【正文】 頂級(jí)公司所支持，執(zhí)行委員會(huì)成員包括： Compaq、 Dell、 Hewlett Packard、IBM、 Intel、 Microsoft和 Sun。 InfiniBand被主要的 OEM服務(wù)器生產(chǎn)商所支持，用來(lái)作為下一代服務(wù)器的 I/O互聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)，是第一個(gè)高性能的機(jī)箱內(nèi)部 I/O互聯(lián)方式得到延伸的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。與其他商品化系統(tǒng)域網(wǎng)絡(luò)不同， InfiniBand網(wǎng)絡(luò)首先由行業(yè)協(xié)會(huì)制定標(biāo)準(zhǔn)，然后生產(chǎn)商根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)制造出 InfiniBand設(shè)備，不同生產(chǎn)商的產(chǎn)品要求具有互操作性，這樣可以使 InfiniBand產(chǎn)品具有更好的性能價(jià)格比。它將復(fù)雜的 I/O 系統(tǒng)與 CPU、內(nèi)存分開(kāi)，使I/O 子系統(tǒng)獨(dú)立，采用基于包交換的高速串行鏈路和可擴(kuò)展的高速交換網(wǎng)絡(luò)替代共享總線結(jié)構(gòu)，提供了高帶寬、低延遲、可擴(kuò)展的 I/O 互聯(lián)。 InfiniBand具有傳輸速率高、傳輸距離長(zhǎng)、接口功耗低以及噪聲容限高等特性，單線傳輸速率為 ，可通過(guò) 4 或 12 線并行來(lái)擴(kuò)展通道帶寬，峰值帶寬高達(dá) 、 30Gbps（ 1x、 4x、 12x 線）。 — 云計(jì)算大數(shù)據(jù)集群的自組織特性 — 自組織理論產(chǎn)生于 20世紀(jì)七八十年代，主要研究混沌系統(tǒng)在隨機(jī)識(shí)別時(shí)系統(tǒng)內(nèi)部自發(fā)地由無(wú)序變?yōu)橛行?、形成耗散結(jié)構(gòu)的過(guò)程，被物理、化學(xué)、生物學(xué)、社會(huì)學(xué)、心理學(xué)等領(lǐng)域廣泛研究，其中一些研究者將自組織理論的思想、模型與計(jì)算機(jī)科學(xué)、控制理論等學(xué)科相結(jié)合，形成了一些新興的研究方向。 α峙渫 252。 — 研究自組織必然要提到耗散結(jié)構(gòu)理論， 比利時(shí) 科學(xué)家普里高津1969年提出耗散結(jié)構(gòu)理論后，這一理論就被廣泛地應(yīng)用于物理、生物、化學(xué)乃至社會(huì)科學(xué)的研究中。耗散結(jié)構(gòu)理論和協(xié)同學(xué)從宏觀、微觀及兩者的聯(lián)系上回答了系統(tǒng)自動(dòng)走向有序結(jié)構(gòu)的問(wèn)題，其成果被稱(chēng)為自組織理論。耗散結(jié)構(gòu)理論指出：一個(gè)開(kāi)放系統(tǒng)處在遠(yuǎn)離平衡態(tài)的非線性區(qū)域，當(dāng)系統(tǒng)的某個(gè)參數(shù)變化到一定的臨界值時(shí)，通過(guò)漲落，系統(tǒng)發(fā)生突變，即非平衡相變，其狀態(tài)可能從原來(lái)的混亂無(wú)序的狀態(tài)轉(zhuǎn)變到一種在時(shí)間、空間上或功能上有序的新?tīng)顟B(tài)，這種新的有序結(jié)構(gòu)（耗散結(jié)構(gòu)）需要系統(tǒng)不斷地與外界交換物質(zhì)和能量才能得以維持并保持一定的穩(wěn)定性。 — 耗散結(jié)構(gòu)理論指出一個(gè)系統(tǒng)要形成耗散結(jié)構(gòu)需要滿足以下幾個(gè)條件： — （ 1）系統(tǒng)必須是開(kāi)放的； — （ 2）系統(tǒng)需要保持遠(yuǎn)離平衡態(tài)； — （ 3）系統(tǒng)內(nèi)部存在著非線性相互作用； — （ 4）系統(tǒng)存在漲落。 — 云計(jì)算大數(shù)據(jù)集群系統(tǒng)的抽象描述如圖 。 同時(shí)由于系統(tǒng)內(nèi)部又存在大數(shù)據(jù)遷移、計(jì)算遷移、負(fù)載均衡等相互作用，因此可以把集群系統(tǒng)抽象地描述為與外界有大量能量、信息、物質(zhì)交換的開(kāi)放系統(tǒng)。 — 圖 集群系統(tǒng)在不同的負(fù)載均衡策略下的簡(jiǎn)單自組織特性 — 通常參數(shù)相空間的形態(tài)能反映系統(tǒng)的靜態(tài)工作情況，動(dòng)量相空間的形態(tài)能反映系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)工作情況，從圖 不同負(fù)載均衡策略的集群系統(tǒng)通常在相空間中都處于廣義熵相對(duì)較小的遠(yuǎn)離平衡態(tài)的狀態(tài)，不同點(diǎn)只是系統(tǒng)在參數(shù)相空間中是聚集在廣義重心位置的，而在動(dòng)量相空間中是聚集在原點(diǎn)附近的，云計(jì)算系統(tǒng)在相空間上呈現(xiàn)出的遠(yuǎn)離平衡態(tài)形態(tài)表明其具備自組織出現(xiàn)的基本條件，同時(shí)也說(shuō)明應(yīng)用相空間方法對(duì)研究云計(jì)算系統(tǒng)的自組織特性是有效的。 — 2．科學(xué)研究的四個(gè)范式是 、 、 、 。 — 4. 非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)可分為 、 、 ?？频拢?Edgar Frank Codd）所提出的，關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)克服了網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)模型和層次數(shù)據(jù)庫(kù)模型的一些弱點(diǎn)。科德因在關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)方面的貢獻(xiàn)獲得了圖靈獎(jiǎng)，因此埃德加 — 關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)幾十年來(lái)一直是統(tǒng)治數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的核心標(biāo)準(zhǔn)，目前主要的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)仍然采用的是關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)?？频掳l(fā)明的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)不僅有一個(gè)堅(jiān)實(shí)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，即關(guān)系代數(shù)，而且埃德加 這個(gè)理論包括一系列“范式”，可以用來(lái)檢查數(shù)據(jù)庫(kù)是否有冗余性和不一致等性質(zhì)。科德也在關(guān)系代數(shù)基礎(chǔ)之上定義了一系列通用的數(shù)據(jù)基本操作。 圖 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)之父 — Edgar Frank Codd * 從關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)到非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù) — 隨著信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，特別是在云計(jì)算和互聯(lián)網(wǎng) Web 展的今天，數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)成為了 IT架構(gòu)中信息存儲(chǔ)和處理的必要組成部分， Web 是相對(duì) Web 的新的一類(lèi)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的統(tǒng)稱(chēng)。 Web 則更注重用戶的交互作用，用戶既是網(wǎng)站內(nèi)容的瀏覽者，也是網(wǎng)站內(nèi)容的制造者。 — 云計(jì)算資源網(wǎng)絡(luò)化的提供方式更是為 Web 間，從這一點(diǎn)看我們已很難將這兩者完全區(qū)分開(kāi)來(lái)。同時(shí)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)中的一些核心技術(shù)要求如：數(shù)據(jù)庫(kù)事務(wù)一致性需求，數(shù)據(jù)庫(kù)的寫(xiě)實(shí)時(shí)性和讀實(shí)時(shí)性需求，對(duì)復(fù)雜的 SQL查詢，特別是多表關(guān)聯(lián)查詢的需求等在 Web 中卻并不是必要的，而且系統(tǒng)為此付出了較大的代價(jià)。 — 目前已經(jīng)有多家大型 IT企業(yè)已經(jīng)采用非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)作為重要的生產(chǎn)系統(tǒng)基礎(chǔ)支撐，比如 Google的 BigTable， Amazon的 Dynamo，以及 Digg、 Twitter、 Facebook在使用的 Cassandra等。 — 2023年，在一次關(guān)于分布式開(kāi)源數(shù)據(jù)庫(kù)的討論會(huì)上，再次提出了 NoSQL 的概念， 此時(shí) NoSQL主要是指非關(guān)系型、分布式、不提供 ACID（數(shù)據(jù)庫(kù)事務(wù)處理的四個(gè)基本要素）的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)模式。 * 非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)的分類(lèi) ? 非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)的分類(lèi) — NoSQL描述的是大量結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方法的集合，根據(jù)結(jié)構(gòu)化方法以及應(yīng)用場(chǎng)合的不同，主要可以將 NoSQL分為以下幾類(lèi)： （ 1） ColumnOriented — 面向檢索的列式存儲(chǔ)，其存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)為列式結(jié)構(gòu)，不同于關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)的行式結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)會(huì)讓很多統(tǒng)計(jì)聚合操作更簡(jiǎn)單方便，使系統(tǒng)具有較高的可擴(kuò)展性。 — 比如 Google Appengine的 Big Table以及相同設(shè)計(jì)理念的 Hadoop子系統(tǒng)HaBase就是這類(lèi)的典型代表。 * 非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)的分類(lèi) （ 2） KeyValue — 面向高性能并發(fā)讀 /寫(xiě)的緩存存儲(chǔ)，其結(jié)構(gòu)類(lèi)似于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的Hash表，每個(gè) Key分別對(duì)應(yīng)一個(gè) Value，能夠提供非?？斓牟樵兯俣?、大數(shù)據(jù)存放量和高并發(fā)操作，非常適合通過(guò)主鍵對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢和修改等操作。 — MemcacheDB、 Berkeley DB、 Redis、 Flare就是 KeyValue數(shù)據(jù)庫(kù)的代表。 — 這種存儲(chǔ)方式可以很方便地被面向?qū)ο蟮恼Z(yǔ)言所使用。 * 非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)的分類(lèi) — NoSQL具有擴(kuò)展簡(jiǎn)單、高并發(fā)、高穩(wěn)定性、成本低廉等優(yōu)勢(shì)，也存在一些問(wèn)題，比如： ? NoSQL暫不提供對(duì) SQL的支持，會(huì)造成開(kāi)發(fā)人員的額外學(xué)習(xí)成本； ? NoSQL大多為開(kāi)源軟件，其成熟度與商用的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)相比有差距； ? NoSQL的架構(gòu)特性決定了其很難保證數(shù)據(jù)的完整性，適合在一些特殊的應(yīng)用場(chǎng)景使用。 — 云計(jì)算系統(tǒng)中集群的規(guī)模變得空前巨大，為了很好地實(shí)現(xiàn)集群內(nèi)部的調(diào)度和協(xié)調(diào)高速的網(wǎng)絡(luò)通信是必不可少的。 * 集群高速通信標(biāo)準(zhǔn) InfiniBand — InfiniBand是一種全新、功能強(qiáng)大、設(shè)計(jì)用來(lái)支持 Inter基礎(chǔ)設(shè)施I/O互聯(lián)的體系結(jié)構(gòu)。InfiniBand行業(yè)協(xié)會(huì)成員總計(jì)超過(guò) 220個(gè)。 — InfiniBand是惟一既提供機(jī)箱內(nèi)底板互聯(lián)解決方案，又可以使高速帶寬延伸出機(jī)箱外部的互聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)，是一種把 I/O和系統(tǒng)域網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一起來(lái)的標(biāo)準(zhǔn)。 * 集群高速通信標(biāo)準(zhǔn) InfiniBand — InfiniBand 是在 1999 年由 Future IO 和 NGIO 兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)整合而來(lái)的新型互聯(lián)技術(shù)。 — 基于 I/O 通路共享機(jī)制的 InfiniBand 提供了一種連接計(jì)算機(jī)的新途徑，采用 InfiniBand 之后， I/O 不再是服務(wù)器的組成部分，這時(shí)遠(yuǎn)程存儲(chǔ)設(shè)備、 I/O 設(shè)備和服務(wù)器之間的互聯(lián)是通過(guò) InfiniBand 交換機(jī)和路由器完成的，克服了傳統(tǒng)的共享 I/O 總線結(jié)構(gòu)的種種弊端。 * 集群高速通信標(biāo)準(zhǔn) InfiniBand — InfinBand 既可作為系統(tǒng)內(nèi)部互聯(lián)技術(shù)又可作為網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技術(shù)， ? 既可用于構(gòu)造高性能刀片服務(wù)器（ Blade Server）； ? 又可用于構(gòu)建具有高可用性和高可伸縮性的大規(guī)模集群系統(tǒng)； ? 還可用于構(gòu)建性能卓越的存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò) SAN。 — 自組織算法按照自下而上的機(jī)制進(jìn)行控制，與一般采用中心控制算法不同，在進(jìn)化計(jì)算、任務(wù)分配、網(wǎng)絡(luò)自組織演化等中得到廣泛的研究。 * 云計(jì)算大數(shù)據(jù)集群的自組織特性 — 研究自組織必然要提到 耗散結(jié)構(gòu)理論 ，比利時(shí)科學(xué)家普里高津1969年提出耗散結(jié)構(gòu)理論后，這一理論就被廣泛地應(yīng)用于物理、生物、化學(xué)乃至社會(huì)科學(xué)的研究中。耗散結(jié)構(gòu)理論和協(xié)同學(xué)從宏觀、微觀及兩者的聯(lián)系上回答了系統(tǒng)自動(dòng)走向有序結(jié)構(gòu)的問(wèn)題，其成果被稱(chēng)為自組織理論。 — 耗散結(jié)構(gòu)理論指出：一個(gè)開(kāi)放系統(tǒng)處在遠(yuǎn)離平衡態(tài)的非線性區(qū)域，當(dāng)系統(tǒng)的某個(gè)參數(shù)變化到一定的臨界值時(shí)，通過(guò)漲落，系統(tǒng)發(fā)生突變，即非平衡相變，其狀態(tài)可能從原來(lái)的混亂無(wú)序的狀態(tài)轉(zhuǎn)變到一種在時(shí)間、空間上或功能上有序的新?tīng)顟B(tài)，這種新的有序結(jié)構(gòu)（耗散結(jié)構(gòu)）需要系統(tǒng)不斷地與外界交換物質(zhì)和能量才能得以維持并保持一定的穩(wěn)定性。 * 云計(jì)算大數(shù)據(jù)集群的自組織特性 ? 耗散結(jié)構(gòu)理論指出一個(gè)系統(tǒng)要形成耗散結(jié)構(gòu)需要滿足以下幾個(gè)條件： — （ 1）系統(tǒng)必須是開(kāi)放的； — （ 2）系統(tǒng)需要保持遠(yuǎn)離平衡態(tài)； — （ 3）系統(tǒng)內(nèi)部存在著非線性相互作用； — （ 4）系統(tǒng)存在漲落。 * 云計(jì)算大數(shù)據(jù)集群的自組織特性 ? 云計(jì)算大數(shù)據(jù)集群系統(tǒng)的 抽象描述 如圖 : ? 集群系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)需要能量的輸入，同時(shí)系統(tǒng)內(nèi)的一部分能量又會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芰鞒鱿到y(tǒng)； ? 集群系統(tǒng)需要不斷地接受系統(tǒng)外傳入的數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理，同時(shí)又會(huì)不斷地向系統(tǒng)外傳出數(shù)據(jù)； ? 集群系統(tǒng)由于具有很好的彈性規(guī)模且又非常大，所以節(jié)點(diǎn)的增加和節(jié)點(diǎn)的失效都十分頻繁 。 PHOTO 云 計(jì) 算 大 數(shù) 據(jù)集 群 系 統(tǒng)開(kāi) 放 系 統(tǒng)遠(yuǎn) 離 平 衡 態(tài)能量交換能 量 輸 入能 量 輸 出數(shù) 據(jù) 輸 入 數(shù) 據(jù) 輸 出信 息 交 換物 質(zhì) 交 換節(jié) 點(diǎn) 加 入節(jié) 點(diǎn) 失 效圖 云計(jì)算大數(shù)據(jù)集群系統(tǒng)的抽象描述 * PHOTO — 圖 1000個(gè)節(jié)點(diǎn)的系統(tǒng)在不同的負(fù)載均衡策略下在參數(shù)相空間和動(dòng)量相空間（相空間的基本知識(shí)見(jiàn)本書(shū) ）中的仿真實(shí)現(xiàn)結(jié)果，體現(xiàn)了集群系統(tǒng)的簡(jiǎn)單自組織現(xiàn)象，圖中上面一排是在參數(shù)相空間的仿真結(jié)果，下面一排是動(dòng)量相空間的仿真結(jié)果。 * 練習(xí)題 ? 1．簡(jiǎn)述一致性哈希算法的基本原理。 ? 3．物聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)業(yè)鏈可以分為 、 、 、 4個(gè)環(huán)節(jié)。 * 演講完畢，謝謝觀看！