參加學(xué)術(shù)講座和學(xué)術(shù)報(bào)告

1、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) 指導(dǎo)教師 院（系、所）計(jì)算機(jī)技術(shù)萬(wàn)繼光 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

2、，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(lái)，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(lái)說(shuō)， 固態(tài)硬盤也難挑大梁。因 此就如開頭所說(shuō)， 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

3、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(lái)一次革命，一 次質(zhì)的提升。如果只從性能上來(lái)看，毫無(wú)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(shuō)，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(lái)的三分之一，而TLC結(jié)構(gòu)只需要三分

4、之一的晶體管數(shù)量， 成本更減少到原來(lái)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(wàn)次P/E壽命，而常見于主流商業(yè)產(chǎn)品中的MCL顆粒僅有30005000次P/E壽命，TLC更是只有5001000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(lái)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

5、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(yè)簡(jiǎn)訊，雖然其正文長(zhǎng)度尚不到一頁(yè)，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(lái)越復(fù)雜，人們通常采用云計(jì)算和虛擬化技術(shù)來(lái)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

6、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

7、策略驅(qū)動(dòng)的軟件進(jìn) 行管理。 SDD(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

8、市場(chǎng)上存在多種商用及開源解決方案?，F(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(lái)，并通過軟件來(lái)定義這些資源。用戶能夠根據(jù)應(yīng)用策略來(lái)配置和使用存儲(chǔ)服務(wù)， 并將它們部署在一系列

9、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(wú)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

10、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

11、來(lái)， 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(wú)關(guān)，兩者相互獨(dú)立。(4) 云操作系統(tǒng)：SDDC勺大腦，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 OpenStack 為代表勺開源解決方案憑借先進(jìn)勺技術(shù)架

12、構(gòu)、有效運(yùn)作勺開放社區(qū)與強(qiáng)大勺生態(tài)， 引領(lǐng)了云計(jì)算領(lǐng)域開放式創(chuàng)新勺潮流， 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、 互操作等方面勺需求，為云計(jì)算勺 實(shí)施提供了強(qiáng)有力勺支撐。(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、靈活勺方向發(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

13、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 局性的災(zāi)難 ; 同時(shí)業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)的匯聚，對(duì)傳統(tǒng)存儲(chǔ)系統(tǒng)的性能也提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。如何提高業(yè)務(wù)效率和敏捷性、 降低風(fēng)險(xiǎn)，打破傳統(tǒng)存儲(chǔ)軟硬件緊耦合所造成的割裂狀況， 是新一代數(shù)據(jù)中心建設(shè)要面臨的難題，軟件定義存儲(chǔ)(SDS)正是在這種需求下應(yīng)運(yùn)而生。軟件定義存儲(chǔ)(SDS)顧名思義就是將存儲(chǔ)系統(tǒng)中典型的

14、控制器功能抽出來(lái)由獨(dú)立的軟件 來(lái)實(shí)現(xiàn)，這些功能包括卷管理、RAID快照、卷拷貝、復(fù)制等。軟件定義存儲(chǔ)允許用戶不必被廠商鎖定就可以采購(gòu)存儲(chǔ)系統(tǒng)硬件，如硬盤這樣的存儲(chǔ)介質(zhì) (從質(zhì)量和服務(wù)角度考慮，建 議從原廠購(gòu)買 ) 。如果存儲(chǔ)控制器上的功能被抽離出來(lái)，這些功能就可以放在基礎(chǔ)架構(gòu)的任 何一部分。它可以運(yùn)行在特定的硬件上，在 Hypervisor 內(nèi)部，或者與虛機(jī)并行，形成真正 的超融合架構(gòu)。SDS應(yīng)如同一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)，它將存儲(chǔ)的功能從傳統(tǒng)存儲(chǔ)系統(tǒng)中抽象出來(lái)，通過軟件實(shí)現(xiàn)，從存儲(chǔ)系統(tǒng)中抽離出來(lái)單獨(dú)部署， 不再是硬件設(shè)備上的固件， 通過軟件定義， 可管理來(lái)自不 同廠商的所有的物理和虛擬存儲(chǔ)資源， 并按需

15、進(jìn)行自動(dòng)配置。 軟件定義存儲(chǔ)應(yīng)具有以下特征。(1) 自服務(wù)通過定義標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用編程接口 (API) ，進(jìn)行存儲(chǔ)的配置，可以滿足應(yīng)用程序和客戶所需 要的存儲(chǔ)資源，無(wú)需人工干預(yù)。雖然這種形式的配置在公共云存儲(chǔ)環(huán)境中(如Amazon S3和新興的云計(jì)算平臺(tái) OpenStack)已經(jīng)十分常見，但在企業(yè)的IT環(huán)境中還未實(shí)現(xiàn)。一些存儲(chǔ)廠商，包括EMC公司、惠普和 NetApp，正逐漸提供基于 API的配置，這種自服務(wù)特征將極大 地方便應(yīng)用系統(tǒng)管理員的配置和應(yīng)用的集成，并有效地降低管理成本。(2) 存儲(chǔ)虛擬化存儲(chǔ)虛擬化可以聚合異構(gòu)存儲(chǔ)資源到一個(gè)共享的存儲(chǔ)池， 打破傳統(tǒng)存儲(chǔ)系統(tǒng)煙囪式的現(xiàn) 狀，使所有存儲(chǔ)設(shè)備中的

16、存儲(chǔ)容量得以充分利用， 存儲(chǔ)虛擬化可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)跨異構(gòu)孤島， 在 因硬件故障進(jìn)行數(shù)據(jù)遷移時(shí)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的無(wú)縫遷移，并方便管理。(3) 豐富的數(shù)據(jù)接口SDS可以對(duì)外提供豐富的數(shù)據(jù)接口，如文件系統(tǒng)接口(NFS、CIFS等)、塊接口(iSCSI、FC等)、對(duì)象接口(S3、SWIFI等)以及可以供大數(shù)據(jù)分析的 HDFS接口。豐富的數(shù)據(jù)接口可 以為應(yīng)用在存儲(chǔ)的接口和協(xié)議方面提供更多的選擇。(4) 異構(gòu)存儲(chǔ)設(shè)備的快速接入和統(tǒng)一管理SDS的一個(gè)優(yōu)勢(shì)在于對(duì)異構(gòu)存儲(chǔ)設(shè)備的整合，不同類型的存儲(chǔ)系統(tǒng)(如NAS SAN對(duì)象存儲(chǔ)等 )以及不同廠商的存儲(chǔ)設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)快速的接入和統(tǒng)一管理，這為存儲(chǔ)虛擬化提供了 豐富的存儲(chǔ)資源，

17、也為建立全局的管理視圖創(chuàng)造了條件。四、分布式文件系統(tǒng)思考與實(shí)踐分布式文件系統(tǒng)將連接在網(wǎng)絡(luò)中的多臺(tái)計(jì)算機(jī)組成一個(gè)統(tǒng)一整體供用戶訪問，這里的每臺(tái)計(jì)算機(jī)就是系統(tǒng)中的單個(gè)節(jié)點(diǎn)。 分布式文件系統(tǒng)具有執(zhí)行遠(yuǎn)程文件的存取能力，以透明方式對(duì)分布在網(wǎng)絡(luò)中的文件進(jìn)行管理和存取， 用戶在訪問文件時(shí)不再需要知道和指定它們的實(shí) 際物理位置。分布式文件系統(tǒng)具有高可用性、高性價(jià)比、高可擴(kuò)展性等優(yōu)點(diǎn)。在當(dāng)前大多數(shù)分布式文件系統(tǒng)中， 元數(shù)據(jù)管理和數(shù)據(jù)管理通常是分開的， 從而， 可以獲 取更高的系統(tǒng)擴(kuò)展性和 IO 并發(fā)性。分布式文件系統(tǒng)中，元數(shù)據(jù)管理模型在一定程度上能夠 決定系統(tǒng)的性能、可靠性、擴(kuò)展性和穩(wěn)定性等。元數(shù)據(jù)管理模型可

18、以劃分為三種：集中式元數(shù)據(jù)服務(wù)模型、 分布式元數(shù)據(jù)服務(wù)模型和無(wú)元數(shù)據(jù)服務(wù)模型。 這三種服務(wù)模型各自都存在自 身的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)， 沒有一種服務(wù)模型能夠完全適應(yīng)所有的應(yīng)用負(fù)載， 在實(shí)際的應(yīng)用中， 它們 都各自在合適的領(lǐng)域發(fā)揮自身的優(yōu)點(diǎn)。文件系統(tǒng)最初設(shè)計(jì)時(shí)， 僅僅是為局域網(wǎng)內(nèi)的本地?cái)?shù)據(jù)服務(wù)的。 而分布式文件系統(tǒng)將服務(wù) 范圍擴(kuò)展到了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)。 不僅改變了數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和管理方式， 也擁有了本地文件系統(tǒng)所無(wú)法 具備的數(shù)據(jù)備份、 數(shù)據(jù)安全等優(yōu)點(diǎn)。 判斷一個(gè)分布式文件系統(tǒng)是否優(yōu)秀， 取決于以下三個(gè)因 素：(1) 數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)方式。例如有 1000 萬(wàn)個(gè)數(shù)據(jù)文件，可以在一個(gè)節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)全部數(shù)據(jù)文件， 在其他 N 個(gè)節(jié)點(diǎn)上

19、每個(gè)節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ) 1000/N 萬(wàn)個(gè)數(shù)據(jù)文件作為備份；或者平均分配到 N 個(gè)節(jié)點(diǎn) 上存儲(chǔ)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)上存儲(chǔ) 1000/N 萬(wàn)個(gè)數(shù)據(jù)文件。無(wú)論采取何種存儲(chǔ)方式，目的都是為了保 證數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)安全和方便獲取。(2) 數(shù)據(jù)的讀取速率。包括響應(yīng)用戶讀取數(shù)據(jù)文件的請(qǐng)求、定位數(shù)據(jù)文件所在的節(jié)點(diǎn)、讀取實(shí)際硬盤中數(shù)據(jù)文件的時(shí)間、 不同節(jié)點(diǎn)間的數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間以及一部分處理器的處理時(shí)間 等。各種因素決定了分布式文件系統(tǒng)的用戶體驗(yàn)。 即分布式文件系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的讀取速率不能 與本地文件系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的讀取速率相差太大，否則在本地文件系統(tǒng)中打開一個(gè)文件需要2秒，而在分布式文件系統(tǒng)中各種因素的影響下用時(shí)超過 10 秒，就會(huì)嚴(yán)重影響用戶的

20、使用體 驗(yàn)。(3) 數(shù)據(jù)的安全機(jī)制。由于數(shù)據(jù)分散在各個(gè)節(jié)點(diǎn)中，必須要采取冗余、備份、鏡像等方 式保證節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障的情況下，能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)的恢復(fù)，確保數(shù)據(jù)安全。五、阻變存儲(chǔ)器開關(guān)機(jī)理研究進(jìn)展阻變隨機(jī)存儲(chǔ)器(RRAM是一種基于阻值變化來(lái)記錄存儲(chǔ)數(shù)據(jù)信息的非易失性存儲(chǔ)器(NVM器件。近年來(lái)，NVM器件由于其高密度、高速度和低功耗的特點(diǎn)，在存儲(chǔ)器的發(fā)展 當(dāng)中占據(jù)著越來(lái)越重要的地位。硅基flash存儲(chǔ)器作為傳統(tǒng)的 NVM器件，已被廣泛投入到可移動(dòng)存儲(chǔ)器的應(yīng)用當(dāng)中。 但是， 工作壽命、讀寫速度的不足， 寫操作中的高電壓及尺寸無(wú)法 繼續(xù)縮小等瓶頸已經(jīng)從多方面限制了 flash 存儲(chǔ)器的進(jìn)一步發(fā)展。 作為替代，

21、 多種新興器件 作為下一代NVM器件得到了業(yè)界廣泛的關(guān)注，這其中包括鐵電隨機(jī)存儲(chǔ)器(FeRAM、磁性隨機(jī)存儲(chǔ)器(MRA、相變隨機(jī)存儲(chǔ)器(PRAM等。然而，F(xiàn)eRAM及 MRAME尺寸進(jìn)一步縮小方 面都存在著困難。在這樣的情況下，RRAM器件因其具有相當(dāng)可觀的微縮化前景，在近些年已引起了廣泛的研發(fā)熱潮。存儲(chǔ)器的排布一般是以矩形陣列形式的， 矩陣的行和列分別稱為字線和位線， 而由外圍 連線控制著字線和位線，從而可以對(duì)每個(gè)單元進(jìn)行讀和寫操作。對(duì)于RRAM而言，其存儲(chǔ)器矩陣可以設(shè)計(jì)為無(wú)源矩陣和有源矩陣兩種。 無(wú)源矩陣單元相對(duì)而言設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單， 字線與位線在矩陣的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)通過一個(gè)阻變?cè)约耙粋€(gè)非線性

22、元件相連。 非線性元件的作用是使 阻變?cè)玫胶线m的分壓， 從而避免阻變?cè)幱诘妥钁B(tài)時(shí)， 存儲(chǔ)單元讀寫信息的丟失。 非 線性元件一般選擇二極管或者其他有確定非線性度的元件。然而， 采用無(wú)源矩陣會(huì)使相鄰單元間不可避免地存在干擾。 為了避免不同單元之間信號(hào)串?dāng)_的影響， 矩陣也可以采用有源單 元設(shè)計(jì)。由晶體管來(lái)控制阻變?cè)淖x寫與擦除信號(hào)可以良好隔離相鄰單元的干擾，也與CMOS工藝更加兼容。但這樣的單元設(shè)計(jì)無(wú)疑會(huì)使存儲(chǔ)器電路更加復(fù)雜，而晶體管也需要占 據(jù)額外的器件面積。RRAM中的阻變?cè)话悴捎煤?jiǎn)單的類似電容的金屬-介質(zhì)層-金屬（MIM）結(jié)構(gòu)，由兩層金屬電極包夾著一層介質(zhì)材料構(gòu)成。金屬電極材料的

23、選擇可以是傳統(tǒng)的金屬單質(zhì)，如Au、Pt、 Cu、Al 等，而介質(zhì)層材料主要包括二元過渡金屬氧化物、鈣鈦礦型化合物等，這在后 文將會(huì)更加詳細(xì)地討論。由于對(duì)RRAM#件的研究主要集中在對(duì)電極材料以及介質(zhì)層材料的研究方面，故而往往采用如圖 4 所示的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)，采用傳統(tǒng)的硅、氧化硅或者玻璃等襯底， 通過依次疊合的底電極、 介質(zhì)層、 頂電極完成器件的制備， 然后于頂電極與底電極之間加入 可編程電壓信號(hào)來(lái)測(cè)試阻變器件的性能， 這樣的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)被大多數(shù)研究者所采納。 而簡(jiǎn)單的 制備過程和器件結(jié)構(gòu)也是 RRAh被認(rèn)為具有良好的應(yīng)用前景的原因之一。六、超分辨率光存儲(chǔ)技術(shù)傳統(tǒng)的光盤系統(tǒng)（如CD、DVD）,以及當(dāng)前的藍(lán)光系統(tǒng)（如Blu- Ray、HD- DVD）都是一 種遠(yuǎn)場(chǎng)二維存儲(chǔ)技術(shù)，能分辨的最小記錄符的大小受到光學(xué)衍射極限的限制，存儲(chǔ)密度已接近了物理極限。 通過國(guó)內(nèi)外近 10 年的光存儲(chǔ)技術(shù) 的研究不難發(fā)現(xiàn)， 光存儲(chǔ)技術(shù)正悄悄經(jīng) 歷著一場(chǎng)由傳統(tǒng)方法到新方案、 由二維光存儲(chǔ)到多維光存儲(chǔ)、 由遠(yuǎn)場(chǎng)光存儲(chǔ)到近場(chǎng)光存儲(chǔ)的 變革。隨著多媒體和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，超高密度的光信息存儲(chǔ)受到廣泛關(guān)注，有很多種 GB