【正文】 第一篇：參加學(xué)術(shù)講座和學(xué)術(shù)報(bào)告研究生（學(xué)術(shù)講座）報(bào)告題目：參加學(xué)術(shù)講座和學(xué)術(shù)報(bào)告記錄 學(xué)號(hào)M201472687姓名 劉鑫偉專業(yè)計(jì)算機(jī)技術(shù)指導(dǎo)教師萬繼光院（系、所）武漢光電國(guó)家實(shí)驗(yàn)室華中科技大學(xué)研究生院制 注意事項(xiàng)一、本表適用于攻讀碩士學(xué)位研究生實(shí)踐課程、選題報(bào)告、學(xué)術(shù)報(bào)告等。二、以上各報(bào)告內(nèi)容及要求由相關(guān)院（系、所）做具體要求。三、以上各報(bào)告均須存入研究生個(gè)人學(xué)籍檔案。四、本表填寫要求文句通順、內(nèi)容明確、字跡工整。一、新型存儲(chǔ)介質(zhì)應(yīng)用技術(shù)越快的文件傳輸速度，越短的軟件啟動(dòng)時(shí)間可以有效地提高人們的工作效率。而高效的存儲(chǔ)能力就等價(jià)于要求存儲(chǔ)器能夠同時(shí)提供超低的響應(yīng)延遲，超快的傳輸速度，超大的存儲(chǔ)容量，并具備經(jīng)久耐用的特性。很不幸，這種理想中的存儲(chǔ)器目前在個(gè)人電腦上卻很難看到。在很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)，人們使用的都是基于溫徹斯特結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的機(jī)械硬盤，其200MB/s以內(nèi)的連續(xù)讀寫速度，不到2MB/s的隨機(jī)4KB小文件讀寫速度，超高的訪問延遲令外部存儲(chǔ)器成為制約計(jì)算機(jī)性能提升的主要瓶頸。近年來，隨著固態(tài)硬盤的登場(chǎng)，存儲(chǔ)器的傳輸速度、訪問延遲均得到大幅改善，但由于閃存顆粒的先天技術(shù)特性所致，其主流產(chǎn)品的P/E(編程/擦除)壽命僅有數(shù)千次左右。對(duì)于比較在意可靠性、使用壽命的用戶來說，固態(tài)硬盤也難挑大梁。因此就如開頭所說，現(xiàn)在我們很難找到一種在各方面都有完美表現(xiàn)的存儲(chǔ)器。不過隨著以下兩種技術(shù)的問世，以及后續(xù)實(shí)用化、商業(yè)化工作的開展，存儲(chǔ)產(chǎn)品將很可能迎來一次革命，一次質(zhì)的提升。如果只從性能上來看，毫無疑問，固態(tài)硬盤是傳統(tǒng)機(jī)械硬盤最好的繼任者。但在早期，由于固態(tài)硬盤往往使用成本高昂的SLC閃存，因此其售價(jià)高高在上，導(dǎo)致它只能成為少數(shù)人的專享?，F(xiàn)在為了幫助固態(tài)硬盤進(jìn)入主流市場(chǎng)，半導(dǎo)體廠商開始采用不同于傳統(tǒng)SLC結(jié)構(gòu)的MLC乃至TLC結(jié)構(gòu)的閃存。這三種結(jié)構(gòu)的差異在于，SLC在一個(gè)存儲(chǔ)單元里面只保存1位數(shù)據(jù)，而MLC保存兩位，TLC保存三位。這也就是說，搭建同樣容量的存儲(chǔ)器，MLC結(jié)構(gòu)只需要SLC結(jié)構(gòu)二分之一的晶體管數(shù)量，成本降低到原來的三分之一，而TLC結(jié)構(gòu)只需要三分之一的晶體管數(shù)量，成本更減少到原來的五分之一。盡管成本下降使得產(chǎn)品更加親民，但是閃存的P/E(編程/擦寫)壽命一直是徘徊在用戶心頭的隱憂。SLC結(jié)構(gòu)的閃存可以達(dá)到10萬次P/E壽命，而常見于主流商業(yè)產(chǎn)品中的MCL顆粒僅有3000～5000次P/E壽命，TLC更是只有500～1000次。P/E(編程/擦寫)壽命的存在使得固態(tài)硬盤的接受度受到直接打壓，廠商不得不持續(xù)改進(jìn)閃存顆粒使用調(diào)度算法，在各個(gè)壽命有限的存儲(chǔ)單元之間分?jǐn)傌?fù)載。為了更好地解決擦寫壽命的問題，來自臺(tái)灣旺宏電子公司的工程師們研發(fā)出了一種能夠讓閃存存儲(chǔ)單元自我修復(fù)，從而延長(zhǎng)閃存使用壽命的技術(shù)。在提高存儲(chǔ)密度和存儲(chǔ)容量方面，哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院的喬治丘奇教授及其同事所做的研究工作可以作為代表。近期，他們以《DNA中的下一代數(shù)據(jù)化存儲(chǔ)》為標(biāo)題，在殿堂級(jí)學(xué)術(shù)雜志《自然》上發(fā)表了兩頁簡(jiǎn)訊，雖然其正文長(zhǎng)度尚不到一頁，但仍舊引發(fā)了廣泛關(guān)注。這種DNA存儲(chǔ)技術(shù)一口氣將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的理論極限密度推高了幾個(gè)數(shù)量級(jí)，據(jù)計(jì)算1克重量的單鏈DNA能夠存儲(chǔ)455EB的數(shù)據(jù)(注：1PB=1024TB，1EB=1024PB)，這意味著當(dāng)下全球互聯(lián)網(wǎng)的通信線路中流動(dòng)的數(shù)據(jù)可以全部存儲(chǔ)在1克DNA里面。二、軟件定義數(shù)據(jù)中心關(guān)鍵技術(shù)目前，IT基礎(chǔ)設(shè)施及其運(yùn)營(yíng)越來越復(fù)雜，人們通常采用云計(jì)算和虛擬化技術(shù)來滿足各種業(yè)務(wù)需求。在過去的十年里，服務(wù)器虛擬化重新部署、管理以及優(yōu)化了計(jì)算資源，將數(shù)據(jù)中心轉(zhuǎn)化成為一個(gè)更加靈活高效的業(yè)務(wù)應(yīng)用平臺(tái)。專用服務(wù)器被動(dòng)態(tài)托管之后，在虛擬服務(wù)器環(huán)境中能夠根據(jù)需求運(yùn)行應(yīng)用程序。雖然虛擬化重塑數(shù)據(jù)中心的運(yùn)營(yíng)，企業(yè)能夠部署機(jī)架服務(wù)器匯集和分配應(yīng)用程序的需求，但這種轉(zhuǎn)變并不完整理。數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)和存儲(chǔ)資產(chǎn)仍然保持著孤立和靜態(tài)配置，很少有設(shè)施能夠自動(dòng)化統(tǒng)籌管理混合網(wǎng)絡(luò)和存儲(chǔ)硬件。軟件定義的數(shù)據(jù)中心（SDDC）聲稱改變這種狀況。VMware對(duì)其描述為：“一個(gè)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)中心平臺(tái)，提供了前所未有的自動(dòng)化、靈活性和效率，并轉(zhuǎn)變IT交付的方式。匯集和匯總計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)、安全性等可用性服務(wù)，并交付軟件，通過智能化的策略驅(qū)動(dòng)的軟件進(jìn)行管理?！盨DDC從功能架構(gòu)上可分為軟件定義計(jì)算、軟件定義存儲(chǔ)、軟件定義網(wǎng)絡(luò)、云操作系統(tǒng)、IT基礎(chǔ)設(shè)施五大關(guān)鍵技術(shù)。(1)軟件定義計(jì)算(SDC)：實(shí)現(xiàn)硬件資源與計(jì)算能力的解耦合，將計(jì)算能力以資源池的形式提供給用戶并根據(jù)應(yīng)用需要靈活地進(jìn)行計(jì)算資源調(diào)配。服務(wù)器虛擬化是SDC的核心技術(shù)之一，其在一臺(tái)物理主機(jī)上虛擬出多個(gè)虛擬機(jī)，各個(gè)虛擬機(jī)之間相互隔離，并同時(shí)運(yùn)行相互獨(dú)立的操作系統(tǒng)。但SDC不僅僅實(shí)現(xiàn)了服務(wù)器虛擬化，還將這種能力擴(kuò)展到物理服務(wù)器及應(yīng)用容器，通過相關(guān)管理、控制軟件實(shí)現(xiàn)物理服務(wù)器、虛擬機(jī)以及容器的統(tǒng)一管理、調(diào)度與能力提供。服務(wù)器虛擬化技術(shù)相對(duì)成熟，目前市場(chǎng)上存在多種商用及開源解決方案。現(xiàn)有商用產(chǎn)品在性能、基礎(chǔ)功能方面差異日漸縮小，可供選擇的產(chǎn)品范圍擴(kuò)大，呈現(xiàn)多種解決方案并存的格局。其主要差異體現(xiàn)在虛擬化管理層的能力上，后續(xù)該技術(shù)將圍繞自動(dòng)化運(yùn)維、廉價(jià)、易擴(kuò)展的存儲(chǔ)、靈活智能的網(wǎng)絡(luò)承載、靈活便捷的容災(zāi)等方面進(jìn)一步優(yōu)化。而實(shí)現(xiàn)物理機(jī)、虛擬機(jī)、應(yīng)用容器統(tǒng)一管理與能力提供的技術(shù)與產(chǎn)品尚處于探索階段。(2)軟件定義存儲(chǔ)(SDS)：把存儲(chǔ)控制面與硬件面分離，使存儲(chǔ)資源變得更靈活，使其更容易配置和使用存儲(chǔ)資源。SDS將硬件存儲(chǔ)資源整合起來，并通過軟件來定義這些資源。用戶能夠根據(jù)應(yīng)用策略來配置和使用存儲(chǔ)服務(wù)，并將它們部署在一系列由供貨商優(yōu)化商用硬件乃至云中的多種硬件上。軟件定義存儲(chǔ)實(shí)質(zhì)上是利用存儲(chǔ)虛擬化軟件，將物理設(shè)備中的存儲(chǔ)(無論是基于塊、文件，還是對(duì)象)抽象為虛擬共享存儲(chǔ)資源池，通過虛擬化層進(jìn)行存儲(chǔ)管理，可以按照用戶的需求，將存儲(chǔ)池劃分為許多虛擬存儲(chǔ)設(shè)備，并可以配置個(gè)性化的策略進(jìn)行管理，跨物理設(shè)備實(shí)現(xiàn)靈活的存儲(chǔ)使用模型。SDS起步稍晚，標(biāo)準(zhǔn)化的研究以及產(chǎn)品的研發(fā)尚處在起步階段，再加上傳統(tǒng)存儲(chǔ)廠商由于各自利益，對(duì)SDS的發(fā)展戰(zhàn)略尚不明晰，SDS的發(fā)展仍然需要一定的時(shí)間。(3)軟件定義網(wǎng)絡(luò)(SDN)：SDN是一種將網(wǎng)絡(luò)控制功能與轉(zhuǎn)發(fā)功能分離、實(shí)現(xiàn)控制可編程的新興網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。這種架構(gòu)將控制層從網(wǎng)絡(luò)設(shè)備轉(zhuǎn)移到外部計(jì)算設(shè)備，使得底層的基礎(chǔ)設(shè)施對(duì)于應(yīng)用和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)而言是透明抽象的，網(wǎng)絡(luò)可被視為一個(gè)邏輯的或虛擬的實(shí)體?；赟DN構(gòu)建云數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)，可實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)與網(wǎng)絡(luò)的解耦，基于對(duì)網(wǎng)絡(luò)的高層抽象，應(yīng)用可通過編程直接定義網(wǎng)絡(luò)行為；通過集中的控制平面，實(shí)現(xiàn)對(duì)虛擬接入網(wǎng)絡(luò)層的統(tǒng)一控制，并與計(jì)算、存儲(chǔ)緊密協(xié)同，滿足計(jì)算、存儲(chǔ)資源的移動(dòng)性要求；SDN的開放編程特性支持基于網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀和應(yīng)用需求靈活調(diào)整網(wǎng)絡(luò)流量路徑，成為新型算法、設(shè)備及架構(gòu)創(chuàng)新的孵化器。SDN總體上處于發(fā)展早期，在數(shù)據(jù)中心內(nèi)以疊加網(wǎng)技術(shù)為主流，通過在現(xiàn)有物理網(wǎng)絡(luò)上構(gòu)建虛擬的邏輯網(wǎng)絡(luò)層，網(wǎng)絡(luò)控制邏輯從底層物理硬件設(shè)備中解耦出來，交由虛擬網(wǎng)絡(luò)層中集中的控制器進(jìn)行統(tǒng)一處理；用戶可以根據(jù)實(shí)際業(yè)務(wù)需求靈活構(gòu)建邏輯網(wǎng)絡(luò)以及調(diào)整網(wǎng)絡(luò)策略；邏輯網(wǎng)絡(luò)承載在物理網(wǎng)絡(luò)之上，與底層物理網(wǎng)絡(luò)的具體實(shí)現(xiàn)無關(guān)，兩者相互獨(dú)立。(4)云操作系統(tǒng)：SDDC的大腦，負(fù)責(zé)將計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)資源依據(jù)策略進(jìn)行自動(dòng)化調(diào)度與統(tǒng)一管理、編排和監(jiān)控，同時(shí)根據(jù)用戶需求形成不同的服務(wù)并提供計(jì)費(fèi)等功能。云操作系統(tǒng)從功能上一般可分為資源管理、服務(wù)管理和運(yùn)營(yíng)管理三個(gè)主要功能模塊，從技術(shù)實(shí)現(xiàn)上可分為商業(yè)化云操作系統(tǒng)和開源云操作系統(tǒng)兩大類。云操作系統(tǒng)市場(chǎng)成熟度不一，商用產(chǎn)品與開源項(xiàng)目各有應(yīng)用。以O(shè)penStack為代表的開源解決方案憑借先進(jìn)的技術(shù)架構(gòu)、有效運(yùn)作的開放社區(qū)與強(qiáng)大的生態(tài)，引領(lǐng)了云計(jì)算領(lǐng)域開放式創(chuàng)新的潮流，已逐步成長(zhǎng)為行業(yè)主流，其開放性和兼容性契合了運(yùn)營(yíng)商對(duì)異構(gòu)、大規(guī)模、可移植、互操作等方面的需求，為云計(jì)算的實(shí)施提供了強(qiáng)有力的支撐。(5)IT基礎(chǔ)設(shè)施：主要包括服務(wù)器、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)等硬件設(shè)備。在SDDC軟件定義技術(shù)的推動(dòng)下，IT基礎(chǔ)設(shè)施正在向開放、通用、標(biāo)準(zhǔn)、低值、靈活的方向發(fā)展，資源整合、調(diào)度與自動(dòng)化協(xié)同均由上層軟件實(shí)現(xiàn)，物理設(shè)備僅僅扮演執(zhí)行的角色，使得基于通用服務(wù)器的超融合架構(gòu)統(tǒng)一承載計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)等資源和業(yè)務(wù)成為可能。對(duì)于通用服務(wù)器而言，實(shí)現(xiàn)更高的性能、密度、集成度和能效以及模塊化與組件化則是其重要技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)。三、下一代數(shù)據(jù)中心存儲(chǔ)技術(shù)思考對(duì)數(shù)據(jù)中心而言，數(shù)據(jù)就是生命，新一代數(shù)據(jù)中心比以往任何時(shí)候都更加依賴于它。傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心煙囪式的架構(gòu)，雖然部署管理復(fù)雜，但傳統(tǒng)存儲(chǔ)設(shè)備故障影響范圍小，不會(huì)大范圍蔓延，但在虛擬化、池化的過程中，數(shù)據(jù)集中存儲(chǔ)，傳統(tǒng)存儲(chǔ)設(shè)備一旦發(fā)生故障，將是全局性的