2、网格编程：挑战、中间件与解决方案

网格编程：挑战、中间件与解决方案

1 网格编程的挑战

网格编程问题源于传统的并行编程领域，自 20 世纪 70 年代以来，该领域一直是研究热点。并行编程经验对网格编程至关重要，原因主要有以下两点：
- 网格通常包含多台并行机器，需要合适的并行编程模型进行编程。
- 网格节点（无论是串行还是并行计算机）需同时协同工作，体现出各种并行行为和交互模式。

尽管并行编程取得了一定进展，但多处理器计算机的编程仍然颇具难度。分布式内存机器上最流行的并行编程模型——消息传递接口（MPI）属于底层编程模型，要求应用程序员详细描述所有处理器间的通信，编程过程复杂且易出错，尤其对于拥有成百上千个处理器的大规模并行系统而言，这阻碍了许多耗时应用领域的发展。

引入网格后，并行编程的困难并未消除，并行机器仍需明确编程。此外，网格还增加了编程的复杂性，具体体现在以下几个方面：
- 计算资源的异构性 ：网格中的机器可能具有不同的架构和性能，并且在不同时间以不同配置供用户使用。
- 网络资源的异构性 ：网格互连的带宽和延迟在系统空间和时间上存在较大差异。
- 复杂的调度 ：任何非平凡的网格应用的不同部分相互依赖，作业分配到服务器的不合理可能导致整个应用处理的重大延迟。

当前应对网格编程复杂性挑战的方法是使用网格中间件，其目的是在系统和应用程序员之间进行协调。由于网格系统资源众多、异构且高度动态，很难期望应用程序员在设计应用时处理这些资源。一方面，人类程序员会被系统的规模和动态性压垮；另一方面，由于涉及大量昂贵的资源，对网格程序的质量