基于網格技術的儀器設備共享模型

摘要：文章提出了一種基于網格的儀器設備共享模型，能為提供超強的計算能力，將設備對用戶透明化，并用一個實驗實例來對模型進行論證。在面對更為復雜的實際情況時，對提出的模型進行修正，改進。
關鍵詞：網格計算；模型；分布式計算

0 引言
近年來，信息量存儲越來越高、信息處理越來越復雜。而且，儀器設備的處理性能日益成為發展的瓶頸，很難得到突破性的提高。網格作為一種重要的基礎設施，和其它的系統相比，具有分布性、自相似性、動態多樣性(不可預測性)以及管理的多重性等特點。其可以實現跨平臺、跨地域的資源整合，以解決復雜的大規模問題。網格在分布式超級計算、高吞吐率計算、數據密集型計算、數據資源共享等多個科學研究領域有著廣泛的實踐應用?；诖?，我們提出了一種基于網格的三層結構的儀器設備共享模型。該模型利用分布計算技術，將目前分散、空閑的儀器設備的計算資源集中起來組成網格，實現了儀器設備的虛擬化、透明化與設備無關性，同時為用戶提供超強的計算能力，用以滿足高性能計算的需求。

1 儀器設備共享的模型
1．1 模型的提出
網格計算資源，就像我們平時用電一樣，我們不需要知道它是從那個地方的發電站輸送過來的，也不需要知道該電力是通過什么樣的發電機產生的，更不需要自己購買發電機，不管是水力發電，還是核能發電，我們使用的是一種統一形式的“電能”。通過這樣的方式，用戶不需要自行購買昂貴的高性能設備或者軟件，只需接入網格系統就可以得到需要的計算資源。同時在滿足用戶需求的情況下，降低了用戶維護設備儀器、軟件維護與更新所需的成本。這里，我們將空閑的儀器設備的計算能力集中到了網格中，設計了一種三層結構的儀器設備共享模型。通過此模型，實現儀器設備的虛擬化、透明化，并為有高性能計算需求的用戶提供超強的計算資源。
1．2 模型的介紹
如圖1所示，用戶向主控機發出任務請求，主控機能夠自動將任務遞交給空閑的主任務機，若是主任務機都在忙碌狀態，則請求放入等待消息隊列。主任務機接受任務，將計算任務智能分解后分配到其資源池的計算單元進行計算，然后返回的計算結果由主任務機進行整合，整合后的最終結果由主控機接收，反饋給用戶。

1．3 可行性分析
(1)TCP／IP協議，為模型中主控機與主任務機，主任務機與計算單元提供了可靠的通信技術。
(2)利用分布式計算可以實現網格資源池設備的共享與資源的整合，為協同計算提供了有效的技術支持。
(3)當儀器設備接入網格時，通過socket接口向主控機發送上線通知，在主控機建立消息索引，成為網格中的一個單元，從而實現了網格資源池中的實時動態的接入。同時當儀器設備退出網格資源池時，發送下線通知給主控機，主控機端注銷其索引。在運行時，主控機實時監測網格資源池中設備的運行狀況，若出現無效資源，就注銷其索引。從而實現了網格資源池中資源的動態管理。