格網︰打破個人電腦運算的界線-科學人雜誌
封面故事

格網︰打破個人電腦運算的界線

2003/05/01 福斯特(Ian Foster,美國芝加哥阿崗國家實驗室的數學及電腦科學部門副主任)
如果一個大社區可以共用發電廠、圖書館與儲水池,為什麼每個家庭或企業都得自備電腦系統?

重點提要

如果一個大社區可以共用發電廠、圖書館與儲水池,為什麼每個家庭或企業都得自備電腦系統?這種狀況刺激了電腦科學家,他們開始找尋更有效率的替代方案,把分散在各個家庭、各個公司的電腦串聯起來,藉由高速網路大規模整合電腦系統,便可按照使用者的需求提供資料處理功能。「格網」將可使電腦運算能力與資料處理就像電力網一樣普遍、有效率!

格網運算(grid computing)小檔案

■格網運算指的是(藉由高速網路)大規模整合的電腦系統,可按照使用者的需求提供資料處理功能,或提供單台機器與一小群機器所無法達成的功能。

■格網系統透過共用的語言及互動協定,連結全球各地的運算資源、資訊與服務,以滿足區域使用者的不同需求。

■對使用者來說,格網系統這種高度整合的網路應該具有「通透性」。也就是說,遠端提供的服務用起來會像是由區域電腦提供的。

■格網技術可讓虛擬組織的成員展開大規模的科學及商業合作,並促成遠端實驗,以及高性能的分散式運算與資料分析的完成。


人類花費了數千年的心力,致力打破生產與消費之間的連結,最後造就了農業、量產技術與電力配送。我們的現代世界因此具備了分工、經濟規模與新奇科技等特色。而我,也才能坐在咖啡廳裡,一邊啜飲義式濃縮咖啡,一邊在筆記型電腦上寫這篇文章,而完全不用考慮我正在消耗的水、咖啡、電力與無線網路頻寬,究竟來自何方。


這些資源的唾手可得,正好具體展現了虛擬化的概念。對電腦科學家來說,虛擬化指的是:把有用的功能隱藏在界面之後,以掩蓋住功能運作方式的細節。舉例來說,咖啡廳裡的咖啡師傅打開水龍頭時,就好像是從一個無底的水桶引出水來。當我把筆記型電腦的插頭插入牆上的插座時,狀況也是相同的。既然插頭所連結的巨大電力網是看不見的,誰會知道電力是從哪裡來,又是如何產生的呢?


不過,運算本身卻沒有半點虛擬的成份。我的筆記型電腦、家用電腦,甚至是複雜的企業資料中心,大半是獨立系統,執行儲存在本機上的軟體程式。如果每個家庭或企業都必須自備發電廠、圖書館、印刷機與貯水池,我們必然無法接受;那麼,為什麼電腦要是例外?


這種不甚完美的狀況,刺激了電腦科學家,他們開始去找尋更有效率的替代方案。既然數位網路變得愈來愈快,為什麼不把分散在各地的配件動態組裝成「電腦」?如此一來,使用者無需顧慮地點,就可從任何適宜的供應商取得資源,包括處理能力、儲存系統、數據及軟體。換句話說,我們為什麼不把一般的運算服務虛擬化?這類的運算「格網」可以和電力網一樣普遍,而且一樣有用。


格網業務



一個普遍的運算格網所能造福的對象,可能包括電子商務企業。這類企業可依據需求變化,調整資訊及運算系統,同時把系統連結到合夥公司、供應商及消費者,以擴大服務範圍。試想有一家專辦探險旅遊的旅行社,提供了潛水地點的虛擬實境探險服務。當一名消費者開始瀏覽虛擬的墨西哥科玆美海域(圖左)時,這家公司就必須進入資料庫、運用軟體取得相關的地理資訊、把資料變成立體圖像、加入適當的商業資訊(即圖中間的多個連結點),然後再把潛水現場攝影機取得的即時影像(圖右)整合進去。沒有一家旅行社負擔得起獨自執行這些功能的費用,但有了格網技術,就可從多家供應商取得必要的資源。由於這些供應商各自提供服務給多位客戶,因此能達到良好的經濟規模。



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