P2P和Grid都引起了國內外廣泛關注，二者都是高性能計算領域里的新興技術。它們的主要目標都是充分利用遍布全球的互聯網上的個人閑置資源，完成單臺計算機無法高效完成的任務。P2P系統主要由一些地位相等的節點構成，節點之間可以直接通信，無需經過第三個節點。近年來對于P2P技術中各方面存在的缺陷做了相應的改善，例如，推出了超級節點的混合式P2P模式，從而使其效率大為改善。與網格一樣，P2P技術的目標也是對網上所有的資源：計算資源，存儲資源，信息資源，數據資源，網絡資源實現全方位共享，相對于網格技術" title="網格技術">網格技術最初只是面向專門的高性能計算領域中的專業人員而言，P2P技術更加側重于為普通的網絡用戶構建一個使用網絡資源的友好環境，從而對網上個人閑置資源實現有效利用，并向用戶提供各種計算服務。
　　網格可為各行各業提供海量信息處理，為高科技領域的研究開發和技術創新提供高性能計算服務，還能夠為交叉學科的研究提供一種實驗研究平臺，使得全球性的跨學科的大規?？蒲泻献?，跨越時間、空間、物理障礙，實現資源共享與協同工作，并在全國，甚至全世界范圍內共享研究成果。從這一目標來看，網格技術更加傾向于將一個國家或地區的大型超級計算機整合為一個統一的計算平臺，完成大規模的科學計算、大規模的數據分析等密集型的任務。相對于P2P而言，其基本模型仍舊是以一種客戶/服務器的模式來操控整個互聯網上的資源，從而對它們實現高效利用。
　　網格技術的開發與部署是在需要訪問遠程資源(如聯合數據集)時，為了進行大規模模擬和數據分析而需要大量計算機協同工作的背景下產生的，P2P技術則主要連接許多PC機，并經過公眾的使用而流行起來。
　　網格和P2P的互補性，使得在某些層面上可以相互借鑒。例如，許多研究人員把P2P的思想用到網格技術中或者把兩者結合起來應用：參考文獻^[5]設計了UPDF (Unified Peer-to-Peer Database Framework)用以查詢Grid環境下的資源；參考文獻^[6]中用P2P方法定位Grid環境下的資源；參考文獻^[7]中的NaradaBrokering正是為研究Peer-to-Peer Grids結構而設計的，該Peer-to-Peer Grids集成了計算網格、分布式對象、Web Services和P2P網絡等一些思想。任何一個系統效率的高低跟其中資源的利用效率是密不可分的，而資源的利用效率取決于如何快速地發現能夠分配給作業的資源集。眾所周知，資源發現策略歸根揭底取決于系統中資源的組織模式。由于互聯網上的資源屬性紛繁復雜，如果不能針對性地對這些資源加以合理的組織，要真正查找到最優或近似最優的資源集分派給作業將是非常困難的。為了解決這個難題，目前已開始出現結合P2P和Grid構建具有P2P和Grid特征的新型網絡模型。
1 P2P與Grid的體系結構
　　體系結構是系統的總體結構框架，就如同人的骨架。在P2P與Grid系統中，體系結構是對P2P與Grid系統的網絡拓撲進行布局規劃，并在該規劃的基礎之上決定如何構建P2P與Grid的體系結構，將決定著整個系統要達到的目標。P2P與Grid都是在現有的互聯網基礎之上，建立一種能夠滿足人們對互聯網上各種資源的共享需求的高性能分布式計算平臺。由于P2P與網格系統" title="網格系統">網格系統實現資源共享的側重點不一致，所以P2P與Grid的體系結構有許多區別。最顯著的區別，就是P2P的純分布式P2P結構、集中式" title="集中式">集中式P2P結構和混合式P2P結構，相對于網格系統的比較流行的五層沙漏結構和開放服務網格體系結構而言，實現P2P體系結構的協議要簡單得多。用戶如果要加入到P2P社區，實現某個文件資源的共享，只需要安裝一個相應的下載軟件即可，而Grid則不然。從對資源具體實施共享及協同工作的層面上來看，P2P主要是采用全分布式的方式來實現，而Grid則采用一種層次式的集中模式來聚集資源，使它們協同工作完成某個任務的計算。關于P2P和Grid網絡拓撲結構，目前均沒有形成一個統一的標準，但是P2P與Grid又都有各自比較流行的幾種拓撲結構。
1.1 P2P的體系結構
　　常見的P2P結構包括：分布式P2P結構、集中式P2P結構和混合式P2P結構^[4]。分布式P2P結構的整個網絡沒有一臺服務器，網絡上的每一個節點都連接其他一些節點。所有節點完全平等，既可以作為客戶機又可以作為服務器，又與相鄰的節點有相同的能力，具有自治功能。節點間可以直接通信，通過鄰居進行路由和資源訪問，這種結構強調網絡的容錯性和可擴展性。集中式P2P結構有一個或多個中心服務器，負責記錄共享信息以及對這些信息的查詢進行回答。這樣的服務器必須能夠處理大量的用戶連接,擁有足夠的內存和磁盤空間來維護和搜索文件列表。每一個對等實體要對它將要共享的信息以及進行的通信負責，根據需要下載它所需要的其他對等實體上的信息?；旌鲜絇2P結構是分布式P2P結構與集中式P2P結構的一種結合模式，可盡量減少系統中需要遠距離交互的對等點數目。做到檢索盡可能少的對等點就能夠滿足盡可能多的請求,以降低每一檢索過程在網絡中產生的總負載量。這種模式中把整個網絡中的對等點劃分為超級節點和普通節點兩級雙層P2P結構，如圖1所示。

　　從P2P的三種主流的體系結構可知，P2P的網絡拓撲結構在具體構建時是以一種基于非傳統的客戶/服務器模式的全分布式的思維，對網絡上的在線資源進行聚合，在P2P系統中每個資源實現的功能可能完全不同。這種體系結構在構建P2P系統時的顯著優勢就是可對P2P系統進行靈活的擴充，如P2P系統中的資源可隨意地加入或退出P2P系統。這是一種完全以網絡用戶為主的P2P系統的構建方式，整個系統沒有可以依賴的中心服務器，從而可以避免系統瓶頸的產生，充分實現網絡流量的均衡。此外，由于P2P社區內的用戶加入到P2P社區有很大的隨意性和自主性，在使用P2P體系結構構建P2P系統時，并沒有對原來傳統的互聯網的拓撲結構進行大范圍內的改造。也就是說，P2P網絡還保留了傳統的互聯網拓撲特性，構建一個P2P系統社區比較容易實現，而Grid則不然。
1.2 網格體系結構
　　網格作為一種龐大的信息基礎設施，必須設計一個堅實可靠的體系結構。網格體系結構是支撐網格正常有效運轉的基石。因此必須加大力度，首先要解決網格體系結構所面臨的種種問題，為構建資源無縫共享的網格系統提供強有力的技術支持。
　　當前討論得最多的網格體系結構有五層沙漏結構和開放服務網格體系結構^[3]。五層沙漏結構是一種以協議為中心的體系結構。按照沙漏模型的原理，少量的核心協議形成了協議層次結構中的一個瓶頸。在五層結構中，資源層和連接層共同組成這一瓶頸部分，促進了單獨資源的共享^[1]。五層沙漏結構是一種分層結構，如圖2所示。

　　網格的OGSA是一種以服務為中心的結構，一切都是服務。一個服務^[2]就是一個網絡可達并提供某些能力的實體，如計算資源、存儲資源、網絡、程序、數據庫及其他類似的資源。服務遵循一套規范，使用WSDL表示。OGSA被稱為下一代網格體系結構，是在Globus基礎上，結合最新的Web Service 技術提出來的，現已成為事實上的標準。OGSA包括兩大關鍵技術，即網格技術和Web Service技術?；诰W格環境，OGSA 在原來Web Service服務概念的基礎上，提出了“網格服務(Grid Service)”的概念，用于解決服務發現、服務創建和服務生命周期管理等一些臨時服務的問題。
　　不論是五層沙漏結構還是OGSA，在構建網格系統并對Grid進行拓撲規劃設計時，在整體上都是以分布式模式為主，然而在具體實現細節上都沒有脫離集中式的思維，其中一個顯著的特征就是，網格系統的網絡拓撲結構通常采用層次式的集中模式來組織模型，這樣可高效地對網格資源實現控制，為快速發現資源提供保障，因此是一種充分考慮到QoS的方式。但是一旦系統規模過大，這種層次式的集中模式會因為瓶頸的緣故而成為Grid的弊端。
2 P2P與Grid的資源組織" title="資源組織">資源組織與管理
　　若將P2P與Grid的體系結構比作人的骨架，則它們的資源組織與管理就如同人的肌肉。與其他分布式計算一樣，資源管理提供了管理的功能和概念，是利用P2P與Grid對資源實現高效利用這一功能的最核心模塊之一。P2P與Grid的主要目標都是要把互聯網中的閑置資源(計算資源、網絡資源和存儲資源)整合起來，使得整個網絡系統成為一個統一的計算平臺。P2P和Grid系統最主要的特征就是整個網絡是一個動態的環境，資源會頻繁地加入和退出，這種動態特性使得其對資源的高效利用很難實現。因此，需要對資源進行組織并對其實施合理管理。
2.1 P2P的資源組織與管理
　　通過聚集位于互聯網邊緣的數量龐大的普通計算資源、網絡資源和信息資源，實現這些資源之間的相互共享，而且不必管理以集中方式構建的虛擬的計算機網絡系統，就可以為互聯網邊緣的普通的計算機用戶提供有價值的服務。這樣可以減少對核心服務器資源的長時間的占用，可以減少整個P2P系統的瓶頸的產生，有效地實現系統的負載均衡。P2P現階段的主要優勢在于充分利用互聯網邊緣的一些廉價的資源以實現文件的共享(如Napster和Gnutella的音樂和視頻文件在P2P社區內的共享)，這樣就從很大程度上強調了普通用戶的自主性。
　　與網格資源組織方式不同，P2P并不急切地需要功能強大的計算機加入到P2P社區來從事大型科學計算。相反，P2P目前所聚集的計算機通常為位于互聯網邊緣的極普通的個人電腦。P2P利用聚集數量很多的微小計算機實現大規模的資源共享，也就是說，P2P相對于Grid而言是從數量上取勝，而Grid則強調其社區內的計算機的質量。網格強調結構健壯性，不允許其失??；而P2P由于所整合的計算機的性能低且大部分位于互聯網邊緣則恰好相反。
　　相對于Grid而言，P2P資源組織和管理方式不強調對資源的絕對控制，所有資源采用自愿的方式自動加入到P2P社區，提供自己的服務，共享社區內的其他成果。目前的網格技術向一些中等規模的社區提供許多服務，并對能夠提供優良QoS服務的重要資源強調集成，而P2P技術則處理許多參與者，很少注重服務的QoS。
　　由于P2P是一個極具動態特征的環境，所以P2P提供一種“在線”的方式來發現P2P社區內的活動資源，“在線”管理是其提供的主要功能之一：每個節點周期性地告訴系統“在線”，同時發現其鄰居節點。這種動態特征也要求P2P系統對資源以一種松耦合的方式進行管理，并實現資源之間的互操作，即只有資源“在線”，系統才會有該資源的記錄，也才會有其他資源與該資源進行直接通信，實現信息共享。一旦該資源“離線”，原先與之交互的資源馬上會與其他資源進行信息交互。
　　目前P2P中的資源發現方式有兩種：集中式與泛洪式，或者是兩種的結合。集中式與Grid有些類似，但在該模式中，由于P2P的索引服務器只提供資源的索引，當在索引服務器中查找到了資源時，將其定位到網絡中的合適位置后，信息就可以在兩個節點之間直接進行傳輸，這也是P2P系統中服務器與Grid系統中服務器工作模式的不同之處；泛洪式則以一種全分布的模式在網絡中以某一節點為中心一直“向前”發送查找請求，直至其生命周期結束；而集中式與泛洪式相結合的P2P系統，資源的發現方式是這兩種方式的折中。
2.2 Grid中資源組織與管理
　　相對于P2P系統而言，網格系統常組織并整合一些高性能計算機，并利用聚合起來的計算能力從事密集型的科學計算。因此，網格系統整合的資源比典型的P2P資源功能更加強大，資源的類型也更加多樣化，同時還會以更寬的帶寬資源來連接那些資源(一般通過高性能網絡技術)。
　　網格環境下的資源組織與管理主要是基于集中式或層次式的模型，如在Globus Toolkit中，用戶或應用系統可能通過資源信息服務器查詢并直接獲得給定節點的信息。該信息系統是通過預先組織資源信息而建立起來的，在處理動態的大規模分布式環境下的資源時，其效率和服務質量會因為瓶頸的緣故大大降低。
　　由于網格在邏輯上連接了屬于不同所有者或組織的多重資源，因而選擇合適的資源管理體系結構模型有助于提高網格系統的性能。由于資源屬性值紛繁復雜，所以需要一種統一資源描述機制來對資源進行惟一的命名并說明該資源能夠提供的服務，以有利于資源共享以及資源和任務的正確匹配，從而避免任務隨便占用資源，影響其他任務的資源分配。目前網格中所使用的資源描述語言有資源規范語言RSL、基于XML的WSDL(萬維網網服務描述語言)、資源描述框架RDF、統一資源標識符URI以及基于屬性對的資源描述方式^[1]。
　　Grid所組織的的資源紛繁復雜、種類多、信息量大，分散在各個不同的地域和管理域中，由不同的組織擁有和操作，并且在使用策略和安全機制上各不相同，即不同站點可能會使用不同的局部資源管理系統。同時，很多應用系統需要同時使用多個站點上的資源，站點自治和分配資源時可能出現的故障需要一種特殊機制來同時分配位于多個站點上的資源。在這種環境下，如何有效地以一種緊耦合的方式管理網格中的各種資源并對資源實現無縫訪問，相對P2P系統的管理方式而言是一項十分繁雜的工作。
　　要實現高性能計算和共享異構網格資源，必須提供統一的資源管理機制。該機制負責用戶與網格計算環境的交互，提供與網格計算系統的統一出入口。圖3為一種通用的網格資源管理結構^[2]，其中的基本資源管理操作(請求、提交和綁定)可應用于任何資源類型。

　　圖3中，通過執行符合應用需求的調度，執行提交操作以便任務等待資源綁定；發現可用資源，并通過獲取操作獲得資源能力；最后通過綁定操作，將所獲取的資源與相關的提交任務相綁定，資源得到了使用。
　　資源管理行為是自下而上流動的，圖頂端代表資源管理的最終目標，表示請求者執行任務的資源。流向圖頂端的兩條路徑，左邊路徑從任務(資源消費者)的角度表達了資源管理過程，右邊路徑表達由資源提供者提供的資源能力。
　　目前網格資源管理系統模型按照體系結構主要分為三類^[5]：層次模型、抽象所有者模型和市場經濟模型。這三類模型分別體現了三種不同的技術思想，從不同程度上適應網格環境下的資源特性，實際的網格資源管理系統往往是這三類模型的不同程度的混合。
　　資源發現根據其資源組織形式通常以集中模式或層次模式的方式來發現實時可用資源。由于網格資源的注冊是一種靜態的模式，所以網格資源管理服務器所發現的資源有可能不能使用，需要通過資源監控器來掌握即時的資源狀態信息。所以，相對P2P系統中的“在線”發現方式，網格資源管理服務器還不能管理動態的、全局范圍內的資源的實時信息。
3 P2P與Grid的安全機制
　　P2P與Grid的安全機制就好比人的免疫力，要求能夠抵御各種有害的威脅。在Grid中所面臨的有惟一驗證、授權等安全問題，包括訪問控制、保護資源不被非法占用、通信安全、提供認證、數據保密性與完整性和各通信端的不可否認性服務。
　　安全是網格的核心技術之一，參與網格社區的用戶需要進行安全認證及身份相互鑒別，通信時需要實現信息的加密、私鑰對信息的保護、安全委托與單點登錄等機制來鞏固網格自身的免疫力^[3]。
　　P2P系統起源于“匿名形式”的資源共享，用戶可以匿名共享一些資源或在互聯網通過P2P技術搜索一些P2P資源，并直接下載，整個過程不需要任何的身份驗證。
　　網格動態性的本質需要容錯機制，在執行高度分布的程序時，需要一種可靠性和容錯機制保證程序的正確運行，P2P系統的廣泛分布性可能會避免一些關鍵性的失敗。
4 P2P與Grid的應用
　　P2P與Grid的應用各有所長，并在各自適合的領域發揮自己的最大潛力。網格應用范圍非常廣泛，而P2P系統則傾向于支持解決專門的資源共享問題。它們的應用有一個顯著的區別，就是前者在處理數據密集性的計算方面能夠提供很好的服務質量，而由于分布性以及整合計算機的性能特點，P2P系統處理這方面的問題則需要消耗很多時間。網格社區的建立意味著需要一定數量的參與者，但由于訪問網格資源的嚴格授權機制，某個時間段的參與者可能比較少，而P2P沒有這方面的限制，允許有數以百萬計的用戶同時參與到比網格社區更大的P2P社區。P2P側重于文件共享，比較受歡迎的應用產品有FreeNet、Gnutella、Tapestry、Pastry、Bittorrent、eDonkey、eMule、Groove、Chord、CAN等。而網格側重于大規模計算，如生物基因、天文、高能物理、戰場仿真、核模擬、數字地球、大規模的信息和決策支持系統等領域，非常龐大數據量需要處理，數據網格就是面向這些數據密集性計算的網格應用。美國費米國家加速器實驗室和阿貢國家實驗室聯合全球科學家一起正全力打造“國際數據網格”系統。各領域的各種研究資料零碎地分散于各處，難以共享。若將此類資料通過網格共用，就可以發揮最大的綜合效果。美國軍方就是在此基礎上規劃實施一巨型網格計劃，名為“全球信息網格”(Global Information Grid)。知識網格使用通信、授權、信息和資源管理等基本網格服務建立非常明確的PDKD(Parallel and Distributed Knowledge Discovery)工具和服務。上海將啟動“城市網格”建設，以消除目前存在的信息分散、標準不一、系統異構等現象，整合上海市的信息資源，形成跨部門的信息共享和利用機制。
　　通過分析P2P和Grid體系結構、資源組織與管理、安全和應用等方面的異同點發現，P2P與Grid在各個模塊都有不同程度的互補性，如在構建系統時，P2P實現簡單，而構建Grid平臺就比較復雜；P2P搜索資源強調健壯性，Grid強調搜索的高效性，P2P為了方便普通用戶的匿名訪問機制及資源的高度冗余性使其安全措施沒有Grid嚴密，P2P的應用面向互聯網邊緣的普通用戶，而Grid則側重于解決復雜的問題，為某個研究領域提供一個的取之不盡的計算能力。網格和P2P從構建到應用的整個流程中具有互補性，使得可對它們的實現方式取長補短，把P2P和Grid融合成為一個既具有P2P特點，能夠滿足最普通計算機用戶需求，又具有Grid特點，能滿足各個行業的科研工作人員需求的P2P-Grid系統。這樣便可共用目前的互聯網的一些基礎設施，真正達到資源的高效合理利用。
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