【IT168 专稿】我们现在生活的时代可谓之“信息时代”，因为自1946年世界上的第一台电子计算机ENIAC诞生以来,计算机与网络已逐渐成为人们生活中不可缺少的一部分。目前，计算机的应用减少了人类很多重复的脑力劳动、大大丰富了人类的创造力、提高了社会的生产力，如Internet从1989年转向民用到2009年这20年中，互联网的应用不仅改变了人们获取信息的渠道与信息量，而且改变了人们的生活方式，使得人们的观念在时空上也有改观。

  如果说，计算机硬件的更新速度是符合摩尔定律的，那么，信息量及其应用的增长速度与规模却大大超出了摩尔定律的“每18个月性能提升一倍”。可预测的是，未来若要提供更好的计算机与网络的应用服务，寄望计算模式、存储方式与网络传输、应用开发模式的改变，促进其创新性的可持续发展。

  1.计算模式的发展

  从计算模式发展史来看，先是由单机计算发展出集群计算，到现在随着网络的发展产生了网格计算，直到当下炙手可热的云计算。集群计算与网格计算都是在单机计算能力不能满足需求下，提供了可选择的解决方案。

  （1）集群计算

  包括高性能科学计算集群、负载均衡计算集群、高可用性集群。

  高性能科学计算集群，这种系统是通过集群开发并行应用程序以解决复杂的科学问题。它不使用专门的超级并行计算机，而是用商业系统如通过高速连接来链接的一组单处理器或双处理器PC，并且在公共消息传递层上进行通信以运行并行应用程序。比如一种便宜的 Linux 超级计算机，大概多指这种集群系统，其处理能力与真的超级计算机相当。

  负载均衡集群，这种系统使负载可以在多台计算机中尽可能平均分摊请求到多个服务器处理，降低单台服务器的负载。负载可以是需要均衡的应用程序处理负载或网络流量负载。在系统中，每个节点都可以处理一部分负载，并且可以在节点之间动态分配负载，以实现平衡。对于网络流量也是如此。

  但其主要只是对应用负载能力的提升，对应用计算能力的提升并不是负载均衡集群的第一目标。

  高可用性集群，它的出现是为了使集群的整体服务尽可能地提高其可用性。如果高可用性集群中的主节点发生了故障，那么这段时间内将由次节点代替它。由于次节点通常是主节点的镜像，所以当它代替主节点时，可完全接管其身份，对用户没有任何影响。与负载均衡集群类似，高可用性集群重点在于提高这个系统的稳定性，对系统的计算性能也不会有明显的提高。

  在实际应用中，针对不同的需求，可以在这三种集群基本类型之间进行交叉、混合使用。如：在高可用性的集群系统中，也可以在其节点之间实现负载均衡，同时仍然维持着其高可用性。此外，从对这三种集群计算的分析来看，只有高性能科学计算集群为分布式计算，另外两种集群类型对计算能力并没不会有很大提升。

  （2）网格计算

  网格计算，虽在有些部分与集群计算有相似之处，但如果仔细观察与比较，可以看到网格计算在异构性、动态性、分布性、可扩展性上，都与集群计算都有所区别，网格计算更为关注的是动态的、实现的是多架构的虚拟组织中的一个协调的共享资源和解决问题的过程。

  在异构性上，集群计算主要关注的是计算资源；而网格计算则由异构资源组成，对存储、网络和计算资源进行了集成。集群计算通常包含同种处理器和操作系统；网格计算则可以包含不同供应商提供的运行不同操作系统的机器。

  在动态性上，集群计算包含的处理器和资源的数量通常都是静态的；而网格计算在设计之初就是动态的，网格上的资源则可根据实际应用的需求，进行灵活的、动态性调正。

  在分布性上，集群计算通常在物理上包含在一个位置的相同地方，集群互连技术可以产生非常低的网络延时，但集群距离很远时可能会导致产生很多问题；而网格计算本身就建立在一个网域上，是在本地网、城域网或广域网上进行分布的，网格可以分布在任何地方。