Anatomy of the Grid翻譯（1）

下面是我之前的翻譯，由于英語很差，是以翻譯品質很不盡人意。

                                          解析網格

                                      可以更新的虛拟組織

                                              摘要

    網格計算作為一個新的重要領域正在顯現，不同于傳統的分布式計算，它的焦點在高度可擴充的資源共享，革新應用以及某些情況下的高性能定位。在這篇文章中，我們将定義這個新的領域。首先我們先回顧一下“網格問題”，我們定義為靈活的，安全的，協調的資源共享，在動态的個人，組織，資源集合的資源共享――我們稱之為虛拟組織。在這些條件下，我們會遇到像，統一認證、授權、資源存取、資源挖掘和一些其他問題的挑戰。這些都是網格技術所要處理的問題。接下來，我們介紹一個可擴充的，開放的網格構架，它的各種協定，服務，應用程式接口，軟體開發工具按照它們在資源共享中的不同作用進行分類。我們描述了各種我們認為任何類似的機制所必須滿足的需求，并且我們讨論了定義一個緊湊的，能夠使不同的網格系統之間進行互用的網格内部協定集的重要性。最後，我們讨論如何結合網格技術與其他的目前技術的關系，包括：公司整合、應用服務提供商、存儲服務提供商和P2P計算。我們認為網格概念和技術補充了那些相關領域，并且做出很大的貢獻。

1．介紹

    “網格”這個術語是90年代中期創造的，是用來表示為進階科學與工程[34]提出的分布式計算基礎結構而産生的。相當大的進展是在建構這樣的一個基礎結構中發生的(e.g., [10, 16, 46, 59])，但是至少在普遍的認知中，用來包含從進階網絡到人工智能中的任何事物，“網格”這個術語也被混合進去了。或許有人懷疑這個術語是否有真正的含義和意義。是否真的存在明顯的“網格問題”而是以需要新的“網格技術”？如果需要，這些技術的本質是什麼？它們的适用範圍又是什麼？雖然衆多的組織對網格的概念和共享思想感興趣，但在某種重要程度上，對網格體系的普遍看法，我們并沒有看到對這些問題的一緻回答。

    在這篇文章中，我們的目的是說明，網格概念确實是由真正的已經出現的特定的問題，定義明确網格技術奠定了解決這些問題的重要方面。在這個過程中，我們為目前和将來網格技術的發展制定了一個詳細的體系結構和路标。而且我們确定網格技術不同于其他目前技術的發展趨勢，例如網際網路、企業、分布式和點對點，而這些技術的發展趨勢将從網格技術所立足的問題中獲得巨大的益處。

    在網格概念下的實際、特定的問題是協調共享資源和在動态的，多機構的虛拟組織中解決問題。我們關心的共享不是以檔案共享為主的共享，而是在工業、科學、工程領域産生有合作問題解決和資源代理需要時，直接對計算機、軟體、資料、以及其他資源進行存取。這些共享有必要進行高度的控制，包括對資源提供者和消費者有清晰的定義和詳細的确認什麼可以共享的，誰被允許共享和共享發生的制約條件。由這些規則所定義的個人和協會的集合就形成了我們所謂的虛拟組織（VO）。 

    下面是一些關于虛拟組織的例子：應用服務提供商、存儲服務提供商、循環提供商和為一家汽車制造商在新工廠的方案進行評估的顧問們；投标一個新航天器的某些工業協會的成員；用于對緊急情況進行響應的危機處理小組和資料庫以及模拟系統；一個國際大型常設高能實體研究機構。這裡的每個例子都代表一個在擁有大量計算和資料的環境下，基于合作進行解決問題和計算的方法。

    如同這些例子所表示，虛拟組織在他們的目的，範圍，大小，持續時間，結構，社群和社會學方面都有很大的不同。不過，對潛在的技術需求的細心研究讓我們發現這些關心問題和各種需求在大的方面又是類似的。特别的，我們看到高度可擴充的共享關系，從伺服器—用戶端到點對點；需要複雜的，準确的對共享資源如何使用的控制級别，包括有微粒的和多個資源共享式的通路控制，代理和本地應用及全居政策；為共享各式各樣的資源，從程式，檔案，資料到計算機，傳感器，網絡；需要不同的使用方式，從單使用者到多使用者，從性能敏感到費用敏感，由此産生的問題包括服務品質，時間安排，配置設定原則和賬目清算。

    而目前的分布式計算技術沒有把上面所列出問題作為關注點。例如，分布式網絡技術所關注的計算機間通信和資訊交換并沒有提供在多個計算的站點間對等使用資源的綜合方法。B2B交換關注資訊的共享（通常通過集中伺服器）。虛拟企業同樣如此，盡管這裡的共享可能最終擴充到了應用和實體裝置。企業分布式計算技術像CORBA 和J2EE實作了單個企業内的資源共享。分布式計算環境開放研究小組(DCE)支援站點間的安全共享，但是許多的虛拟組織發現這樣的負擔太重且擴充性不強。存儲服務提供商（SSPs）和應用服務提供商（ASPs）允許其人也從外面活的存儲資源和計算資源，但是這些受到限制：例如，SSP的資源是典型的通過虛拟專用網絡（VPN）連接配接客戶。總之，目前的這些技術要麼不适用于這麼多的資源種類，要麼對VO的共享資源沒有提供可擴充的必要的控制。

    現在網格技術開始進入視野。在過去五年，進過網格社群的努力研究和開發已經出現了一些協定、服務和工具，為使他們能夠在我們建設可更新的VO時接受考驗。這些技術包括支援跨組織的心永和政策管理的解決方案；支援遠端的對計算和資料資源進行安全通路以及在多資源狀況下進行并發配置設定的資源管理協定；對資源、組織和服務的提供配置和狀态資訊的資訊查詢的協定和服務；在存儲系統和應用系統之間定位和傳輸資料的資料管理服務。

因為它們關注于動态的，跨組織的共享，是以網格技術是對現有的分布式計算的補充，而不是和它競争。例如，企業分布式計算系統可以使用網格技術去實作機構邊界的資源共享；對于ASP和SSP，網格技術可以用來建立計算和存儲資源的動态配置設定，進而克服目前靜态配置的限制。下面我們将會對網格技術和這些技術之間的關系進行更詳細的讨論。 

在下面的各章節，我們将依次展開介紹以上的各點。我們的目标是：（1）為那些不熟悉這個領域的人介紹虛拟組織和網格計算的本質；（2）為發展中的網格計算建立一個标準的詞彙表和定義一個全面的體系結構架構；（3）清晰定義如何使網格技術和其他技術關聯起來的并且解釋兩個問題：為什麼已經出現的技術沒有解決網格計算的問題和這些技術怎麼從網格計算中獲得益處。

    我們相信VO有潛力去極大的改變我們使用計算機解決問題地方式，就像web改變我們如何交換資訊一樣。正如文中的例子所示，對于協作過程是需要很多不同的規則和活動作為基礎的：它并沒有局限于科學，工程，商業活動。正因為如此，有光明未來的VO概念—網格技術也是很重要的。

 2. 虛拟組織的出現 

考慮下面的四個場景：

    1. 一個公司需要做出一個決策，為布置一個新的工廠而從ASP那裡調用一個成熟的金融 預報模型，一個SSP提供給他通路存儲系統上資料庫中适當的私有曆史資料的權力。在決策制定期間，場景是共同合作和互動進行的，即使參加做出決定的部門在不同的城市。ASP已經和循環提供商簽訂了在有特别需求的場景中額外的“精神”，并要求循環提供商滿足所期望的安全性和性能要求。

    2. 一個工業協會被要求承擔下一代高精度多學科的超音速飛行器的可行性的整體模拟。這個模拟集合了不同參與者設計的專用軟體，每個軟體都能在每一個參與者的機器上運作，能夠按計劃通路适當的資料庫并且其餘的資料可由該協會的其他會員使用。

    3.一個危機處理小組利用當地的天氣和土壤模型對一次化學洩露的傳播的響應，在人口位置和地理特征（例如河流和供水系統）的基礎上對時間的程度進行判斷，建立一個短期的恢複計劃（或許在化學反應模型上），應急響應人員按計劃安排協調疏散，通知醫院等事物。

    4.世界上數以百計的實驗室和大學的數千名實體學家聯合設計、制造、管理和分析一個大型探測器在CERN（歐洲高能量實體實驗室）。在分析期間，他們集中他們的計算、存儲和網絡資源去創造一個“資料網格”使其有能力分析PB級的資料。

這四個例子在許多方面是不同的：參與者的類型和數量、關注的種類、協作的持續時間和規模以及被共享的資源。但是它們也有不少相似的地方，像下面要讨論的部分（也可以看圖1）。

在每一個例子裡，許多不信任的但有不同程度關系的的設計者（或許根本沒關系）打算互相共享資源以便完成任務。而且，共享比簡單的交換更難（像在虛拟組織中）：它牽扯直接對遠端軟體、計算機、資料、傳感器和其他資源。例如，一個聯盟的成員或許有權對專門的軟體和資料以及他們的計算資源。

    圖1：一個實際的組織可以加入一個或多個虛拟組織以便共享它的部分或全部資料。我們顯現三個實際的組織（橢圓形）和兩個虛拟組織（P），連接配接同伴在一個航空設計集團，Q連接配接着同意共享剩餘計算能力的大學，例如光線跟蹤計劃。圖中左邊的組織參與者在P中，右邊的組織參與者在Q中，第三部分既是P又是Q的。用于管理通路資源的政策因參與的實際的組織，資源和虛拟組織的不同而不同。

    資源的共享是有條件的：每個資源的擁有者以時間，地點和能做的工作的限制來共享資源。例如，一個在圖1中虛拟組織P的參與者可能僅僅允許虛拟組織的夥伴為“簡單”的問題而調用他們的模拟服務。資源的消費者也可能放置一些限制在他們準備使用的資源的所有權上。比如，一個在虛拟組織Q的參與者可能僅僅接收經過認證為“安全”的共享的計算機的資源。這種限制的實施需要一些傳遞政策的機制來建立消費者和資源的身份（認證），以及決定一個操作是否和可用的共享關系是一直的（授權）。 

    共享關系能夠随時間動态變化，也取決于涉及的資源，通路權限的類型和被允許進行通路的參與者進行動态的改變。而且這些關系沒有必要牽涉到一個指定的個人集合，但是可能要以管理對資源通路的政策模糊的界定。例如，一個組織可能允許任何能夠證明他們是“消費者”或者“學生”。 

    這種動态的共享關系意味着我們需要一種查找和描述這種實時存在的方法，例如，一個新的加入虛拟組織的成員Q必須确定它能共享什麼樣的資源，這些資源的“品質”和管理通路的政策。

    共享關系通常不是簡單的客戶-伺服器結構，而是點對點的：提供者也可以使消費者，而且共享關系存在于任何參與者的子集中。共享關系可能會結合起來用以對等地使用由不同的組織所有的資源。例如，在虛拟組織Q中，一個計算在一個共享的計算資源上啟動，或者在其他地方初始化一個子運算。這些情形下在控制方式上的權威代表能力變得重要起來，就像跨資源的對等操作的機制一樣。

    同樣的資源可能以不同的方式被使用，這取決于共享的限制以及共享的目的。例如，一個計算機可能在一個共享的安排中僅僅被用于運作特定的軟體的部分程式，而在其它的時候可以提供一般的計算周期。由于缺乏一個資源将被怎麼樣使用的預備知識，是以性能韻律學，期望，和限制（e.g.,服務的品質）可能作為一部分放在資源共享和使用的條件上來。 

這些特征和需求定義了術語虛拟組織，一個我們相信是正在成為很多現代計算的基礎的概念。虛拟組織使得完全不同的成組的組織和個人能夠以一個受到控制的方式共享資源，是以成員們可以為達到一個共同的目的而展開合作。