| 出版日期：2002-11-04 总期号：536 本年期号：41 |
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超级服务器与信息网格
李国杰 
作者简介 中国科学院计算技术研究所所长曙光信息产业有限公司董事长 李国杰 1990年被国家科委选聘为国家智能计算机研究开发中心主任，并担任国家高技术计划（863计划）智能计算机主题专家组副组长，1995年被选为中国工程院院士，1999年底至今担任中科院计算技术研究所所长，2000年被聘为联想研究院首席科学家、中国计算机学会常务副理事长、中国计算机用户协会副理事长，2001年获863先进个人奖，同年被聘为十五863信息领域专家咨询委员会委员，2002年被聘为国家信息化专家咨询委员会推广应用专业委员会委员。 计算机系统结构“合久必分，分久必合”，从最初集中式的主机/终端到后来分布式的客户机/服务器（Client/Server），从90年代末的服务器聚集（Server Consolidation）到最近流行的超级服务器……而现在，分布在世界各地的计算机正在形成资源共享的网格（Grid）。 高端计算机的明天 目前，高性能计算机从科学工程计算逐渐扩展到商业应用和网络信息服务。超级服务器已经成为高性能计算机的主流产品，因此，美国新的科技计划中常称之为高端计算（High-end Computing）。高端计算机有以下几个明显的发展趋势： 可扩展计算机成为高端计算机的主流 几乎所有的计算机厂商都推出了机群（Cluster）结构的高端计算机。2002年在美国达拉斯举行的Super Computing 2000国际会议与展览会上展出的大部分产品都是Cluster类型的并行计算机。 超级服务器成为高端计算机的主要产品 90年代中期以前，超级计算机主要用于科学工程计算。随着Internet的普及与发展，越来越多的高端计算机用于网络信息服务和事务处理，超级服务器逐渐成为高端计算机的主要产品。 采用商品化、标准化部件 90年代以前，几乎所有的超级计算机都采用专门设计的芯片、主板和厂家独立开发的操作系统。随着微机服务器和RISC服务器的普及和价格的急剧下降，采用大批量生产的单机或SMP服务器做节点、采用广泛流行的UNIX、NT或LINUX操作系统做节点操作系统已成为各厂家构建可扩展高端计算机的主要途径。 应用模式从二层（2-Tier）向三层或多层发展 80年代末开始，Client/Server成为最流行的服务模式，该模式下，应用软件都放在客户机上，而后台采用服务器。随着中间件与Web技术的发展，三层或多层分布式应用体系越来越流行。在这种体系结构中，客户机只放表示层软件，而应用逻辑采用专门的中间件服务器，后台是数据库，从而形成了多层（Multi-Tier）服务器结构。 非性能因素成为服务器的主要设计考虑 几年来，提高服务器的可维护性、可管理性已成为厂家与用户最关心的问题，在网络环境下系统的安全性也成为关心热点，易存活计算机成为当前的研究热门。 传统的性能价格比让位于总拥有性能价格比，即TPO/TCO 近几年，总拥有价格（TCO）和总拥有性能（TPO）成为企业信息主管选型时的主要考虑因素，用户开始更加注意自系统购买之日起系统的整个生命周期内（一般五年左右）所需要付出的花费总和与能得到的总体性能。 直接上网外存设备（NAS）已成为热点 网络应用需要直接上网的海量存储，所以，近两年来Network Attached Storage（NAS）越来越被人们看好。数据密集与吞吐量（Throughput）密集型应用是服务器的主要应用，存储服务器与Storage Area Network也成为当前服务器研究的主要方向。 多媒体应用呼唤流处理（Streaming Processing）服务器 多媒体应用，特别是视频与语音服务业务需要处理大量的视频流、语音流，所以，流处理对服务器系统结构提出新的要求。对于多媒体应用，超短指令字系统结构和多向量处理可能是未来的发展方向。 专用功能服务器有着巨大的市场潜力 许多数字通信设备，如路由器、软交换器（Soft Switch）等，其本质就是一种专用的服务器，因此，通信设备的研制将越来越多地依靠服务器技术。高端服务器技术无疑会在通信和广播电视领域开花结果，所以，VOD服务器、超级E-mail服务器、网络与信息安全服务器等各种专用服务器具有很大的市场潜力。 “合久必分，分久必合” 计算机系统结构如同人类社会一样，其发展途径也是“合久必分，分久必合”：60-70年代，以IBM 360为代表的集中式主机系统是主流；80-90年代，随着PC机的流行，Client/Server结构逐渐流行；90年代后期，由于各式各样的服务器分散在Internet上，管理开销很大，将各种服务器集中在一个机柜中的服务器聚集开始流行；到了近一两年，网格研究变成新的热点，届时，分布在世界各地的服务器聚集和各种信息资源将成为不同领域网格系统的节点，给人们提供更方便的服务。 把信息资源连起来 有人认为，美国70年代关于Internet的研究带来了今天网络经济的繁荣，而现在对网格的研究则可以与70年代对Internet的研究相提并论。笼统地讲，Internet的作用是将各种计算机连接起来，而网格则将各种信息资源（内容）连接起来。 计算网格和信息网格的思想来源于电力网格，目的是将计算能力和信息资源像今天的电力一样方便地送到每一位用户那里。 计算网格是国家级甚至世界级的高性能计算基础设施，它主要包括网格节点、宽带网、网格软件、数据库、贵重仪器和可视化设备等六大部分。其中，网格节点是一些高性能计算机；而网格软件则包括网格操作系统、网格编程与使用环境以及网格应用程序，它可以提供单一系统映象、透明性、可靠性、负载平衡和资源共享等功能，较著名的网格软件有Globus、Legion等。 信息网格的研究才刚刚开始，许多概念还在形成之中。一般而言，信息网格是在世界范围内对各行业和社会大众提供各种一体化的信息服务的信息基础设施，它将分布在全世界的计算机、数据、信息、知识（软件）等组织成一个逻辑整体，各行业均可以在此基础上运行自己的应用网格。在Internet/Web上，数据和信息资源零散地分布在各个网格站点，用户可以通过网格门户（Portal）透明地使用整个网络资源。打一个不太精确的比方，信息网格相当于中央电视台，而目前的Internet/Web则是成千上万个独立的制作组，各制作组有自己的频道且互不共享资源，只提供原始数据。 建立大规模的网格系统的关键技术是网格系统软件，特别是网格操作系统，其核心技术包括： 网格资源的管理：全网格资源目录的统一用户的帐户管理。动态地收集、处理网格中各种资源（尤其是服务器）的状态信息是统一调度管理的基础。 信息优化使用技术：提供目录和缓存技术，可以大大提高网格信息查询和浏览速度。用户、管理员和系统软件协同工作，将零散的原始数据组织成一体化的信息和知识。 网格中的作业调度技术：网格中的信息将动态监测，网格中的作业将根据资源状况进行负载平衡，实现优化运行。 网格安全技术：通过身份认证等安全技术防止非法用户通过网络使用或获取网格的任何资源，以保障数据的安全性。同时，通过权限控制和数据隐藏技术使用户只能获取允许的信息和知识，而无法窃取未授权的信息。 国家863技术已经启动了中国的网格技术研究，着手建立国家高性能计算环境和国家信息网格系统。以中国科学院计算所为牵头单位、联合国内其它大学组成的团队已经在开发网格操作系统，分布在全国五个城市的国家高性能计算中心的超级计算机也已经初步实现了统一的资源目录管理。在今后五年内，我国的信息网格将初步建成。 |
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