基于网格技术的仪器设备共享模型

摘要：文章提出了一种基于网格的仪器设备共享模型，能为提供超强的计算能力，将设备对用户透明化，并用一个实验实例来对模型进行论证。在面对更为复杂的实际情况时，对提出的模型进行修正，改进。
关键词：网格计算；模型；分布式计算

0 引言
近年来，信息量存储越来越高、信息处理越来越复杂。而且，仪器设备的处理性能日益成为发展的瓶颈，很难得到突破性的提高。网格作为一种重要的基础设施，和其它的系统相比，具有分布性、自相似性、动态多样性(不可预测性)以及管理的多重性等特点。其可以实现跨平台、跨地域的资源整合，以解决复杂的大规模问题。网格在分布式超级计算、高吞吐率计算、数据密集型计算、数据资源共享等多个科学研究领域有着广泛的实践应用。基于此，我们提出了一种基于网格的三层结构的仪器设备共享模型。该模型利用分布计算技术，将目前分散、空闲的仪器设备的计算资源集中起来组成网格，实现了仪器设备的虚拟化、透明化与设备无关性，同时为用户提供超强的计算能力，用以满足高性能计算的需求。

1 仪器设备共享的模型
1．1 模型的提出
网格计算资源，就像我们平时用电一样，我们不需要知道它是从那个地方的发电站输送过来的，也不需要知道该电力是通过什么样的发电机产生的，更不需要自己购买发电机，不管是水力发电，还是核能发电，我们使用的是一种统一形式的“电能”。通过这样的方式，用户不需要自行购买昂贵的高性能设备或者软件，只需接入网格系统就可以得到需要的计算资源。同时在满足用户需求的情况下，降低了用户维护设备仪器、软件维护与更新所需的成本。这里，我们将空闲的仪器设备的计算能力集中到了网格中，设计了一种三层结构的仪器设备共享模型。通过此模型，实现仪器设备的虚拟化、透明化，并为有高性能计算需求的用户提供超强的计算资源。
1．2 模型的介绍
如图1所示，用户向主控机发出任务请求，主控机能够自动将任务递交给空闲的主任务机，若是主任务机都在忙碌状态，则请求放入等待消息队列。主任务机接受任务，将计算任务智能分解后分配到其资源池的计算单元进行计算，然后返回的计算结果由主任务机进行整合，整合后的最终结果由主控机接收，反馈给用户。

1．3 可行性分析
(1)TCP／IP协议，为模型中主控机与主任务机，主任务机与计算单元提供了可靠的通信技术。
(2)利用分布式计算可以实现网格资源池设备的共享与资源的整合，为协同计算提供了有效的技术支持。
(3)当仪器设备接入网格时，通过socket接口向主控机发送上线通知，在主控机建立消息索引，成为网格中的一个单元，从而实现了网格资源池中的实时动态的接入。同时当仪器设备退出网格资源池时，发送下线通知给主控机，主控机端注销其索引。在运行时，主控机实时监测网格资源池中设备的运行状况，若出现无效资源，就注销其索引。从而实现了网格资源池中资源的动态管理。