用不同于Globus的方法，所有的网格组件、资源和服务都使用一个软件对象表示，这些对象能通过一个单一聚合的命名空间达到。Legion允许应用开发者选择和定义系统级的责任，其目标是为用户提供单一、一致的虚拟机器模型。Legion建立了可用的、高效的、分布式系统，解决诸如分布性、易编程性、容错、安全、网站自治等问题。
Condor是维斯康星—麦迪逊大学的网格研究项目。该系统具备选优能力，提供队列机制、调度策略、优先级方案、资源监控、资源管理等服务功能。用户提交作业后，Condor把作业放在队列中，选择合适的时间运行用户的作业并监控其运行过程。作业运行结束时，它提交作业给用户。用户提交作业既可以是串行作业，也可以是并行作业。
AppLeS（应用层调度）是加利福尼亚大学网格计算实验室进行的一个研究项目，研究对象是面向应用层的调度。AppLeS在异构系统上分别调度并行应用。它采用静态、动态应用和系统信息选择功能进行应用计算的构造并预测其性能，与相关的资源管理系统交互完成应用任务。
NEES Grid：NEES（Network for Earthquake Engineering and Simulation）项目是美国自然科学基金会1999年推出的研究计划，此项目将持续15年，其资金费用将超过100亿美元。到2004年11月已建成了连接美国15个主要从事地震工程研究的机构和实验室。该系统的主要特点是将美国地震研究机构和实验系统连接起来，能够远程控制进行试验，实现工具和资料等资源共享。NEES把设备站点、数据仓库和大范围地震工程研究社区（覆盖整个学科合作的实验人员、研究人员、实践工程师）结合成一个更加紧密的虚拟组织，研究者可以远程观察和操作实验，使用标准的标记发布，使用精确的数据仓库，访问计算资源和开源分析工具，利用协作工具进行实验、执行、分析、访问和发布。
TeraGrid是目前世界上分布最广的用于科学研究的网格基础设施。它融合了11个合作网站的资源，包括高性能计算机、数据资源和工具，以及整个美国的终端实验设施。Tera Grid通过位于芝加哥大学的网格基础设施团体，连通资源提供网站。印第安纳大学、橡树岭国家实验室、国家超级计算应用中心、匹兹堡超算中心等11个设备网站联合协调管理。
DOCT项目的目的是建立一个处理复杂文档的环境，文档可能是分布在不同地理位置的数据档案和不同的计算平台中，主要用来满足美国国家科学基金会、环境保护总署、核控制委员会、能源部、国防部以及国家健康研究院等政府机构的信息需求。
Entropia PC网格计算是一个商业项目，主要是开发桌面软件，通过国际互联网在全球范围内提供给用户，Entropia PC试图使用户获得“无处不在”的计算能力。
PUNCH项目已实施若干年，拥有遍布几十个国家的几千个用户。其目的是开发一个把环球信息网变成分布式并行计算门户的国际互联网计算平台。PUNCH能够实现在用户、应用服务提供者、存储仓库、CPUfarms之间的管理和中介资源。PUNCH是近十几年来发展较快的研究项目。
NASA IPG：IPG(Information Power Grid)是美国国家航空和宇航局（NASA）的一个高性能计算与数据网格项目。使用IPG中间件，网格用户就可以从任何地方访问广泛分布的异构资源。IPG的任务是为NASA的科学与工程人员提供一个解决问题的平台。IPG的主要目标是建立一个网格环境原型——一个异构的、分布计算、数据和仪器环境，以提供统一的资源访问。IPG系统的主要应用领域为：高性能计算、高能物理和海量数据存储。
2000年5月，世界上第一家网格创业公司在美国加州圣地亚哥成立，预示着网格技术将呈现广阔的产业化、商业化前景。美国政府用于网格技术的基础研究经费已达5亿美元。2002年8月，美国IBM公司宣布将投资约40亿美元实施网格计算计划，并称网格计算是全球网格的未来；英特尔提出了“计算和通信的融合”，微软则提出“无处不在的计算”。美国军方对网格技术更为重视，规划并正在实施名为全球信息网格（Global Information Grid）的巨型网格计划，预计2020年完成。作为该计划的一部分，美国海军陆战队还推动一项投资160亿美元、历时8年的基础支持项目，包括系统研发、制造、维护和升级。美国国家科学基金也于2001年9月发起了一个创新计划，投资1200万美元，构建和部署先进的网格服务，简化对因特网上信息和服务的访问。为此，已经发布了一个中间件包，让美国的科研人员、工程师和教育工作者使用网格。这个创新计划设有网格研究、继承、部署小组和企业桌面集成技术小组。

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