一项可以实现共享应用程序、共享数据、共享处理能力以及共享存储的技术应运而生,并且代表着新一代Internet技术发展的潮流,它就是“网格计算”。
2002年初, IBM公司进行了一项专门针对美洲、欧洲和日本企业的电子商务应用水平的调查,在对33000家不同行业、不同类型、不同层次的客户整体调查后发现:93%的企业已经在应用因特网进行商务活动。其中,80%的企业处于早期电子商务,即信息共享和简单交易阶段;15%的企业开始整合诸如ERP、CRM、SCM等应用;有5%的企业开始进行动态电子商务,即Web Services应用。
从信息共享、简单交易到应用共享、协同交易,从局部网络共享到整体基础架构共享,Internet的发展遵循了应用需求、技术和标准三个方面的不断融合与升级的原则。于是一项可以实现共享应用程序、共享数据、共享处理能力以及共享存储的技术应运而生,并且代表着新一代Internet技术发展的潮流,它就是“网格计算”。
计算力平台共享网上资源制约企业Internet、电子商务的整体应用水平的关键是什么?IBM调查显示,企业生产经营中往往涉及大量计算任务,任务曲线往往呈高低起伏变化,有的计算任务,由于需要大规模计算,企业可能一年才会做一次。但企业正在应用的分布式计算环境,由于其中间件局限、计算能力不足等种种原因,只能静态地连接所分布的资源。每次计算只能通过客户机/服务器的模式使用有限资源,如果计算过程中临时需要协同其他资源,在这种环境下就根本没有可能性。如果一定要在传统的分布式计算环境中进行,则要配备大量固定的计算资源,成本非常高。所以目前企业要完成这些计算任务,企业一般采取外包的方式,或者自己配置满足峰值计算量需要的系统资源。采取第一种方式毕竟有些不方便;而第二种方式会造成资源闲置,成本颇高。不少企业在采购设备和系统时都遇过“买了不划算,不买又不行”的尴尬。
而目前一些基于互联网的业务模式如ASP(应用服务提供)、SSP(存储服务提供)、IDC(互联网数据中心)等,同样存在静态连接和配置的局限,可扩展性差,这也是这些业务到目前为止没有蓬勃发展起来的原因之一。
另外,随着IT的进步和市场竞争的驱动,IT应用日趋复杂,导致了更加复杂的IT环境和IT管理。1999年,如果你投资1元钱的软硬件,需要付出1元钱的人工去管理。但是,据国际数据公司IDC预计,到2004或2005年,针对相同资金量的软硬件,可能要花10倍的代价去管理。
“网格计算”代表着未来的Internet技术发展潮流,为以上问题的解决提供了一种希望。Internet将会从联网通信逐步成为一个计算平台,这个平台意味着可以同时运用网络中所有的CPU、存储、操作系统、应用软件系统的资源。分布于全球不同地方的几千个CPU、几百个存储设备、几十种应用软件集中到一起来用,这就是“网格计算”将带给用户的感觉。当用户使用客户机—也许是PC,也许是手机,也许是PDA,但这些资源不在单个的计算机上,而是在整个Internet上,换句话说,Internet已经变成一个虚拟的、非常巨大、强大的计算平台,包括了全球的资源,非常充分、充足、强而有力。这个计算平台也就是网格,而帮助实现这种可能的,就是网格计算。
动态电子商务网格的发展有很多不同的方向,比如科研界的网格计算和商业界的万维网服务。网格技术产生之初,是为了满足科研计算的需要。科研生产中涉及大量计算任务,诸如汽车的风洞模拟和电路测试模拟都可以通过数字模型来完成,非常经济高效。但这种新研发模式的基础之一就是需要大规模计算,那些任务曲线往往呈高低起伏变化,要完成这些计算任务,就需要配置充分满足峰值计算量需要的系统资源。
此前,为解决许多类似的问题,包括IBM、微软、PlatForm等200个成员联合组成的全球网格论坛GGF(Global Grid Forum)之Globus组织,推出了一组源代码开放的标准协议和标准中间件Globus。它主要提供了一种通用语言去远程访问超级计算机、数据收集设施和科学计算数据库;Globus同时包括一组工具,可以自动定位所需要的软硬件资源、认证网格用户合法性、把计算任务打包分发给空闲的处理设备。所以,Globus一开始主要是应用在科学计算领域。
而当科研界在开始进行网格计算应用的研究时,商业界的万维网服务的技术标准也开始兴起。万维网服务的目标是共享资源,特别注重于共享应用,所以万维网服务也可以说是由商业界开始的网格计算行动,但万维网服务的标准更偏重于解决客户整合商务应用的需要。例如一家旅游信息公司,通过网格不仅可以获得很多信息,比如可以建议游客乘什么交通工具,住什么酒店、一路上天气怎么样;通过网格还可以跟酒店、航空公司、以及下游公司可以很容易的连接在一起。也可以把下游公司的生意结合起来,互相成为生意的一部分。这就是向协同交易、动态电子商务发展的一部分。
整合计算资源的动力网格技术的逐步成熟存在几个主要的推动力量:市场需求、技术和标准。市场需求在不断增长。
企业首先要求Internet应用要有非常强健的基础设施,比如可靠性、可伸缩性和安全性等。其次,企业开始整合其应用软件和商业过程,所以企业IT整合是电子商务现在非常重要的一个需求。第三,客户希望有多种的实现方式,无论是分步式、集中式,或者是客户自己要经营、或是外包经营,这些客户希望能够自己来决定。他们希望一旦作了决定之后,要从一个方式改到另一个方式是很容易的。第四是,现在这个系统越来越复杂。如何管理它,使其管理成本降到最低。这些使得网格计算的市场需求日益成熟。
从技术看这十几年来无论是CPU、存储、带宽都有非常大数量级的改进,跟十几年前不可同日而语。技术的发展已经能够让我们推动Internet进入到一个新的时代。
分布在众多地点的不同计算资源要进行动态整合,节点之间的互操作不可避免,这就需要有一系列的标准协议和标准中间件,由这些标准去规范用户与资源之间的协同,建立、管理和挖掘共享关系。事实上Internet的成功、Linux的成功证明了标准的重要性。借助标准推行,以及协同与合作,Internet必将进入到网格的时代。所以,市场的需求、技术的发展和标准的发展促进了网格时代的到来。
自主管理的计算建立网格之后,全世界的计算机连接在一起,是异构的,非常复杂,管理非常困难;同时系统越复杂,管理的人力成本支出也越高。所以计算机系统、或者是网格,一定要能够自己管理自己。IBM去年首次提出了“自主计算”的概念,主要是用于网格的管理。“自主”这个词是由人的自主神经系统来的,人可以自己管理自己,调节呼吸、温度、抵抗病菌侵害等。其实计算机的能力离人脑还差的很远,如果拿现在CPU的速度来比的话,就跟蜥蜴差不多,所以IBM把这个项目叫做“电子蜥蜴方案(eLiza)”。
“自主计算”主要有这样几个特征:一个是自优化,这个是从资源管理来讲,资源管理要自动化,要能够自动的调度,这样服务器才能有最好的性能。自配置是说,假如你增加一个硬件一个软件的话,它可以自动配置,不需要关机重启。自检疗是从容错方面来看,计算机要能够预测、预防死机,假定有错误的时候,它可以用备份来自动恢复。自保护是一种安全的概念,要防止黑客侵入。IBM已经作了非常多的工作,其中有些技术已经实现在IBM的E-SERVER系列里。另外由于自主计算是需要端对端的,而且需要异构,所以自主计算不但要包括IBM的服务器,也要包括其他的服务器,因此统一的标准十分重要。
当建立起网格,用自主计算来管理,网格能提供怎样的服务?我们很多的生活经验可用来帮助想象网格的作用。当我们慵懒的陷在软软的沙发里,手握遥控器随意操控着电视时,从不关心也不必知道电视的画面和持续的电力从何而来。如果将这其中复杂的系统比喻成网络的话,那么让这些复杂结构彼此协调运行的机制就是网格。网格的目标就是提供给人们随取即用的计算资源,就像家中的水、电、煤气、电话一样。类似于电力系统,在这样的环境下,也会诞生运行虚拟计算平台的“计算力公司”。
让计算机工作的方式来提供服务有这样的好处:它让用户很快地获取新的能力;随时可以应用这些已经架好的基础设施;它可以提供更好的性能;它可以作备份,帮用户处理尖端的负荷(据统计尖端的负荷是平均负荷的10倍),所以用这种方式不用买服务器、计算机,用了多少就付多少钱,就像用电一样,这就可以减少投资。它可以让用户专心于自己企业,不需为IT伤脑筋。网格提供服务的方式特别适用于国内很多中小企业,因为他们不可能雇很多的IT专家来。IBM已经帮助很多客户提供服务,比如网上采购、托管、存储、备份、恢复的工作。
把全世界的计算机用非常大的带宽和标准连在一起协同工作,这就是网格。网格计算、万维网服务、自主计算都是网格的一部分。这就像个巨大的、虚拟的计算机,所有的资源都在里面,客户有工作就交给虚拟计算机,由这个虚拟计算机来决定哪里有CPU的资源可以来完成这项工作,当然它也需要知道你要访问什么样的数据、同时注意数据安全等。未来,企业不仅仅共享应用,而且共享计算力资源,企业商业模式将因此而改变。在Web大幕之下,将活跃着越来越多各种类型的网格,用户将可以在任何时间、任何地点通过Web界面享用不知来自何处的计算服务,而且可以先用后交费。
通过网格可以实现共享应用程序、共享数据、共享处理能力以及共享存储,网格的实现代表着一个巨大的计算机平台的建立。通过这个平台,企业可以购买自己需要的计算资源,系统资源购买中“买了不划算,不买又不行”的尴尬将成为过去。