网格计算如何工作

网格计算系统基于资源池的原则运作。假设你和几个朋友决定去露营。你有一顶大帐篷，所以你自愿与其他人分享。你的一位朋友提出带食物，另一位朋友说他会开他的SUV载大家去。一旦旅行开始，你们三个人会分享你们的知识和技能，让旅行变得有趣和舒适。如果你独自旅行，你将需要更多时间来准备所需的资源，而且你可能在旅行中需要付出更多努力。

网格计算系统也采用了相同的概念：将负载分散到多台计算机上，以更高效、更快速地完成任务。在深入探讨之前，让我们快速了解一下计算机的资源：

通常，计算机只能在其自身资源的限制下运行。它完成操作的速度或可以存储的信息量都有上限。大多数计算机都是可升级的，这意味着可以为单个计算机增加更多功能或容量，但这仍然只是性能的增量提升。

网格计算系统以一种方式将计算机资源连接起来，使用户能够使用一台计算机访问和利用系统中所有计算机的集合能力。对于个人用户来说，就好像用户的计算机变成了一台超级计算机。

如果你阅读有关网格计算的报告，你会遇到许多不常见的术语和行话。它们都意味着什么？请继续阅读以了解。

如果你不熟悉行话，阅读有关网格计算的资料可能会非常令人困惑。以下是你在讨论网格计算时可能遇到的一些术语的快速概述：

那么，网格计算系统究竟如何将计算机资源连接起来？请在下一节中找到答案。

一些公司和组织正在合作制定一套称为协议的标准化规则，以便更容易地建立网格计算环境。现在就可以创建网格计算系统，并且已经存在一些。但目前缺少的是一个商定的方法。这意味着两个不同的网格计算系统可能不兼容，因为每个系统都使用一套独特的协议和工具。

通常，一个网格计算系统需要：

如果中间件是网格计算系统的主力，那么控制节点就是调度员。控制节点必须对网络中的任务进行优先级排序和调度。控制节点的任务是确定每个任务可以访问哪些资源。控制节点还必须监控系统，确保它不会过载。同样重要的是，连接到网络的每个用户都不会遇到其计算机性能下降的问题。网格计算系统应该利用未使用的计算机资源，同时不影响其他所有操作。

网格计算应用的潜力是无限的，前提是所有人都同意标准化协议和工具。这是因为如果没有标准格式，第三方开发者——即希望在网格计算平台上创建应用程序的独立程序员——往往无法创建可在不同系统上运行的应用程序。虽然可以为不同系统创建相同应用程序的不同版本，但这很耗时，许多开发者不想重复同样的工作。一套标准化的协议意味着开发者在创建应用程序时可以专注于一种格式。

人们对网格计算有哪些批评和担忧？请继续阅读以了解。

每当你将两台或多台计算机连接在一起时，你都必须准备好应对某些问题。你如何保护个人信息隐私？你如何保护系统免受恶意黑客的攻击？你如何控制谁可以访问系统并使用其资源？你如何确保用户不会占用所有系统资源？

这个问题的简短答案是中间件。网格计算系统本身并没有内置能回答这些问题的功能。网格计算系统的新兴协议旨在使开发人员更容易创建应用程序，并促进计算机之间的通信。

计算机工程师用来保护数据最普遍的技术是加密。加密数据就是对其进行编码，使得只有拥有相应密钥的人才能解码并访问数据。具有讽刺意味的是，黑客完全可能创建一个网格计算系统，专门用于破解加密信息。由于加密技术使用复杂的方法编码数据，一台普通计算机需要数年才能破解一个代码（这通常涉及找到一个极大数字的两个最大质数因子）。借助足够强大的网格计算系统，黑客可能会找到一种方法来缩短解密加密数据所需的时间。

保护系统免受黑客攻击是很困难的，特别是当系统依赖开放标准时。网格计算系统中的每台计算机都必须有特定的软件才能连接并与整个系统交互——计算机本身并不知道如何做到这一点。如果计算机系统的软件是专有的，那么黑客访问系统可能会更困难（但并非不可能）。

在大多数网格计算系统中，只有特定用户被授权访问网络的全部功能。否则，控制节点将被处理请求淹没，什么也做不了（在IT行业中这种情况称为死锁）。出于安全目的限制访问也很重要。因此，大多数系统都有授权和认证协议。这些协议将网络访问限制在少数用户。其他用户仍然可以访问自己的机器，但他们无法利用整个网络。

网格计算系统的中间件和控制节点负责保持系统平稳运行。它们共同控制每台计算机对网络资源的访问程度，反之亦然。虽然不让任何一台计算机主导网络很重要，但同样重要的是不要让网络应用程序占用任何一台计算机的所有资源。如果系统剥夺了用户的计算资源，那它就不是一个高效的系统。

人们目前如何使用网格计算系统？请继续阅读以了解。

目前存在多种网格计算系统，尽管其中大多数只符合真正网格计算定义的一部分。许多正在运行的系统都属于学术和研究组织项目。这些系统利用了未被使用的计算机处理能力。对这种网络最准确的称呼是共享计算系统。

搜寻地外文明（SETI）项目是最早获得公众关注的网格计算系统之一。SETI项目的任务是分析射电望远镜收集的数据，以寻找智能外星通信的证据。信息量太大，单台计算机无法有效分析。SETI项目创建了一个名为SETI@home的程序，它将多台计算机联网，形成一个虚拟的超级计算机。

一个类似的项目是由斯坦福大学化学系的非营利机构Pande Group管理的Folding@home项目。Pande Group正在研究蛋白质。研究内容包括蛋白质如何形成特定形状（称为折叠）以及这与蛋白质功能的关系。科学家认为蛋白质“错误折叠”可能是帕金森氏症或阿尔茨海默症等疾病的病因。通过研究蛋白质，Pande Group有可能发现治疗甚至治愈这些疾病的新方法。

还有几十个类似的活跃网格计算项目。其中许多项目不是持久性的，这意味着一旦各自项目的目标实现，系统就会解散。在某些情况下，一个新的相关项目可能会取代已完成的项目。

虽然这些项目各自都有独特的特点，但总的来说，参与过程是相同的。有兴趣参与的用户从各自项目的网站下载应用程序。安装后，应用程序会联系各自项目的控制节点。控制节点会向用户的计算机发送一块数据进行分析。该软件利用未充分利用的CPU资源分析数据。项目软件的资源优先级非常低——如果用户需要激活一个需要大量处理能力的程序，项目软件会暂时关闭。一旦CPU使用率恢复正常，软件会再次开始分析数据。

最终，用户的计算机将完成所需的数据分析。届时，项目软件会将数据发送回控制节点，控制节点再将其转发到适当的数据库。然后控制节点会向用户的计算机发送一块新的数据，循环往复。如果项目吸引到足够多的用户，它就能在相对较短的时间内完成宏伟目标。

随着网格计算系统复杂性的提高，我们将看到更多的组织和公司创建多功能网络。甚至有一天，公司之间可能会进行互联。在那种环境下，现在看起来不可能的计算问题可能会变成只需几个小时的项目。我们拭目以待。

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