计算机软件水平：网络计算的四种形式

 20世纪90年代，Internet蔓延到世界各地，成为人们沟通信息和协同工作的有效工具,更为重要的是，Internet上汇集的成千上万的计算资源、数据资源、软件资源、各种数字化设备和控制系统共同构成了生产、传播和使用知识的重要载体。人们开始思考如何将物理上互连的众多资源汇聚起来，联合提供服务，重新认识网络计算技术的实质。
　　目前，网络计算正处于发展阶段，人们对它的定义还没有形成共识，但一个相对可以接受的理解是："网络计算"是把网络连接起来的各种自治资源和系统组合起来，以实现资源共享、协同工作和联合计算，为各种用户提供基于网络的各类综合性服务。基于此，人们把企业计算、网格计算、对等计算和普及计算归类为网络计算。 
企业计算：以中间件为核心 
　　企业计算是"以实现大型组织内部和组织之间的信息共享和协同工作为主要需求而形成的网络计算技术"，其核心是Client/Server计算模型和相关的中间件技术。 
　　早在20世纪80年代，人们就提出在互连的计算机硬件上部署新型的分布式操作系统，全面彻底地管理整个系统，给用户单一的系统视图。尽管这一努力产生了许多技术成果和实验系统，但一直没有形成可用的产品，人们直觉地感到在不断扩展的局部自治异构系统上实现资源的集中管理几乎是不可能的，于是开始采用中间件平台技术，以屏蔽系统的异构性，支持局部自治系统的信息交互和协同。经过十几年的发展，中间件取得了令人瞩目的发展，出现了远程数据库访问、远程过程调用、消息传递、交易管理等各类中间件。 
　　20世纪90年代末，面向对象的中间件技术成为中间件平台的主流技术，出现了以Sun公司的EJB/J2EE、Microsoft的COM＋/DNA和OMG的CORBA/OMA为代表的三个技术分支。其研究热点是建立标准化的对象请求代理，屏蔽网络环境下计算平台、操作系统、编程语言、网络协议的异构性和复杂性，使分布在网络上的应用系统能够协同工作，为网络应用提供通用的高级网络管理服务以及与应用领域相关的增值服务。 
　　进入新世纪，随着电子商务需求的发展，企业计算面临企业间的信息共享和协同工作问题，面向Web的企业计算解决方案成为热点，为此W3C提出了Web Service技术体系，Microsoft推出了.Net技术，Sun推出SUN ONE架构，企业计算技术全面进入Internet时代。 网格计算：让计算能力"公用化" 
　　网格计算(Grid Computing）是网络计算的另一个具有重要创新思想和巨大发展潜力的分支。最初，网格计算研究的目标是希望将超级计算机连接成为一个可远程控制的元计算机系统（MetaComputers）；现在，这一目标已经深化为建立大规模计算和数据处理的通用基础支撑结构，将网络上的各种高性能计算机、服务器、PC、信息系统、海量数据存储和处理系统、应用模拟系统、虚拟现实系统、仪器设备和信息获取设备（如传感器）集成在一起，为各种应用开发提供底层技术支撑，将Internet变为一个功能强大、无处不在的计算设施。 
　　网格计算可以从三个方面来理解。 
　　首先，从概念上，网格计算的目标是资源共享和分布协同工作。网格的这种概念可以清晰地指导行业和企业对各部门的资源进行基于行业或企业的统一规划、部署、整合和共享，而不仅仅是行业或大企业中的各个部门自己规划、占有和使用资源。这种思想的沟通和认同对行业和企业是至关重要的，将提升或改变整个行业或企业信息系统的规划部署、运行和管理机制。 
　　其次，网格是一种技术。为了达到多种类型的分布资源共享和协作，网格计算技术必须解决多个层次的资源共享和合作技术，制定网格的标准，将Internet从通信和信息交互的平台提升到一个资源共享的平台。 
　　最后，网格是基础设施，是各种网络来综合计算机、数据、设备、服务等资源的基础设施。随着网格技术逐步成熟，建立地理分布的遍布全国或全球的大型资源节点，集成网络上的多个资源，联合向全社会按需提供全方位的信息服务。这种设施的建立，将使用户如同今天我们按需使用电力一样，无需在用户端配全套计算机系统和复杂软件，就可以简便地得到网格提供的各种服务。 
　　如同电力系统一样，把网格设施作为一个国家战略信息基础设施来规划、建设和运行管理，其复杂度和难度是相当大的，这里面有思想和观念上的变化，技术上的难点，以及国家法律和政策上的问题等，需要经过多年的艰苦努力。但是，大型企业、行业、国防等部门完全可以从现在就开始实施网格基础设施战略。 
　　网格计算的重要战略意义及其广阔应用前景，使其成为当今吸引众多研究人员和巨大资金投入的研究热点，一些大型网格计算研究项目相继启动。截止到目前，最著名的网格计算研究项目包括以下一些： 
　　● 美国自然科学基金于1997年底开始实施的"分布式网格"研究项目，其目标是在美国建立遍及全国的计算网格，支持重大科学与工程计算，为用户提供到桌面上的虚拟高性能计算环境。 
　　● 美国国家航空和宇宙航行局（NASA）的IPG（Information Power 网格）项目。这是一个20年的研究计划，目的是让人们使用计算资源和信息资源就像使用电力网提供的电力资源一样方便快捷。 
　　● 美国能源部开发的ASCI 网格已经投入生产性使用，其主要用途是核武器研究。 
　　● 美国国防部的全球信息网格（GIG）项目是最庞大的网格计划，用于美军新世纪作战支撑，预计2020年完成。 
　　● 欧洲共同体的Euro网格和Data 网格。主要用于包括高能物理、生物计算、气候模拟等多个领域的应用。 
　　● 2001年8月，美国NSF宣布了一个重大科研项目，研制名为"分布式万亿级设施"（Distributed Terascale Facility）的网格系统，简称Tera网格，它是世界上第一个从设计开始就面向网格的广域超级计算平台，也是第一个无处不在的计算机基础设施。 
　　● 我国科技部在"九五"开展了国家高性能计算环境（网格）建设和关键技术的研究。"十五"期间科技部加大了对网格技术研究和推广的力度，目标是突破网格关键技术，建立网格计算技术标准，将网格计算技术应用到行业和企业应用中，建立行业和企业应用网格，进一步加强全社会共享的国家高性能网格计算环境的建设，推动我国网格产业的形成和发展。 
　　目前，大的网格项目研究和实施有一个显著的特点，即各个项目是直接面向应用，与应用领域紧密相关。目前，IBM、HP、Sun、LSF、Boeing等公司都已经进入网格计算领域，加紧研究相关的技术和产品。 
　　这里需要强调的是"网格计算"与"高性能计算机"的关系。高性能计算机是网格计算环境结构的节点和重要组成部分；网格计算技术是高性能计算技术的发展方向之一，它并不能替代超高性能计算机系统。但是未来的超高性能计算机系统必须支持网格计算环境,应能够很容易地融入到网格计算环境中,将其强大的计算和数据存储处理能力提供给众多的用户使用。网格计算技术的目的是结合高性能计算技术和网络计算技术，将高性能计算机的能力释放出去，构造一个公共的高性能处理和海量信息存储的计算基础设施，使各类用户和应用能够共享资源。因此，网格计算将会促进高性能计算机应用的发展，促进高性能计算机服务市场的发展，刺激市场对高性能计算机和海量存储系统的需求。 
对等计算：倡导"平等"共享 
　　对等计算（Peer-to-Peer，简称P2P）是在Internet上实施网络计算的新模式。在这种模式下，服务器与客户端的界限消失了，网络上的所有节点都可以"平等"共享其他节点的计算资源。 
　　IBM为P2P下了如下定义：P2P系统由若干互联协作的计算机构成，且至少具有如下特征之一：系统依存于边缘化（非中央式服务器）设备的主动协作，每个成员直接从其他成员而不是从服务器的参与中受益；系统中成员同时扮演服务器与客户机的角色；系统应用的用户能够意识到彼此的存在，构成一个虚拟或实际的群体。 
　　不难看出，P2P把网络计算模式从集中式引向分布式，也就是说，网络应用的核心从中央服务器向网络边缘的终端设备扩散：服务器到服务器、服务器到PC机、PC机到PC机，PC机到WAP手机，所有网络节点上的设备都可以建立P2P对话。 
　　P2P给Internet的分布、共享精神带来了无限的遐想。有观点认为，至少能开发出几百种应用。但从目前的应用看，P2P的威力还主要体现在大范围的共享和搜索的优势上，诸如对等计算、协同工作、搜索引擎、文件交换等。