基于網(wǎng)格技術(shù)的儀器設(shè)備共享模型

摘要：文章提出了一種基于網(wǎng)格的儀器設(shè)備共享模型，能為提供超強的計算能力，將設(shè)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(fù)雜的實際情況時，對提出的模型進行修正，改進。
關(guān)鍵詞：網(wǎng)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(fù)雜。而且，儀器設(shè)備的處理性能日益成為發(fā)展的瓶頸，很難得到突破性的提高。網(wǎng)格作為一種重要的基礎(chǔ)設(shè)施，和其它的系統(tǒng)相比，具有分布性、自相似性、動態(tài)多樣性(不可預(yù)測性)以及管理的多重性等特點。其可以實現(xiàn)跨平臺、跨地域的資源整合，以解決復(fù)雜的大規(guī)模問題。網(wǎng)格在分布式超級計算、高吞吐率計算、數(shù)據(jù)密集型計算、數(shù)據(jù)資源共享等多個科學(xué)研究領(lǐng)域有著廣泛的實踐應(yīng)用。基于此，我們提出了一種基于網(wǎng)格的三層結(jié)構(gòu)的儀器設(shè)備共享模型。該模型利用分布計算技術(shù)，將目前分散、空閑的儀器設(shè)備的計算資源集中起來組成網(wǎng)格，實現(xiàn)了儀器設(shè)備的虛擬化、透明化與設(shè)備無關(guān)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(shè)備共享的模型
1．1 模型的提出
網(wǎng)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(fā)電站輸送過來的，也不需要知道該電力是通過什么樣的發(fā)電機產(chǎn)生的，更不需要自己購買發(fā)電機，不管是水力發(fā)電，還是核能發(fā)電，我們使用的是一種統(tǒng)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(shè)備或者軟件，只需接入網(wǎng)格系統(tǒng)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(shè)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(shè)備的計算能力集中到了網(wǎng)格中，設(shè)計了一種三層結(jié)構(gòu)的儀器設(shè)備共享模型。通過此模型，實現(xiàn)儀器設(shè)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(fā)出任務(wù)請求，主控機能夠自動將任務(wù)遞交給空閑的主任務(wù)機，若是主任務(wù)機都在忙碌狀態(tài)，則請求放入等待消息隊列。主任務(wù)機接受任務(wù)，將計算任務(wù)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(jié)果由主任務(wù)機進行整合，整合后的最終結(jié)果由主控機接收，反饋給用戶。

1．3 可行性分析
(1)TCP／IP協(xié)議，為模型中主控機與主任務(wù)機，主任務(wù)機與計算單元提供了可靠的通信技術(shù)。
(2)利用分布式計算可以實現(xiàn)網(wǎng)格資源池設(shè)備的共享與資源的整合，為協(xié)同計算提供了有效的技術(shù)支持。
(3)當(dāng)儀器設(shè)備接入網(wǎng)格時，通過socket接口向主控機發(fā)送上線通知，在主控機建立消息索引，成為網(wǎng)格中的一個單元，從而實現(xiàn)了網(wǎng)格資源池中的實時動態(tài)的接入。同時當(dāng)儀器設(shè)備退出網(wǎng)格資源池時，發(fā)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(jiān)測網(wǎng)格資源池中設(shè)備的運行狀況，若出現(xiàn)無效資源，就注銷其索引。從而實現(xiàn)了網(wǎng)格資源池中資源的動態(tài)管理。