什麼是網格運算？
網格運算是一種運算基礎設施，其結合了分散於不同地理位置的電腦資源，以達成共同目標。將多部電腦上所有未使用的資源匯聚在一起，並供單一任務使用。組織使用網格運算來執行大型任務，或解決在單一電腦上難以解決的複雜問題。
例如，氣象家使用網格運算進行天氣建模。天氣建模是一個運算密集型問題，需要複雜的資料管理和分析。在單一電腦上處理大量天氣資料既緩慢又耗時。因此，氣象家選擇分散於不同地理位置的網格運算基礎設施來執行分析及合併結果。
為什麼網格運算很重要？
組織使用網格運算主要出於幾個原因。
效率
使用網格運算，您可以將一個龐大且複雜的任務分解為多個子任務。多台電腦可以同時處理子任務，進而使網格運算成為一種高效的運算解決方案。
費用
網格運算適用於現有硬體，這意味著您可以重複使用現有電腦。您既可以存取多餘的運算資源，同時亦可節省成本。您還可以經濟實惠的方式存取雲端中的資源。
靈活性
網格運算不限於特定的建築物或位置。您可以建立一個跨越多個區域的網格運算網路。這樣一來，不同國家/地區的研究人員可以使用相同的超級運算能力協同合作。
網格運算有哪些使用案例？
以下是網格運算的一些常見應用。
金融服務
金融機構主要使用網格運算來解決涉及風險管理的問題。透過利用網格中的綜合運算能力，他們可以縮短預測波動市場中投資組合變化的持續時間。
遊戲
遊戲行業使用網格運算為遊戲開發人員提供額外的運算資源。網格運算系統可拆分大型任務，例如建立遊戲內設計，並將它們分配給多台機器。這樣一來，可以縮短遊戲開發人員的處理時間。
娛樂
有些電影具有複雜的特殊效果，且需要功能強大的電腦方能建立。特效設計人員使用網格雲散來加快製作時間。他們有網格支援的軟體，可以分析運算資源，進而來轉譯特效影像。
工程
工程師使用網格運算來執行模擬、建立模型和分析設計。他們在多台機器上同時執行專門應用程式，以處理大量資料。例如，工程師使用網格運算來減少蒙地卡羅模擬的持續時間，這是一種使用過去的資料進行未來預測的軟體程序。
網格運算有哪些元件？
在網格運算中，電腦網路可協同工作以執行相同的任務。以下是網格運算網路的組成部分。
節點
網格運算網路上的電腦或伺服器稱為節點。每個節點向網格網路提供未使用的運算資源，例如 CPU、記憶體和儲存。同時，您還可以使用節點來執行其他不相關的任務。網格運算中的節點數量沒有限制。節點主要分為三種類型：控制、供應商和使用者節點。
網格中介軟體
網格中介軟體是一種專門的軟體應用程式，可用於連接網格操作中的運算資源與高階應用程式。例如，其會處理您對網格運算系統的額外處理能力的請求。
它會控制使用者對可用資源的共享，以防止網格電腦不堪重負。網格中介軟體還提供安全性，以防止在網格運算中濫用資源。
網格運算架構
網格結構表示網格電腦的內部結構。網格節點中主要存在以下幾層：
- 頂層，包含高階應用程式，例如執行預測建模的應用程式。
- 第二層，也稱為中介軟體，可管理和分配應用程式請求的資源。
- 第三層，包含可用的電腦資源，例如 CPU、記憶體和儲存。
- 底層，允許電腦連接到網格運算網路。
網格運算如何運作？
網格節點和中介軟體協同工作，以執行網格運算任務。在網格操作中，三種主要的網格節點類型可執行三種不同的角色。
使用者節點
使用者節點是請求網格運算中的其他電腦共享資源的電腦。當使用者節點需要額外的資源時，請求會通過中介軟體，並傳遞給網格運算系統上的其他節點。
供應商節點
在網格運算中，節點經常可以在使用者角色和供應商角色之間切換。
供應商節點是共享其用於網格運算的資源的電腦。當供應商電腦收到資源請求時，它們會為使用者節點執行子任務，例如預測不同市場的股票價格。在程序結束時，中介軟體會收集及編譯所有結果，以獲得全局預測。
控制節點
控制節點會管理網路並管理網格運算資源的分配。中介軟體可在控制節點上執行。當使用者節點請求資源時，中介軟體會檢查可用資源並將任務分配給特定的提供者節點。
網格運算有哪些類型？
網格運算一般分為以下幾類。
運算網格
運算網格由高效能電腦組成。它允許研究人員使用電腦的綜合運算能力。研究人員使用運算網格運算來執行資源密集型任務，例如數學模擬。
清除網格
雖然類似於運算網格，但 CPU 清除網格有許多常規電腦。術語清除描述了在常規電腦網路中搜尋可用運算資源的過程。當其他網路使用者存取電腦執行與網格無關的任務時，網格軟體會在這些節點空閒時使用它們。清除網格也稱為 CPU 清理或循環清理。
資料網格
資料網格是連接多台電腦以提供大容量資料儲存的網格運算網路。您可以像在本機電腦上一樣存取儲存的檔案，而不必擔心資料在網格上的物理位置。
什麼是分散式運算？
分散式運算是指在一組聯網電腦之間共享軟體雲端元件的運算系統。但是，使用該軟體的使用者將看到一個連貫的界面。例如，Web 搜尋擎是一個分散式運算系統。它允許您透過將請求傳送到多個伺服器來搜尋特定網站。
分散式運算與網格運算比較
分散式運算旨在於何時候實現單一目標。相比之下，網格運算並沒有凝聚力，而是在其網路上為多個相關的子任務分配資源。一個網格運算網路可能由幾個分散式運算系統組成。
什麼是叢集運算？
叢集運算描述了由同質電腦組成的網路系統。同質電腦擁有相同的硬體和軟體。您可以將它們連接到高速本地網路，以建立執行類似任務的電腦叢集。中央控制器控制和協調機器。
叢集運算與網格運算比較
叢集運算具有剛性和特定的硬體、任務和控制結構。同時，網格運算在資源共享方面具有靈活性。網格網路上的電腦獨立工作，並且沒有義務共享資源。他們有一個資源管理器，可在執行階段共享未使用的資源。
AWS HPC 如何運作網格運算？
AWS 上的高效能運算 (HPC) 是一套產品和服務，您可以使用它們來克服傳統運算的限制，特別是在處理能力、網路和檔案系統管理方面。例如，您可以使用以下服務減少資料處理時間並進行深入研究：
- Amazon Elastic Compute Cloud (Amazon EC2) 將工作負載儲存在安全、可擴展和高效能的雲端環境中。
- AWS Batch 跨 AWS 服務計劃和擴展數千個運算工作負載。
- 使用 Amazon FSx for Lustre 隨需處理大規模資料集，這是一種延遲低於一毫秒的高效能檔案系統。
立即建立免費帳戶，開始在 AWS 上進行網格運算。
