第章計算機網絡與計算模式的變革

第14章計算機網絡與計算模式的變革高性能集群計算網格計算移動計算普適計算高性能計算許多大型問題的計算量非常龐大，以往需要昂貴的大型/巨型機才能完成，而且計算費用昂貴，常稱這種類型的計算為高性能計算。例如結晶學、蛋白質動力學、生物催化學、光子的相對論量子化學、虛擬設計、全球氣象和離散事件模擬等。（highperformancecomputing，HPC）14.1高性能集群計算多處理器并行計算機性能的提高多處理器并行多機并行高性能工作站和高速網絡高性能集群計算系統(tǒng)14.1.1集群計算系統(tǒng)及其體系結構簡稱為集群（cluster）或者集群系統(tǒng)，它是一種并行或分布式處理系統(tǒng)，它由很多通過網絡連接在一起的獨立計算機組成，整個系統(tǒng)像一個單獨集成的計算機資源一樣協(xié)同工作。集群計算系統(tǒng)特點：投資風險小、可擴展性好、可繼承現(xiàn)有軟硬件資源、開發(fā)周期短、可編程性好快速傳輸協(xié)議和服務集群中間件層應用程序多個高性能的計算機結點集群系統(tǒng)的組成并行程序設計環(huán)境與工具高性能網絡/交換機（如千兆以太網）具有較強網絡功能的微內核操作系統(tǒng)網絡接口卡集群系統(tǒng)的組成多個高性能計算機(PC、工作站或SMP)優(yōu)秀的操作系統(tǒng)(分層或基于微內核)高性能網絡/開關網絡接口卡(NIC)快速通信協(xié)議和服務高速局域網：EthernetFDDIATMMyrinetQuadricsSCI

集群系統(tǒng)的組成實現(xiàn)單一系統(tǒng)映像(SSI)和可用性低層結構（如自動故障檢測、故障恢復和容錯支持）為用戶提供使用集群計算系統(tǒng)的環(huán)境和接口14.1.2集群計算系統(tǒng)的分類1、科學計算集群2、負載均衡集群3、高可用性集群最早出現(xiàn)的集群類型，主要用于進行大規(guī)模的數(shù)值計算將負載均勻地分攤給集群中的各臺計算機。（負載：應用程序或者網絡流量負載）一種運行速度和響應速度快、可靠性高的高性能計算機系統(tǒng)4、并行數(shù)據(jù)庫集群具有并行計算、負載均衡和高可用性等多種特性1、資源管理與負載平衡14.1.3集群計算系統(tǒng)中的關鍵技術2、進程遷移及其作用通過網絡互連實現(xiàn)全系統(tǒng)范圍內的資源共享，通過高效的資源管理和任務調度(RMS：)提高資源的利用率負載平衡技術的核心是任務調度算法動態(tài)負載平衡容錯性和高可用性充分利用特殊資源并行文件I/O進程從當前位置移動到另一個節(jié)點，然后在目的節(jié)點根據(jù)進程狀態(tài)再生該進程1、腰集群夜系統(tǒng)衡在科攔學計娘算領拐域中萬的應收用14盾.1肌.4泉集捉群計其算系敗統(tǒng)的圍應用2、鐘集群慚在商餐業(yè)計持算領額域中屯的應邊用空間可科學雀與天孝文學天氣桐與氣孝象地球關科學嫩和石稅油工仰程環(huán)境勒科學航空目、航笑天、右機械迎和制宿造工抹業(yè)生物坦學、乞生物唯醫(yī)學仿和生谷物化術學軍事釣應用主要千應用績的商鈴業(yè)領巖域有奴銀行鐘、金男融、枯證券納、保黎險、之電信梢等，請目的咐是進偵行運柿營數(shù)適據(jù)管姜理和革商業(yè)壟決策佳支持腔等14抬.2砍網闖格計叮算背景蹲：利刷用互胖聯(lián)網濕或專研用網傍所連質接的小各種宏資源籮，實職現(xiàn)資育源的叢高度鴨共享浙和集闖成，丹為用密戶提桿供高蹄性能劫的計保算、產管理籍及服辜務。網格線的起脾源：會源于也人們漏對高壤性能禿計算斬能力藍的追訴求。網格狐的概鋤念：窯通過東將局卡域網掛內或焦者廣疾域網孔上地廊域分膛布的卡若干失高性滿能計害算機敲合成辟一個屯虛擬慰的大偉型計隊算系菠統(tǒng)，娛以解不決單富臺計野算機乓無法棍完成冠的大洞型復突雜問蜻題，絕或者差讓網豎上用缸戶透濾明地差共享屢這些茶昂貴塔的計灑算、斥存儲禾、設別備資顧源。14梯.2翠.1運網燙格的訪基本米特征桂和內剛涵網格甩的基啦本特肯征：浴廣域斥性、見異構萍性、蠶動態(tài)會性網格暗的內螺涵解決駛多個今層次鋤的資尤源共澡享和秘協(xié)作沃技術凝，將與In資te確rn朱et驗從通屋信和數(shù)信息仆交互傅的平耽臺提損升到塘資源除共享賭的平刻臺。網格麗是通嘉過網呢絡整從合計銹算機陳、數(shù)搜據(jù)、被設備暗和服深務等魂各種懂資源捆的一頓種重財要基圍礎設定施。目標巧是實槐現(xiàn)資拒源共沫享和硬分布披式協(xié)閥同工喉作。網格軟的基衰本特素征1、脈分布滴與共福享2、逃自相蠶似性3、崖動態(tài)鴿性與鐮多樣團性4、滅自治織性與令管理紫的多香重性5、吹動態(tài)加自適鋤應性14我.2蠻.2粱網繼格的投分類按照督網格我客體坐的不狼同層駐次資源摔網格信息襯網格知識求網格根據(jù)夾網格添客體滿對象歌的類救別數(shù)據(jù)慢網格計算顛網格服務抗網格14屯.2賠.2嫌網圣格的沿分類按照防其主孩體（魯即網愈格用顛戶）掠的不柄同科學躍研究復網格地球馳系統(tǒng)摔網格地震族網格軍事神網格教育凳網格14闊.2衫.3犯網格抄的體章系結嘗構網格滴的體該系結前構沙漏促模型開放矩網格漫服務暗體系OG麗SA架(O建pe蜻n繭Gr么id劉S勞er啊vi輛ce亮s恨Ar場ch單it惡ec守tu市re瞧)沙漏斧模型沙漏斬模型管理銀本地躁局部葬資源實現(xiàn)飲通信臺功能實現(xiàn)做對單沿個資斃源的躁共享協(xié)調搖“各暴種”打資源綿的共拍享提供賠對相浙應服著務的畢支持開放祥網格瓣服務放體系開放亮網格殖服務忠體系氏結構開放器網格兇服務杏基礎致架構OG冶SA釋服務OG懂SA叨模式網格富系統(tǒng)給的層宏次劃仆分網格構資源掏層網格叼中間狐件層網格響應用擠層構成剛網格盡系統(tǒng)帆的軟聲硬件川基礎衰，包持括各艙種計疤算資款源網格描計算團的核懂心，骨是指黑一系濾列工閣具和戀協(xié)議燃軟件為網客格用從戶提抬供各昌種開羅發(fā)工面具或臟環(huán)境網格結計算悄中的悲關鍵津技術1、蜓資源地管理隊和調店度資源艱發(fā)現(xiàn)資源紫選擇作業(yè)勇(j地ob陶s)懲調度作業(yè)亡的監(jiān)烤控和艷遷移網格份計算夠中的劃關鍵袍技術2、象網格扎安全奶技術集成顯問題搬（i俗nt慎eg混ra墾ti扯on丑）協(xié)同狗問題效（i構nt贈er史op睛er姜ab戒il棄it略y）信任置關系漆問題棉（t漿ru怨st荒r侮el虎at賠io陣ns妹hi符ps肯）14永.2油.6咱國遷內外尊網格跳計算盲技術璃的研擇究現(xiàn)賢狀美國序：C橫on腿do嚇r、做Le針gi導on蓮、G腐lo尤bu挪s歐洲稍聯(lián)盟嚇：歐堡洲數(shù)月?lián)W券格中國某：織女弓星網陰格中國刪國家迎網格括（C號N纖Gr舟id潔）國家獸空間皇信息橫網格嘩（C重hi牢na貢S純pa薪ti跟al達I府nf筍or航ma錢ti漠on井G孝ri嶄d）國家具自然禮科學蠻基金母委網英格（蛙NS拼FC頌G冰ri脂d）中國旦教育熄科研雹網格窯（C野hi瀉na霞G降ri扭d）上海電信息決網格葵（S豈ha火ng洋ha綱i處Gr菌id韻）14攪.2贊.7犯網點格計燃算的福應用1、朵分布脹式超婚級計且算2、軌分布杠式儀貧器系懂統(tǒng)3、啊數(shù)據(jù)夏密集杰型計忽算4、次遠程相沉浸14淹.3公移動麗計算移動展計算屈環(huán)境嘗：移滿動設紫備通枕過無牌線或凳固定趁網絡遲與固景定或騙其他罰移動碗設備粱連接晚的計敬算環(huán)秘境。計算虹節(jié)點融：固僅定節(jié)冷點和徒移動欣節(jié)點移動脊計算耀節(jié)點女與其飯他節(jié)鞠點交杏換信去息的岡方式草：移店動過充程中消通過彎移動感通信蠟網絡恰與固第定節(jié)侵點或燈者其以它移祥動節(jié)巧點連俯接和蠻交換悄信息14晨.3旱.1宜移參動計歐算環(huán)奶境的酷組成萄及特傭點MU來：M閉ob宴il妥e晃Un滑it移動戴基站固定奇主機移動銷計算弦的特么點1、予移動侍性2、慎頻繁絹斷接友性3、岸低可痕靠性4、丑網絡工條件頑的多傍樣性5、娃無線蜻連接誰的低處帶寬6、冶網絡盡通信嗓的非拉對稱鎮(zhèn)性7、保移動炸設備六的資鴿源有懶限性14殊.3鍵.2寧移燥動計詞算中只的關端鍵技雄術1、升移動貿IP窗協(xié)議2、公緩存走技術4、帆復制謝技術3、剖數(shù)據(jù)屯廣播此技術5、少安全喊技術14左.3飄.3脫移動陶計算家的應鞋用1、恰商業(yè)2、冰醫(yī)療贊衛(wèi)生3、蝦軍事14燙.4女普棍適計寧算計算返模式猛的變腰革主機撒計算桌面款計算普適據(jù)計算fr堆am涂ew劑or華kco抖mp毀ut焰in背gde羅sk辨to起pco到mp摔ut裕in椅gpe裂rv旦as丈iv蛇eco曾mp臣ut豪in響gorUb猴iq給ui權to討usco攔mp即ut筋in案g14恒.4旬.1小普唉適計孟算的葉產生電、組烘成及精特性普適膽計算妄系統(tǒng)基礎康設施移動慣設備普適戰(zhàn)計算亭的特音性普適旅性透明巷性無所調不在味性動態(tài)狗性永恒到性自適鈔應性上下瓶文感腰知智能粗空間14討.4智.2繞實曬現(xiàn)普宵適計緊算的眠關鍵體技術1、哥普適牽網絡3、宜人機敏交互痕技術4、帝自適岡應技劈燕術2、娘上下浩文感件知5、五服務弄發(fā)現(xiàn)摸及其臉協(xié)議8、頸中間愈件技泡術7、惕數(shù)據(jù)名庫技心術9、離安全恨技術豬(s復ec霜ur椅it醒y)14企.4勢.3狹普擦適計米算的筑典型堡研究勇工作栽介紹MI訪T：具Ox旋yg巡壽en羨P旨