分散式格線系統

分散式格線系統是由高速通訊鏈路連線的異構機器通過共享跨越多組織和多管理域的計算資源構成的分散式計算系統。

分散式格線系統屬於分散式系統按照計算分類的類型之一。與之對應的是分散式集群系統，它是同構的。

基本介紹

• 中文名：分散式格線系統
• 外文名：Distributed grid system
• 本質：分散式系統
• 計算方法：格線計算
• 組織結構：異構
• 基本釋義：採用格線計算的分散式系統

分散式格線系統結構

分散式格線系統之間是異構的，是因為，在單個計算內部，各個之間的工作是分層次的，形似osi的七層模型，各層之間提供api相互進行鄰層的調用，但是各層內部的構成是地外透明的；

格線協定建立在網際網路協定之上，以網際網路協定中的通信、路由、名字解析為基礎。五層協定的格線體系結構分為光纖層、連線層、資源層、匯集層和套用層共五層。每層都可以有自己的服務、API和SDK，或者服務、APl和SDK中的部分。在這種層次結構中，上層協定的實現調用下層提供的功能。格線內的全局套用都通過協定提

供的結構調用格線管理軟體的功能。

圖1 格線體系的分層結構及與TCP/IP網路協定的對應關係

格線體系的分層結構及與TCP/IP網路協定的對應關係如圖1所示。

光纖層（Fabric）

又叫做構造層。控制局部的資源，提供所需的接口。由物理或邏輯實體組成，目的是為上層提供共享的資源。常用的物理資源包括計算資源、存儲系統、目錄、網路資源等；邏輯資源包括分散式檔案系統、分布計算池、計算機群等。構造層組件的功能受高層需求影響，基本功能包括資源查詢和資源管理的QoS保證。

連線層（Connectivity）

連線層由通信協定組成，支持格線事物的處理，延伸多個資源的使用。支持便利安全的通信。該層定義了格線中安全通信與認證授權控制的核心協定。資源間的數據交換和授權認證、安全控制都在這一層控制實現。該層組件提供單點登錄、代理委託、同本地安全策略的整合和基於用戶的信任策略等功能。

資源層（Resource）

管理、共享單一資源。該層建立在連線層的通信和認證協定之上，滿足安全會話、資源初始化、資源運行狀況監測、資源使用狀況統計等需求，通過調用光纖層函式來訪問和控制局部資源。

匯集層（Collective）

匯集層負責對多個資源的訪問，協調各種資源。該層將資源層提交的受控資源匯集在一起，供虛擬組織的應用程式共享和調用。該層組件可以實現各種共享行為，包括目錄服務、資源協同、資源監測診斷、數據複製、負荷控制、賬戶管理等功能。

套用層（Application）

套用層為格線上用戶的應用程式層。套用層是在虛擬組織環境中存在的。應用程式通過各層的應用程式編程接口(API)調用相應的服務，再通過服務調動格線上的資源來完成任務。為便於格線應用程式的開發，需要構建支持格線計算的大型函式館。

沙漏形狀的五層結構

五層沙漏結構是一個抽象層次結構，它的一個重要特點就是構成一個“沙漏”形狀。在沙漏結構中，資源層和連線層共同組成沙漏的瓶頸部分，為格線計算提供底層的通信、安全以及局部的資源管理。不同的高層(沙漏的頂部)行為映射到它們的上面，它們自身也能被映射到不同的基本技術之上(沙漏的底部)，顯然瓶頸部分的核心協定的數量較少。較少的核心協定有利於移植，也比較容易地實現和得到支持。

分散式格線系統計算方式

分散式格線系統採用格線計算的方式。格線計算是分散式計算的一種，與之對應的是集群計算。如果我們說某項工作是分散式的，那么，參與這項工作的一定不只是一台計算機，而是一個計算機網路，顯然這種“螞蟻搬山”的方式將具有很強的數據處理能力。

格線計算的實質就是組合與共享資源並確保系統安全。格線計算通過利用大量異構計算機的未用資源（CPU周期和磁碟存儲），將其作為嵌入在分散式電信基礎設施中的一個虛擬的計算機集群，為解決大規模的計算問題提供一個模型。

格線計算的焦點放在支持跨管理域計算 的能力，這使它與傳統的計算機集群或傳統的分散式計算相區別。格線計算的目標是解決對於任何單一的超級計算機來說仍然大得難以解決的問題，並同時保持解決多個較小的問題的靈活性。這樣，格線計算就提供了一個多用戶環境。

格線計算與集群計算的區別

（1）簡單地，格線與傳統集群的主要差別是格線是連線一組相關並不信任的計算機，它的運作更像一個計算公共設施而不是一個獨立的計算機。格線通常比集群支持更多不同類型的計算機集合。

（2）格線本質上就是動態的，集群包含的處理器和資源的數量通常都是靜態的。在格線上，資源則可以動態出現，資源可以根據需要添加到格線中或從格線中刪除。

（3） 格線天生就是在本地網、城域網或廣域網上進行分布的。格線可以分布在任何地方。而集群物理上都包含在一個位置的相同地方，通常只是區域網路互連。集群互連技 術可以產生非常低的網路延時，如果集群距離很遠，這可能會導致產生很多問題。物理臨近和網路延時限制了集群地域分布的能力，而格線由於動態特性，可以提供 很好的高可擴展性。

（4）集群僅僅通過增加伺服器滿足增長的需求。然而，集群的伺服器數量、以及由此導致的集群性能是有限的：互連網路容量。也就是說如果一味地想通過擴大規模來提高集群計算機的性能，它的性價比會相應下降，這意味著我們不可能無限制地擴大集群的規模。 而格線虛擬出空前的超級計算機，不受規模的限制，成為下一代Internet的發展方向。

（5）集群和格線計算是相互補充的。很多格線都在自己管理的資源中採用了集群。實際上，格線用戶可能並不清楚他的工作負載是在一個遠程的集群上執行的。

儘管格線與集群之間存在很多區別，但是這些區別使它們構成了一個非常重要的關係，因為集群在格線中總有一席之地—— 特定的問題通常都需要一些緊耦合的處理器來解決。然而，隨著網路功能和頻寬的發展，以前採用集群計算很難解決的問題，可以使用格線計算技術解決。