基于網(wǎng)格技術(shù)的儀器設備共享模型

摘要：文章提出了一種基于網(wǎng)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(hù)透明化，并用一個(gè)實(shí)驗實(shí)例來(lái)對模型進(jìn)行論證。在面對更為復雜的實(shí)際情況時(shí)，對提出的模型進(jìn)行修正，改進(jìn)。
關(guān)鍵詞：網(wǎng)格計算；模型；分布式計算

0 引言
近年來(lái)，信息量存儲越來(lái)越高、信息處理越來(lái)越復雜。而且，儀器設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設施，和其它的系統相比，具有分布性、自相似性、動(dòng)態(tài)多樣性(不可預測性)以及管理的多重性等特點(diǎn)。其可以實(shí)現跨平臺、跨地域的資源整合，以解決復雜的大規模問(wèn)題。網(wǎng)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(gè)科學(xué)研究領(lǐng)域有著(zhù)廣泛的實(shí)踐應用?；诖?，我們提出了一種基于網(wǎng)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(shù)，將目前分散、空閑的儀器設備的計算資源集中起來(lái)組成網(wǎng)格，實(shí)現了儀器設備的虛擬化、透明化與設備無(wú)關(guān)性，同時(shí)為用戶(hù)提供超強的計算能力，用以滿(mǎn)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(wǎng)格計算資源，就像我們平時(shí)用電一樣，我們不需要知道它是從那個(gè)地方的發(fā)電站輸送過(guò)來(lái)的，也不需要知道該電力是通過(guò)什么樣的發(fā)電機產(chǎn)生的，更不需要自己購買(mǎi)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一形式的“電能”。通過(guò)這樣的方式，用戶(hù)不需要自行購買(mǎi)昂貴的高性能設備或者軟件，只需接入網(wǎng)格系統就可以得到需要的計算資源。同時(shí)在滿(mǎn)足用戶(hù)需求的情況下，降低了用戶(hù)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(wǎng)格中，設計了一種三層結構的儀器設備共享模型。通過(guò)此模型，實(shí)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(hù)提供超強的計算資源。
1．2 模型的介紹
如圖1所示，用戶(hù)向主控機發(fā)出任務(wù)請求，主控機能夠自動(dòng)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(jìn)行計算，然后返回的計算結果由主任務(wù)機進(jìn)行整合，整合后的最終結果由主控機接收，反饋給用戶(hù)。

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(shí)現網(wǎng)格資源池設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)當儀器設備接入網(wǎng)格時(shí)，通過(guò)socket接口向主控機發(fā)送上線(xiàn)通知，在主控機建立消息索引，成為網(wǎng)格中的一個(gè)單元，從而實(shí)現了網(wǎng)格資源池中的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的接入。同時(shí)當儀器設備退出網(wǎng)格資源池時(shí)，發(fā)送下線(xiàn)通知給主控機，主控機端注銷(xiāo)其索引。在運行時(shí)，主控機實(shí)時(shí)監測網(wǎng)格資源池中設備的運行狀況，若出現無(wú)效資源，就注銷(xiāo)其索引。從而實(shí)現了網(wǎng)格資源池中資源的動(dòng)態(tài)管理。