企業IT關鍵趨勢-網格式運算建造虛擬超級電腦

下一世代企業運算的主流

在電腦運算架構的發展中，從早期的單一處理器時代，走向平行處理技術，最後，隨著網際網路的發展，逐步產生了多階層架構的分散式運算，例如主從架構（Client-Server）、分散式資料庫等。這些努力的背後，除了追求最大的運算效，更追對於運算效能最大限度的利用。

不過，上述的運算方式，最後都面臨了發展的瓶頸。首先，單一處理器的時脈和效能，幾乎不可能無止盡的成長，所以，平行處理的重要性會與日俱增。但是，平行處理技術並不是沒有限制，除了不同運算的平行化程度不同外，它也會面臨共享資源衝突以及運算行程同步化的問題。這些都會加重程式發展的負擔，也會降低使用上的效益。

當然，我們可以透過網路，進行運算資源的分散。不過，網路環境的多樣性和複雜性，例如頻寬不足、延遲時間過長，對於適合的運算類型造成了極大的限制，傳統網路運算的架構本身亦缺乏自動平衡運算資源的機制，導致大量伺服器處於閒置狀況造成浪費。這對網路運算環境的使用造成了莫大的限制。

如此一來，運算架構的下一個目標，就是將平行處理和網路運算的觀念予以整合，透過一個共通的自主機制，來分享網路上的一切運算資源，將整個網路環境視為一個巨大的「虛擬超級電腦」，所有人都可以使用，以達成對運算資源最有效益的利用。何謂網格式運算？

網格式運算其實早已不是新鮮的名詞，其發展已經超過十年。在早期，主要都用於科學研究性質的運算領域，例如 IBM 極為有名的「藍色基因」（Blue Gene）計畫。網格式運算的應用，也逐漸進入了電腦遊戲的領域，像 IBM 的「遊戲網格」（Game Grid），企圖透過網格式運算建構巨大的多人遊戲世界，以及和新力、東芝合作發展下一世代的遊戲主機 PlayStation 3，將網格式運算的觀念導入新型處理器的設計之中。

網格式運算的基本觀念是：將所有的運算，都試圖切割成多個平均化、區域化、各自有獨立的 ID 的程式片段，以循序的方式去處理，再透過大量的平行處理單元，去同時執行這些運算。如果運算資源不足，就可以將這些程式片段透過網路分散給其他的電腦來負責。對網格式運算來說，「區域化」是極為重要的因素，因為這樣可以透過大量等價的便宜硬體來構建，以確保降低整體系統成本。簡而言之，網格式運算，可以視為單處理器、平行處理、網路運算環境三種觀念的結合。

如此一來，首先，必須先建立一個共通的「介面」來提供資源自動分享的機制。另外，程式發展的方式也必須有所改變，因為必須先確定運算有辦法被切割，才有可能有效的分散至其他的電腦上。所以，既有的軟體及應用程式，必須重新改寫，才能充分發揮網格式運算的威力。網格式運算的企業應用

根據昇陽公司對於網格式運算的定義，網格式運算的應用可以分為三個層次：叢集式（Cluster）網格、企業（Enterprise）網格、以及全球（Global）網格。簡而言之，無論網格運算應用於任何範圍，均可發揮充分利用既有運算資源的優勢。目前許多伺服器大部分時間實際上都處於待機或閒置狀態，採用網格式運算將可大幅減少伺服器的閒置時間，而將伺服器資源分散給那些需要進行大量運算的需求。假設今天有一家企業的分公司，其伺服器在晚上處於閒置狀態，地球另一端的分公司或總公司就可以透過網格式運算來利用這些閒置的運算資源，或著是在尖峰時段利用其他公司的資源。網格式運算的應用，並非限制於距離遙遠的場合，無論是鄰近的伺服器，甚至單一平行處理電腦的內部，都是網格式運算可以發揮作用的環境。

此外，進一步導入「電力公司」的概念，企業可以將其多餘的運算資源，「租用」給其他有需求的企業。甚至，也可能會有企業專門經營運算中心，透過租用運算資源以獲取利潤，也都是網格式運算在企業應用中的可能發展。

不過，網格式運算也牽涉了不少問題。某些企業並不願意分享運算資源，而網格式運算也對網路安全認證機制造成極大的考驗，因為網格式運算的連結性與分散的模式可以讓威脅非常快速的擴散，並且造成巨大的損失。不同的企業使用不同廠商所發展的網格式運算系統，彼此之間可能會有不相容的情況，也必須整合相異的軟硬體系統。這些，都是在網格式運算在企業界的實用化過程中，所必須克服的難題。大廠積極推動網格式運算

銷售需求，眾多伺服器廠商均表示在未來均會推出支援網格式運算的產品。目前，已經併購 GridWare 的昇陽，和長期投入網格式運算相關技術、且已大量投入科學研究應用的IBM動作最為積極。微軟對於網格式運算的積極態度亦不惶多讓，2000年於多倫多舉辦的全球網格式運算論壇（Global Grid Forum），就由微軟、IBM 和昇陽所聯合主辦。

不過，在目前網格式運算的產品和服務依然不足，目前多數商業應用軟體及資料庫均不支援網格式運算，網格式運算雖然在科學領域的應用已經行之有年，但是在企業應用中仍有諸多困難。網格式運算的相關標準，亦需要時間去規範、去制定。網格式運算的未來

網際網路自 1969 年誕生以來，已經過了超過三十年的歲月。隨著技術的發展，網路環境逐漸成為運算的核心。在未來，電影魔鬼終結者中的「天網」（Skynet），在日後融入我們的生活，也許，並非不切實際的幻想。文⊙劉人豪