分布式与云计算系统第1章.ppt

Computer School, NUDT. Spring, 2013 * 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）对象。CPS在物理世界和信息世界之间将“3C”技术（计算、通信、控制）融合到了一个智能闭环反馈系统中。 物联网强调物理对象之间的多样化连接，而CPS强调物理世界中虚拟现实应用的开发和研究。 Computer School, NUDT. Spring, 2013 * 1.2 基于网络的系统技术 多核CPU和多线程技术 Computer School, NUDT. Spring, 2013 * 图1-5 现代多核CPU芯片的层次cache示意图，其中L1 cache是每个核私有的，片上L2 cache是共享的，L3 cache和DRAM是非片上的 Computer School, NUDT. Spring, 2013 * 图1-6 现代CPU处理器的5种微体系结构，通过多核和多线程技术支持ILP和TLP Computer School, NUDT. Spring, 2013 * 图1-7 数百或数千处理核心的海量并行处理中协同CPU的GPU使用 大规模和超大规模GPU计算 Computer School, NUDT. Spring, 2013 * 图1-8 16个流式多处理器（SM），每个有32个CUDA核的NVIDIA Fermi GPU，只一个SM被展示出来 Computer School, NUDT. Spring, 2013 * 图1-9 GPU性能（中间的曲线，2011年每个核心5 Gflops/W）,相比较低的CPU性能（下面的曲线，2011年每个核心0.8 Gflops/W），以及2011年预计未来每个核心60 Gflops/W的性能（上面曲线中的EF） Computer School, NUDT. Spring, 2013 * 内存、外部存储和广域网 图1-10 过去33年中内存和磁盘技术的改进。2011年，Seagate Barracuda XT磁盘容量为3TB Computer School, NUDT. Spring, 2013 * 图1.11三种连接服务器、客户机、存储设备的互连网络，LAN连接客户机和服务器，SAN连接服务器和磁盘阵列，NAS连接客户机和网络环境中大规模存储系统 系统区域互连 Computer School, NUDT. Spring, 2013 * 广域网络 Computer School, NUDT. Spring, 2013 * 图1-12 三种虚拟机体系结构与传统的物理机的比较 虚拟机和虚拟化中间件 建立大规模集群、网格和云，我们需要以虚拟的方式访问大量的计算、存储和网络化资源。我们需要集群化这些资源，并希望提供一个单独的系统镜像。 Computer School, NUDT. Spring, 2013 * 虚拟机的原始操作 图1-13 分布式计算环境中的虚拟机复用、挂起、供应和迁移 Computer School, NUDT. Spring, 2013 * 数据中心和服务成本分布 图1-14 近年来，数据中心的服务器数量增长和成本分析 Computer School, NUDT. Spring, 2013 * 数据泛滥带来新挑战 (Courtesy of Judy Qiu, Indiana University, 2011) Computer School, NUDT. Spring, 2013 * 1.3 分布式和云计算系统模型 分布式和云计算系统都建立于大量自治的计算机节点之上。这些节点通过SAN、LAN或WAN以层次方式互连。 大系统被认为高可扩展，并能在物理上或逻辑上达到Web规模互连。 大系统被划分为四类：集群、P2P网络、计算网格、大数据中心之上的互联网云。 Computer School, NUDT. Spring, 2013 * Computer School, NUDT. Spring, 2013 * 一个典型的集群体系结构 协同计算机集群 图1-15 服务器集群通过高带宽SAN或LAN互连以共享I/O设备和磁盘阵列；集群以一个单独计算机的身份接入互联网 Computer School, NUDT. Spring, 2013 * 单系统镜像 集群应该合并多个系统镜像到一个单系统镜像（SSI）。集群设计者期待一个集群操作系统或者一些中间件