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      下一代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

      2015-06-02 12:08:52張滿(mǎn)滿(mǎn)
      電腦知識(shí)與技術(shù) 2015年9期
      關(guān)鍵詞:分布式系統(tǒng)中間件

      張滿(mǎn)滿(mǎn)

      摘要:在上世紀(jì)中期第一次出現(xiàn)了為共享主機(jī)資源和進(jìn)行信息的綜合處理而形成了第一代的以單主機(jī)為中心的聯(lián)機(jī)終端系統(tǒng),此后互聯(lián)網(wǎng)科技迅猛革新進(jìn)步,從效率低的眾終端連接主機(jī)的形式更新為當(dāng)今我們?nèi)粘=?jīng)常涉及、必不可少的互聯(lián)網(wǎng)科技。當(dāng)今社會(huì),互聯(lián)網(wǎng)幾乎成為現(xiàn)代人日常必須元素。但是,互聯(lián)網(wǎng)和電腦的應(yīng)用依然存在諸多問(wèn)題,亟待解決。該文以實(shí)用為出發(fā)點(diǎn)進(jìn)行探索,以期闡示互聯(lián)網(wǎng)科技的未來(lái)趨勢(shì)。

      關(guān)鍵詞:分布式系統(tǒng);元計(jì)算;中間件;網(wǎng)格計(jì)算

      中圖分類(lèi)號(hào):TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1009-3044(2015)09-0084-03

      只憑借一臺(tái)計(jì)算機(jī)在已無(wú)法達(dá)到當(dāng)今社會(huì)處理信息的客觀期望,于是憑借一定的手段達(dá)到具有極好處理水平的目的變得尤其重要,而“元計(jì)算機(jī)”的誕生無(wú)疑實(shí)現(xiàn)了上述愿望。上世紀(jì)末,為解決網(wǎng)絡(luò)內(nèi)主機(jī)多而性能不佳的難題,相關(guān)機(jī)構(gòu)投入財(cái)力物力進(jìn)行研究,首先他們把兩對(duì)主機(jī)建設(shè)為一個(gè)處理單位,然后借此探究對(duì)同時(shí)處理一定困難狀況的能力水平。此單元實(shí)行集中控制,定向安排任務(wù)以及靈活統(tǒng)籌的方式,進(jìn)而達(dá)到根據(jù)實(shí)際情況精確安排任務(wù)到指定的處理模塊里去。元計(jì)算的環(huán)境涵蓋內(nèi)容有以下幾個(gè):支持分布并行的軟件系統(tǒng)、全局的文件系統(tǒng)、視頻電話系統(tǒng)、高速的互聯(lián)通信鏈路、普通用戶(hù)接口和信息諸如此類(lèi)?,F(xiàn)在常見(jiàn)專(zhuān)業(yè)語(yǔ)言為“網(wǎng)格計(jì)算(grid computing)”,其豐富地革新了開(kāi)始的對(duì)應(yīng)理念,主要為憑借全球各地的主機(jī)終端、計(jì)算資源諸如此類(lèi),達(dá)到提供使用者方便快捷的處理環(huán)境,其實(shí)際擴(kuò)展涵蓋了以下幾個(gè)方面:數(shù)據(jù)查詢(xún)、協(xié)同工程、高吞吐量計(jì)算以及分布式計(jì)算。所以,網(wǎng)格體系作為遠(yuǎn)距離控制協(xié)調(diào)資源的根本手段,被稱(chēng)為寬范圍涉及的“無(wú)縫的集成和協(xié)同計(jì)算環(huán)境”。網(wǎng)格計(jì)算被譽(yù)為繼Internet和Web之后的“第三個(gè)信息技術(shù)浪潮”,以期做到對(duì)下一代分布式實(shí)際效果以及服務(wù)產(chǎn)生重大作用,成為真正的‘下一代互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。

      1網(wǎng)格計(jì)算系統(tǒng)

      1.1 網(wǎng)格計(jì)算系統(tǒng)的含義

      網(wǎng)格是以電網(wǎng)的理念出發(fā)而建立起來(lái)的專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ),其主要功效就是能夠像中國(guó)電網(wǎng)一樣,便捷的提供給用戶(hù)服務(wù)。當(dāng)人們享受電能帶來(lái)的方便時(shí),不會(huì)想到電力的來(lái)源、生成方式、傳送途徑等。同樣對(duì)于網(wǎng)格運(yùn)算體系來(lái)說(shuō),也要實(shí)現(xiàn)人們?cè)诒憬菹碛镁W(wǎng)絡(luò)共享資源帶來(lái)的方便的同時(shí),不會(huì)受到區(qū)域差異、硬件條件等的限制。網(wǎng)格計(jì)算和分布式或者并行系統(tǒng)存在著諸多相似之處,然而仔細(xì)探究又會(huì)發(fā)現(xiàn)彼此之間的關(guān)鍵性差異。二者的相似之處為,都依靠相關(guān)硬件設(shè)備而都處在風(fēng)險(xiǎn)性較高的互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域中,同時(shí)要求做到整合范圍涉及廣泛的變化的資源,然而網(wǎng)格計(jì)算系統(tǒng)因自身的高標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)致編程和連接方式存在鮮明的特征。同時(shí),網(wǎng)格系統(tǒng)仍然應(yīng)該改善自身信息交流與傳遞的協(xié)調(diào)性,進(jìn)而達(dá)到實(shí)際應(yīng)用所需的標(biāo)準(zhǔn),這就得依賴(lài)于該系統(tǒng)的異構(gòu)性和動(dòng)態(tài)性,還有目前并行技術(shù)無(wú)法達(dá)到滿(mǎn)足此需求的目的。

      就上述技術(shù)而言,尤為重要的一點(diǎn)即掌握了解技術(shù)處理方式以及所處階段,并憑借上述掌握的情況完成網(wǎng)格操作的處理安排,最終動(dòng)態(tài)掌握資源運(yùn)行情況。

      1.2 網(wǎng)格計(jì)算系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)

      該計(jì)算系統(tǒng)的骨架以低級(jí)到高級(jí)的方式排列分別如下:構(gòu)造層、資源與連接層、匯集層和應(yīng)用層。

      1)構(gòu)造層:以多種多樣的資源為基礎(chǔ),具體涵蓋了超強(qiáng)處理能力主機(jī)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)搜索平臺(tái)以及超現(xiàn)實(shí)處理系統(tǒng)諸如此類(lèi)的資源。

      2)資源與連接層:此為網(wǎng)格系統(tǒng)的重中之重,其主要任務(wù)為控制遠(yuǎn)距離操作、安排資源比例、游覽記錄、確認(rèn)正確信息、降低風(fēng)險(xiǎn)以及提高使用性能諸如之類(lèi),亦被叫做中間層。網(wǎng)格系統(tǒng)的作用的實(shí)現(xiàn)離不開(kāi)此層的協(xié)助與控制。

      3)匯聚層:給予客戶(hù)使用憑借,來(lái)確保客戶(hù)高效的享受到其中的資源。

      4)應(yīng)用層:給予網(wǎng)格計(jì)算可以認(rèn)知的計(jì)算機(jī)程序,同時(shí)提供需要的相關(guān)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)以及對(duì)應(yīng)的計(jì)算程序等,此外保障網(wǎng)頁(yè)適用平臺(tái),已達(dá)到客戶(hù)可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)途徑處理數(shù)據(jù)同時(shí)得到處理結(jié)果。

      1.3 網(wǎng)格計(jì)算的要點(diǎn)分析

      對(duì)網(wǎng)格計(jì)算的要點(diǎn)進(jìn)行分析總結(jié),概括如下:

      1)網(wǎng)格結(jié)點(diǎn):此技術(shù)的主要作用為給與網(wǎng)格系統(tǒng)所需的資源,涵蓋內(nèi)容主要有:MPP系統(tǒng)大型存儲(chǔ)設(shè)備、高端服務(wù)器、集群系統(tǒng)諸如此類(lèi)。上述所提資源處在不同的區(qū)域,因而導(dǎo)致網(wǎng)格計(jì)算的異構(gòu)特性。

      2)寬帶網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng):在網(wǎng)格系統(tǒng)環(huán)境下,此關(guān)鍵技術(shù)對(duì)于加強(qiáng)信息交流與傳遞的效率,由于信息交流與傳遞的效率高低將對(duì)網(wǎng)格系統(tǒng)的功效產(chǎn)生極大的作用,要實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接與使用的同步以及快速、有效的信息交流與傳遞離不開(kāi)此關(guān)鍵技術(shù)的協(xié)助。

      3)資源管理和任務(wù)調(diào)度工具:前者主要為處理資源的說(shuō)明、安排以及控制諸如此類(lèi)的任務(wù)后者主要為分析所處系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)營(yíng)狀態(tài),對(duì)分配內(nèi)容實(shí)時(shí)調(diào)整,加快處理速度。它們屬于網(wǎng)格計(jì)算的中間件。

      4)監(jiān)測(cè)工具:較大運(yùn)算能力的網(wǎng)格系統(tǒng)的每秒運(yùn)營(yíng)的最大值可超過(guò)百萬(wàn)億次,然而客觀的來(lái)講,真實(shí)的處理效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到上述所說(shuō)。究其根本為運(yùn)行時(shí)的同時(shí)處理遇一次處理的過(guò)程不同的。此過(guò)程依賴(lài)于軟件工作者的程序編碼,但是對(duì)于研究硬件應(yīng)用方面的相關(guān)人士而言,就無(wú)法做到高效的利用上述資源。此時(shí),皆可以憑借檢測(cè)手段幫助其了解資源分布和處理狀態(tài)等,進(jìn)而來(lái)解決上述難題。

      5)應(yīng)用層的可視化工具:網(wǎng)格系統(tǒng)的重要功能基本為進(jìn)行據(jù)處理,因而常出現(xiàn)數(shù)量龐大的數(shù)據(jù),在此條件下,只憑借人腦對(duì)上述龐大的信息進(jìn)行處理絕非為一件易事。但只若做到將最終信息處理為能感性認(rèn)識(shí)的圖表等,就解決了上述難題,應(yīng)用層的可視化工具正是具備所說(shuō)功能,并提供友好的用戶(hù)界面。

      2 網(wǎng)格計(jì)算系統(tǒng)的代表項(xiàng)目

      因?yàn)榫W(wǎng)格系統(tǒng)環(huán)境具有對(duì)存在差異的各獨(dú)立單元有較高的通用性,進(jìn)而組建起巨型世界范圍內(nèi)的網(wǎng)格系統(tǒng),此為互聯(lián)網(wǎng)革新之后的完善模式,所以,全球政府以及相關(guān)機(jī)構(gòu)都將目光投向了此處,舉行了多次國(guó)際間研究型會(huì)議、講座、科研等,期間的研究成果被分享在資源網(wǎng)絡(luò)上,以供相關(guān)人員的參考探索。其中較為典型的網(wǎng)格系統(tǒng)有以下幾個(gè):Globus項(xiàng)目、Legion項(xiàng)目、NetSolve項(xiàng)目、Javalin項(xiàng)目諸如此類(lèi),上述項(xiàng)目可以進(jìn)行以下劃分:

      2.1 Globus項(xiàng)目

      此項(xiàng)目從根本的相關(guān)系統(tǒng)的應(yīng)用程序出發(fā),整合不集中的資源,進(jìn)而建立整體唯一的系統(tǒng)環(huán)境,此項(xiàng)目關(guān)鍵點(diǎn)為對(duì)應(yīng)的工具包,它作為中間件,能搜索資源、控制、降低風(fēng)險(xiǎn)、信息交流與傳遞。它還可以根據(jù)客戶(hù)的差異進(jìn)行個(gè)性化設(shè)計(jì)。

      2.2 基于Java的網(wǎng)格計(jì)算

      Java編程語(yǔ)言以及延伸技術(shù)有效消除網(wǎng)格系統(tǒng)存在的疑難雜癥,像風(fēng)險(xiǎn)新高等。此外,Java還具有在網(wǎng)頁(yè)實(shí)施期間可以免去額外程序的要求。實(shí)際來(lái)說(shuō),只要具有網(wǎng)頁(yè)瀏覽器的計(jì)算機(jī),就能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。雖然此程序仍然具有速度慢諸如此類(lèi)的缺陷,可其必然對(duì)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的改革產(chǎn)生重要作用,為世界范圍的數(shù)據(jù)處理打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

      現(xiàn)在關(guān)于網(wǎng)格系統(tǒng)的探索大部分集中于前端方面,同時(shí)產(chǎn)生較多有實(shí)際應(yīng)用效果的程序,其典型結(jié)構(gòu)為:憑借超級(jí)計(jì)算機(jī)獲取資源,以此為基礎(chǔ),建立相關(guān)軟件系統(tǒng);在傳播迅猛范圍廣泛的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)上插入中間件,以保證用戶(hù)根據(jù)自身需要選取對(duì)應(yīng)相關(guān)環(huán)境,同時(shí),中間件還可以做到紀(jì)錄作用,并將其信息加工,以便于超級(jí)計(jì)算機(jī)的處理。

      以現(xiàn)在存在的現(xiàn)狀為出發(fā)點(diǎn),在考慮網(wǎng)格系統(tǒng)的特殊性,相關(guān)部門(mén)機(jī)構(gòu)組織等仔細(xì)分析網(wǎng)格系統(tǒng)和內(nèi)核的整合,探索其信息來(lái)源的區(qū)別和即時(shí)變化特質(zhì)、協(xié)調(diào)資源和同時(shí)工作安排相符的控制方式,得到脫離不同使用者帶來(lái)差異而建立的系統(tǒng),同時(shí),采用低風(fēng)險(xiǎn)、有效、高信譽(yù)性的方案,最終達(dá)到其資源控制的實(shí)際化應(yīng)用效果的提升。

      3 網(wǎng)格計(jì)算技術(shù)的應(yīng)用

      由于網(wǎng)格計(jì)算正處于萌芽階段,根據(jù)客觀情況,必然不會(huì)馬上產(chǎn)生良好的市場(chǎng)效果。所以應(yīng)當(dāng)借助知識(shí)分子以及相關(guān)專(zhuān)業(yè)人士的試用評(píng)價(jià),試用人員應(yīng)具備以下特征:彼此居住區(qū)域較遠(yuǎn),涉及世界各個(gè)區(qū)域,憑借遠(yuǎn)程控制進(jìn)行交流,專(zhuān)業(yè)人士通過(guò)軟件實(shí)施動(dòng)態(tài)分析,以期做到指導(dǎo)以及控制。

      3.1 計(jì)算科學(xué)家和工程師需要網(wǎng)格

      以專(zhuān)業(yè)人士角度出發(fā),現(xiàn)在憑借磁帶郵遞表現(xiàn)實(shí)際仿真的效果較為普遍——以效仿為開(kāi)端截止于最終的差錯(cuò)分析,這期間要求的持續(xù)過(guò)程越長(zhǎng)越不符合使用者要求。此外,科學(xué)家以及工程師若想要掌握充分的資源,就應(yīng)借助網(wǎng)格計(jì)算系統(tǒng)。

      3.2 實(shí)驗(yàn)科學(xué)家需要網(wǎng)格

      從事實(shí)驗(yàn)和實(shí)地考察的專(zhuān)家人口為理論專(zhuān)業(yè)從事者的十倍,因此,若要做到深刻了解作用于自然,應(yīng)從事實(shí)驗(yàn)和實(shí)地考察科學(xué)入手,專(zhuān)業(yè)者利用專(zhuān)業(yè)設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合,做到方便使用,以滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)科學(xué)家對(duì)網(wǎng)絡(luò)的需求。

      3.3 企業(yè)需要網(wǎng)格

      目前,世界上大部分公司具有國(guó)際化和世界化,而且互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)生了對(duì)應(yīng)的企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)系統(tǒng),但此系統(tǒng)交易受到較多因素的影響,如網(wǎng)絡(luò)帶寬、服務(wù)器效果、產(chǎn)權(quán)、資金消耗諸如此類(lèi)。

      3.4 自然環(huán)境的保護(hù)需要網(wǎng)格

      盡管目前全球政府機(jī)構(gòu)在針對(duì)世界性災(zāi)害(像溫室效應(yīng)、環(huán)境惡劣等)現(xiàn)象方面的措施較為詳細(xì)完善,專(zhuān)業(yè)者對(duì)網(wǎng)絡(luò)相關(guān)信息貯備的設(shè)立缺陷較多,而且鑒于上述現(xiàn)象具有涉及面廣泛的特點(diǎn),相關(guān)專(zhuān)業(yè)人士的參與必不可少,因此,這就需要網(wǎng)格。

      3.5 教育與培訓(xùn)需要網(wǎng)格

      常規(guī)的實(shí)地教學(xué)存在的問(wèn)題為對(duì)人身自由的限制,尤其對(duì)于遍布全球范圍的論壇、講座等,這必然會(huì)產(chǎn)生一定的時(shí)間消耗在旅途中,這無(wú)疑降低了我們的辦事效率。但是網(wǎng)格計(jì)算系統(tǒng)就解決了上述難題,其主要原因?yàn)殚_(kāi)發(fā)了遠(yuǎn)程應(yīng)用軟件,讓遠(yuǎn)程教育與培訓(xùn)成為現(xiàn)實(shí)。

      3.6 世界需要網(wǎng)格

      按常理,網(wǎng)格計(jì)算體系不可能以特定地域進(jìn)行隔離,而是逐漸走向全球化世界化,故目前有相關(guān)人士表示網(wǎng)絡(luò)買(mǎi)賣(mài)可以取消交稅環(huán)節(jié),此無(wú)疑會(huì)對(duì)全球市場(chǎng)交易方式的轉(zhuǎn)變產(chǎn)生重要在影響。

      4 小結(jié)

      網(wǎng)格計(jì)算系統(tǒng)根據(jù)實(shí)際情況將遠(yuǎn)距離資源進(jìn)行整合協(xié)調(diào),建立超現(xiàn)實(shí)云系統(tǒng),從而達(dá)到高效處理水平。同時(shí)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算系統(tǒng)對(duì)核爆炸模擬、宇宙學(xué)、生物學(xué)、流體力學(xué)以及相關(guān)工程提供了實(shí)施方案,使網(wǎng)格產(chǎn)生實(shí)際化效果,但還必須解決下列問(wèn)題:

      1)應(yīng)消除現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)上數(shù)據(jù)傳遞效率低下的狀況??梢越柚W(wǎng)格計(jì)算體系以及與新型網(wǎng)絡(luò)整合的方式,同時(shí),憑借無(wú)線移動(dòng)通信以及衛(wèi)星通信同樣可以達(dá)到預(yù)期效果。

      2)應(yīng)盡力消除人與計(jì)算機(jī)之間的隔閡,提高人使用網(wǎng)格計(jì)算系統(tǒng)的便利實(shí)用性。

      3)依法消除利用網(wǎng)絡(luò)信息傳播期間侵害他人權(quán)利以及錢(qián)財(cái)?shù)牟涣棘F(xiàn)象。

      4)最面臨的最困難的挑戰(zhàn)為降低網(wǎng)絡(luò)共享的風(fēng)險(xiǎn)。這是因?yàn)樾畔⒔柚ヂ?lián)網(wǎng)傳播,其網(wǎng)格計(jì)算完善程度越高,其更加多樣化,給予不法分子作案機(jī)會(huì)。

      參考文獻(xiàn):

      [1] www.origincom.com.cn/artide/20010627-1.htm.

      [2] www.CCW.com.cn/htm/produ/topic/01…6 8 13.asp.

      [3] www.jini.org/servlets/ProjectList.

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