分布式与云计算系统第1章

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1、DistributedandCloudComputing分布式与云计算系统1分布式系统模型和关键技术21.1互联网之上的可扩展计算分布式系统是个由多个互相连接的处理资源组成的计算机系统，它们在整个系统的控制下协同执行同一个任务，最少依赖于集中的程序、数据或硬件。优点：缺点：3互联网之上的可扩展计算平台的变革：1950年代起大型机、小型机、个人计算机、便携式计算机高性能计算：HPC系统强调系统的原生速度性高吞吐量计算：HTC主要应用于被百万以上用户同时使用的互联网搜索和Web服务讨论的问题包括集群、MPP、P2P网络、网格、云

2、、Web服务、社会网络和物联网。事实上，集群、网格、P2P网络和云之间的区别将会越来越模糊。4HPC:High-PerformanceComputingHTC:High-ThroughputComputingP2P:PeertoPeerMPP:MassivelyParallelProcessors图1-1HPC和HTC系统的演化趋势（并行、分布式、云计算，具有集群、MPP、P2P网络、网格、云、Web服务和物联网）5计算范式间的区别：集中式计算:这种计算范式是将所有计算资源集中在一个物理系统之内。所有资源（处理器、内存、存

3、储器）是全部共享的，并且紧耦合在一个集成式的操作系统中。并行计算：在并行计算中，所有处理器或是紧耦合于中心共享内存或是松耦合于分布式内存。分布式计算：一个分布式系统由众多自治的计算机组成，各自拥有其私有内存，通过计算机网络通信。分布式系统中的信息交换通过消息传递的方式完成。6云计算：一个互联网云的资源可以是集中式的也可以是分布式的。云采用分布式计算或并行计算，或两者兼有。云可以在集中的或分布式的大规模数据中心之上，由物理的或虚拟的计算资源构建。普适计算是指在任何地点和时间通过有线或者无线网络使用普遍的设备进行计算。物联

4、网是一个日常生活对象（包括计算机、传感器、人等）网络化的连接。物联网通过互联网云实现任何对象在任何地点和时间的普适计算。互联网计算这一术语几乎涵盖了所有和互联网相关的计算范式。7HPC和HTC系统需要遵从如下设计原则：效率:在HPC系统中开发大规模并行计算时，度量执行模型内资源的利用率。对于HTC系统，效率更依赖于系统的任务吞吐量、数据访问、存储、节能。可信：度量从芯片到系统到应用级别的可靠性和自管理能力。目的是提供有服务质量（QoS）保证的高吞吐量服务，即使是失效的情况下。编程模型适应性：度量在海量数据集和虚拟云资源

5、上各种负载和服务模型下支持数十亿任务请求的能力。应用部署的灵活性：度量分布式系统能够同时很好地运行在HPC（科学和工程）和HTC（商业）应用上的能力。8可扩展性计算趋势和新的范式位级并行（BitLevelParallelism，BLP）指令级并行（InstructionLevelParallelism，ILP）。通过指令流水线、超标量计算、VLIW体系结构、多线程实践了ILP。ILP需要分支预测、动态规划、投机预测、提高运行效率的编译支持。数据级并行（DataLevelParallelism，DLP）的流行源于SIM

6、D和使用向量与数组指令类型的向量机任务级并行（TaskLevelParallelism，TLP）作业级并行（JobLevelParallelism，JLP）910新技术成熟周期第一阶段－－技术萌芽期，这意味着一种新技术诞生。往往是这种新技术在参加了一些行业前沿展会譬如消费电子展(CES)之后，由于其新奇性、高科技含量被各大媒体广泛报道。11新技术成熟周期第二阶段－－期望膨胀期，一些企业推出产品。在这一阶段，有很多成功的案例，也有很多失败的案例，让很多企业暂停创新。第三阶段－－幻想破灭期，新产品、新服务达不到公众的预期。1

7、2新技术成熟周期第四阶段－－复苏期。在此阶段,新技术将稳步发展，步入成熟期并最终跻身主流市场.第五阶段－－成熟期。在此阶段，新科技产生的利益与潜力被市场实际接受，支援此经营模式的工具、方法论经过数代的演进，进入了非常成熟的阶段。13新技术成熟周期通过“技术成熟周期”－－五阶段发展曲线，可以认识清楚，哪些是炒作，哪些将成为真正火热的产品。握好时间点是一切成功的关键。如果过早推出一个产品，消费者可能还没有准备好。但是，如果适时抢在别人前面推出新产品，那么企业将独占鳌头。142011Gartner“ITHypeCycle”forE

8、mergingTechnologies新技术成熟周期15物联网和CPS物联网是指日常生活中对象、工具、设备或计算机间存在网络互连。物联网为互联了所有我们生活中的对象的无线传感器网络。CPS是计算过程和物理世界之间交互的结果。CPS集成了“计算节点”（同构，异构）和“物理”（并发和信息密集的