1998年,網格(Net Grid)的概念第一次在美國被提出。 2001年9月10日,《福布斯》雜志的科技版《Forbes ASAP》發表文章,預測信息技術的下一波大浪潮將在2004年出現,這一波浪潮的本質特征就是萬維網(World Wide Web)升級為網格(Great Global Grid),2020年,由此產生的互聯網將成長為一個20萬億美元產值的大產業。 目前,世界上絕大多數先進國家的國家科學部門和高校已經建立了自己的網格系統,IBM、微軟、HP、Sun、Oracle等公司都投入巨資開始開發網格技術。 那么,究竟何為網格?網格在中國的現狀和未來怎樣? 本報記者專訪了中國教育科研網格計劃專家組組長金海教授和清華大學高性能計算研究中心主任鄭緯民教授。
火車上,教育部長急電網格專家
華中科技大學計算機學院副院長金海教授清楚地記得,那是2002年的8月,他在一列急速行駛的火車上接到了時任教育部副部長的周濟博士的電話。 周部長在電話里告訴金海教授,希望他盡快來京一談,商議大事:建立中國最大的教育科研網格。 金海教授告訴本報記者,那次會見里周部長告訴他,最近在歐洲考察時,對國外科教界的對網格的重視印象深刻。他看到英國的E-science國家中心已經建立9個網格;而愛丁堡大學利用網格技術加快對科學數據的訪問、檢索和分析過程,搜索過程可以從5小時縮短到5分鐘,效率提高20倍。周部長告訴金海教授,中國科教界的網格研究和建設必須迎頭趕上,刻不容緩,應該馬上開始動手工作。而ChinaGird這個名稱,也是周濟部長親自定下的。 剛剛從美國南加州大學完成博士后研究回國的金海教授對國外網格技術的發展有深刻的體會。他看到歐美日等西方發達國家已經競相投入了網格技術的研究,深深感到了中國加快在網格技術方面追趕的必要性。“網格技術起步時間還很短,中國的網格技術研究僅僅比美國晚2-3年,如果加快步伐,我們完全可以趕上世界先進水平。”金海教授這樣說。 當年11月,來自華中科大、北大、清華、北航等國內一流高校的專家在北京開始了籌建中國教育科研網格計劃的第一次會議。對于這次會議,金海教授對本報記者說:“大家都是同行,也都是分布式計算、高性能計算、計算機集群方面的專家,彼此已經很熟悉,也早就對我國的網格建設交換過意見。聽說教育部要開始建中國教育科研網格,都很興奮。這時候,國家還沒有立項,還沒有具體的支持,大家就自費在北京開了個籌備會議,都希望能早點開始這項工作,當時的氣氛真是好極了,大家的情緒也高極了。” 而在這之前,國家863計劃的CN_Grid計劃、國家自然科學基金委員會的網格基礎理論研究項目、中科院計算所的“織女星”網格等等研發工作已經開展了一段時間,中國科技界對建立自己的廣域網格已經有了相當的理論準備和實踐經驗。 國家級的網格建設需要標準化,2003年9月12日,中國網格論壇(CGF:China Grid Forum)第一次會議在北京翠宮飯店舉行。出席會議的有中國工程院副院長鄔賀全院士、中科院計算所所長李國杰院士、中國航天科技集團李伯虎院士等權威和IBM、PLATFORM、浪潮、曙光等企業界代表。這個論壇的目的在于促進中國網格標準化建設和世界接軌,具有極為重大的意義。 9月16日,金海教授從教育部的一份傳真函中獲得證實:教育部決定正式啟動“教育科研網格(ChinaGrid)”項目,教育部副部長趙沁平任項目領導小組組長,37歲的金海挑起大梁,擔任項目專家組組長,全國共有12所高校、13名教授任專家組成員。 2003年,是中國網格的“大年”,注定將被載入史冊。
何為網格?
要了解網格為何受到如此重視,必須知道何為網格。 目前,國際上對于網格的定義還很不一致。但一般來說,網格就是把廣泛范圍內的存儲資源、數據資源、信息資源、知識資源、專家資源、設備資源實現全面共享和協同計算的一種實現方式。它既可以連接起整個Internet,也可以是地區性的網格、企事業內部網格、局域網網格、甚至家庭網格和個人網格。它的根本特征是資源共享,消除資源孤島。 金海教授告訴記者,網格(Net-Grid)中的Grid一詞過去主要用于指電力網絡。人們在用電的時候,只需要插上插頭就可以用。而不必理會如何發電,或是由哪個發電廠供電。而用Gird的方式規劃的網格,則可以讓人們在需要使用計算能力和各種資源時,如同使用電力一樣方便,而不用理會是誰提供的。 國際網格權威,開發國際網格標準的Globus項目共同領導者福斯特在最近的一次采訪中說,“網格技術是以合理的形式共享資源的方法。” IBM的網格運算策略副總裁鮑爾斯認為,網格運算是朝向未來的一步,屆時電腦運算能力就像電力和水一樣,只要有人需要,就可使用。他表示,網格的長期遠景基本上就是將IT資源虛擬化。” 金海教授告訴記者:網格的本質其實是一種軟件,或者準確的稱為中間件。它建立在兩個成熟技術之上:現有的計算機和發達的光纖網絡。網格軟件的作用在于把這些不同大小、不同架構的計算機所擁有的計算能力和存儲的資源整合起來,且不僅僅是整合,還將協調、分配給每個需要使用的人。就好像是電網的調配中心,本身并不用發電,而是把全國各個電廠發來的電,通過電網分配給各個地區。 或許有人會覺得這有些像Internet,事實上,目前的因特網技術只聯結了2%的計算裝置, 對剩余98%的計算能力和存儲的據量信息就束手無策了。并且即便如此,由于現有的互聯網缺乏智能化,人們能搜索和利用到的還僅僅是整個互聯網資源上極小的一部分而已。 網格的意義就在于,將世界各地的計算機中存儲的信息鏈結起來,創建一個使得任何事物彼此聯系的空間。”
巨大需求無處不在
事實上,雖然概念聽起來很玄妙,網格已然悄悄來到中國人的身邊,而中國科教界對網格的需求也十分迫切。 清華大學東主樓B區2層,幽暗的長廊和實驗室門口的一盞盞紅燈顯得很神秘,這是計算機學院的實驗室區。在這里,清華大學高性能計算中心主任鄭緯民教授告訴記者的幾個故事,或許可以說明這一切。 清華大學高性能計算中心目前的兩千億次“東方紅日”計算集群是目前國內高校領域所擁有的性能較高的集群之一,然而它的運算能力已經遠遠不能滿足科研的需求。 “今年春節前后,生物系的一個老師要做一個水稻基因的測序,找到了清華里運算能力最強的我們中心。結果他這一個測序計算,讓我們的整個集群算了整整5個星期,每天24小時不停才算完。而其它所有的計算工作只能停下來等他算完。”鄭緯民教授說。“如果有了網格,這個問題就很好解決。網格會把這個計算任務分配給各個集群,有的在北大算,有的在華中科大算,有的在清華算,很快就可以算完,而且不耽誤別的工作”。 而就在這個“水稻計算”后不久,抗擊非典型肺炎的戰役在全國打響了。在抗非斗爭中,對病毒基因的蛋白質測序需要極其巨大的運算能力,這個問題交到了清華。 時間緊迫,再也不能像以前那樣依賴單個集群了。而問題是,清華大學的許多院系如計算機學院、生科院等都有性能比較強大的計算集群,但任何一臺單一主機的運算能力又都還不足夠大。而這些集群有的是IBM架構的、有的則是I/A架構的,如果用傳統的方法,這些計算能力是無法整合的。 而鄭教授領導的高性能計算中心,把清華大學的各種高性能計算機組成了一個網格。這個網格提供了前所未有的強大運算能力,很快就計算出了結果。“非典病毒的變異性不強,這個結論就是在清華算出來的”。說到這點的時候,鄭緯民教授顯得很自豪,也很欣慰。 網格的另一個特色,即應用的簡單化在上面的故事里得到了徹底的體現。鄭緯民教授向記者展示了清華的“生物信息網格”。 在指導下,記者在一臺連入互聯網的PC機里,用IE瀏覽器登入“生物信息網格”主頁面,又來到“SARS防治”頁面。在這個頁面下,有“病毒測序”、“蛋白質分析”等多個選項,用鼠標單擊后,只要在彈出的頁面里輸入各項數據,點擊發送后。系統將請求發送到網格上,使用者只要等待結果就可以了。 作為一個生物工作者,完全不用理會決定采用何種軟件,分配到哪個集群進行計算等問題,只要輸入數據和進行若干選擇即可。 網格要提供給人們的,就是這樣一種簡便的應用。
中國的網格雄心
圍繞網格的國際競爭從未停止,IBM的“全球計算平臺”,微軟的的“無處不在的計算”,Intel的“計算和通訊的融和”,以及聯想的“關聯應用”,都是圍繞著網格技術進行的。 中科院院士李國杰9月在京說了這樣一句話:網格是1995-2010年時段計算機體系結構、操作系統、用戶界面領域最重要的突破性創新,它為中國提供了一個前所未有的機會。 2003年9月28日上午,武漢滿城桂花飄香。記者趕到華中科技大學南一樓4層時,金海教授正在主持一個40人的會議。 這個會議是為了制定合同。10月15日,教育部將和華中科技大學簽訂一份價值2500萬元的總合同,這筆資金來自211工程專項基金,由國家發展與改革委員會審批撥出。 而華中科技大學大學將再和清華大學、北京大學、北京航空航天大學、華南理工大學、上海交通大學、東南大學、國防科技大學、西安交通大學、東北大學、山東大學和中山大學共12所高校簽訂分合同,共同承建是這一“十五”計劃中的國家“211工程”公共服務體系“CERNE(中國教育科研網)高速地區網和重點學科信息服務體系建設”項目。 在項目中,華中科技大學、北大、清華和北航將承擔體系設計的工作,另外8所高校則分別根據所長,承擔網絡安全、軟件應用、生物信息、圖像傳輸、遠程教育等應用項目。 參加項目的每個高校,都承諾建立一個運算能力至少在5000億次以上的超級運算集群,并通過CERNET連接。而ChinaGrid的目標是:在2005年建立聚合能力超過15萬億次量級的教育科研網格,并爭取在網格計算的基礎研究和應用研究方面走在世界前列。 工作已經開始進行。在華中科大,金海教授在規劃ChinaGrid整體目標的同時,已計劃在今年年底建成具有峰值計算能力為5000億次和存儲能力為5TB(1TB=1000GB,1GB=1000MB)的網格節點;而在清華大學,鄭緯民教授告訴記者,一個運算能力達到1萬億次的集群已經開始建設;在上海交大,一臺運算能力接近3000億次的IBM大型主機已經開始運轉,另一臺也將很快到位……中國教育科研網格計劃,正在高速前進。 而意義還不止于此,中國教育科研網格計劃的最終目標在于連接100所部屬高校的計算中心,建立中國第一,也是世界上最大的超級網格之一。 而在這一過程中,100所高校將有數以千計的師生投入建設,這將為中國未來的網格技術培養一支巨大的人才隊伍,影響今后10年的中國網格發展。 中國未來的網格十年,已然起步。
|