网格技术和其在制造领域应用张立晴,范玉顺.PDF

《航空制造技术》，2003 年第2 期，pp.32-37 网格技术及其在制造领域的应用 张立晴, 范玉顺 清华大学自动化系，北京 100084 摘要：本文简要介绍了网格的概念、组成，及其具有的特征，同时结合当前制造业的发 展趋势，对网格技术进行剖析，将其与现有的一些技术作一比较，并着重提出了网格技术在 制造业中的几种应用模式和预期效果，指出发展制造网格是先进制造技术的发展方向。 关键字： 网格计算、网络化制造、虚拟企业、资源管理、制造网格 1 引言 随着网格技术的蓬勃兴起，网格的应用也越来越受到人们的关注。尤其当前信息产业、 计算机产业发展迅猛，更是为网格技术的应用与发展提供了良好的平台基础与发展空间。网 格的本质特征是高性能的远程资源共享，然而纵观网格的发展史，现今的应用主要集中在高 能物理试验、生物基因测序之类的高层科学研究方面，这些运用的是网格聚集计算能力的特 点，网格的本质优势尚未得到充分的发挥。 更如今，我国加入了WTO，我国的制造业进入经济全球化的国际大市场中，面临着严 峻的挑战，只有加速制造业的信息化进程，才能适应这个动态、竞争的时代。网络化制造正 是制造业信息化的主要手段之一，而恰好网格技术提供的支持和网络化制造系统的需求之间 存在极强的吻合特性，网格成为了开发满足网络化制造系统的最佳候选。 本文着重就网格技术在制造领域中的应用，提出了自己的看法，给出了基于虚拟企业的 网格模式的基本体系结构，以及该网格中资源管理、作业调度等的运作方式，并指出先进制 造技术的发展方向——制造网格。 2 网格简介 2 ．1 网格的概念 网格是构筑在Internet 上的一组新兴技术，它通过高速的共享网络连接地理上广泛分布 的异构资源（包括高速连接的异构计算机、数据库、科学仪器、文件和超级计算系统等）， 用它们来协同解决那些通常需要许多 CPU 或存储器来处理、访问的单个问题[1] 。在形成的 网格状的高性能计算网中，各个资源就是网格的节点。 网格可分为计算型网格和访问型网格，通过计算型网格，用户可以使用到无限制的计算 和数据资源，访问型网格提供一组协同环境，向用户提供资源和服务，用户可以通过浏览器 等访问网格。 2 ．2 网格的组成 网格具有统一的软件标准，以及实现互操作的环境，它的服务层能提供无缝的基础设 [2] 施，以形成用户希望的问题求解环境。具体说来，网格的组成包括一下几部分 ： （1） 网格结构：包含地理上分布的可以通过Internet访问到的所有资源，包括运行不同操 作系统 （UNIX或者Windows ）的计算机、工作站、机群系统、存储设备、数据库等， 甚至是特殊的科学仪器，比如热传感器等； （2 ） 核心网格中间件：提供实现网格计算的核心服务，如远程过程管理、资源的协同分 配、存储访问、信息安全、服务质量、资源的预定与交易等； （3 ） 用户级网格中间件：提供程序员开发网格应用及用户代理（调度和管理基于全局资 源的计算）的高级服务功能，包括语言、类库、应用编程接口、集成开发环境等； （4 ） 网格应用及入口：网格应用指的是利用网格使能语言（如HPC++ ）及网格工具开发 的网格使能应用程序。网格入口提供Web使能的应用服务（即用户可以通过Web接口 实现相关任务到远程资源的提交及结果的收集）。 网格结构是网格系统的硬件基础，实现的只是资源在物理上的连通，各个资源之间在逻 辑上仍然是孤立的。有了网格中间件，才真正实现了广域资源的有效共享。中间件可以屏蔽 下层结构的分布性和异构性，向上层的网格应用层提供统一、透明的使用接口。 2 ．3网格的特征 1 《航空制造技术》，2003 年第2 期，pp.32-37 网格最主要的特征是资源共享（而不是它的规模），由此，网格必须具有的特点是：单 一的映像空间，可以屏蔽硬件边界，实现透明的远程资源访问，消除资源孤岛；支持多管理 域以及站点自治，