東湖存儲(chǔ)的理念和研發(fā)策略課件

東湖存儲(chǔ)的理念和研發(fā)策略

ThethoughtfordatastorageandtheR&DstrategyofEastLake謝長(zhǎng)生

ChangshengXieCTO,EastlakeStorageCo.ltd.Prof.AndDirectorStateKeyLaboratoryofDataStorageSystemHuazhongUniversityofScienceandTechnology

東湖存儲(chǔ)技術(shù)有限公司技術(shù)總監(jiān)華中科技大學(xué)信息存儲(chǔ)系統(tǒng)國(guó)家專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室暨教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任深圳東湖存儲(chǔ)的理念和研發(fā)策略

Thethoughtford1偉大的歷史性轉(zhuǎn)移和數(shù)據(jù)爆炸

Greathistorictransferanddataexplosion偉大的歷史性轉(zhuǎn)移2

具有歷史意義的現(xiàn)象:

數(shù)字化大轉(zhuǎn)移世紀(jì)之交的信息技術(shù)大轉(zhuǎn)移：數(shù)字化大轉(zhuǎn)移時(shí)間：世紀(jì)之交前后50年50年前開(kāi)始，50年后成熟，信息領(lǐng)域數(shù)字技術(shù)一統(tǒng)天下目前正是轉(zhuǎn)移的高峰期：數(shù)字控制、數(shù)字錄音、數(shù)據(jù)通訊（目前主干，即將用戶(hù)）、數(shù)字計(jì)算、數(shù)字電視、數(shù)字廣播、數(shù)字相機(jī)、數(shù)字?jǐn)z像、數(shù)字城市、數(shù)字流域、數(shù)字地球……...數(shù)字化生存50年后，不是數(shù)字的信息產(chǎn)品很難見(jiàn)到（成熟

具有歷史意義的現(xiàn)象:

數(shù)字化大轉(zhuǎn)移世紀(jì)之交的信息技術(shù)大轉(zhuǎn)移3原因：數(shù)字具有特別強(qiáng)大的信息表達(dá)能力！“數(shù)字”是人類(lèi)至今為止找到的最佳信息媒介！(終于找到了?。┰颍簲?shù)字具有特別強(qiáng)大的信息表達(dá)能力！“數(shù)字”是人類(lèi)至今為止4數(shù)字的神奇力量thepowerofdata可與各種信息形式進(jìn)行轉(zhuǎn)化（人能接受的信息：文字、聲音、圖形、圖像、視頻；觸覺(jué)？嗅覺(jué)？味覺(jué)？；機(jī)器能接受的信息：電流、電壓等）可表達(dá)人的思想、辦法、事物的規(guī)律（程序的巨大能力）可以單一的形式進(jìn)行處理、傳輸、存儲(chǔ)，是唯一可以承擔(dān)三種信息任務(wù)的媒介

數(shù)字的神奇力量thepowerofdata可與各種信息5理論基礎(chǔ)：圖靈機(jī)希爾伯特問(wèn)：存不存在一個(gè)解決所有數(shù)學(xué)問(wèn)題的一般算法？圖靈答道：有！圖靈理論的俗解：如果不考慮時(shí)間，只要按某種規(guī)律對(duì)bit進(jìn)行處理、傳輸、存儲(chǔ)三種簡(jiǎn)單操作，就能在理論上解決任何數(shù)學(xué)計(jì)算問(wèn)題！這個(gè)理論指明了bit的強(qiáng)大功能，也包含了計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)思想理論基礎(chǔ)：圖靈機(jī)希爾伯特問(wèn)：存不存在一個(gè)解決所有數(shù)學(xué)問(wèn)題的一6數(shù)字的力量到底有多大？

后圖靈理論（推論）只要對(duì)bit進(jìn)行處理、傳輸、存儲(chǔ)，就能解決一切信息問(wèn)題！只要處理和傳輸?shù)乃俣茸銐蚩?，存?chǔ)的容量足夠大，一切信息問(wèn)題都能解決?。ù嬖谥@樣的可能性）數(shù)字的力量到底有多大？

后圖靈理論（推論）只要對(duì)bit進(jìn)行處7一種新科學(xué)美美國(guó)科學(xué)家StephenWolfram2002年出版了一部科學(xué)巨著:ANewKindofScience傳統(tǒng)的科學(xué)建立在數(shù)學(xué)基礎(chǔ)上新的科學(xué)建立在計(jì)算機(jī)程序上數(shù)學(xué)只能表達(dá)相對(duì)簡(jiǎn)單的科學(xué)規(guī)律，不能描述復(fù)雜現(xiàn)象：生物世界，湍流，社會(huì)，思維，經(jīng)濟(jì)，股票M新科學(xué)的要點(diǎn)：宇宙的一切規(guī)律都可以由簡(jiǎn)單的程序經(jīng)過(guò)反復(fù)計(jì)算而得到!可能揭示了前所未知的科學(xué)本質(zhì)!數(shù)字的潛力還沒(méi)有被充分認(rèn)識(shí)!一種新科學(xué)M8信息科學(xué)給予我們的終極信念數(shù)字化信息世界一定能實(shí)現(xiàn)！信息科學(xué)給予我們的終極信念9數(shù)字信息技術(shù)的總輪廓

第一步：現(xiàn)實(shí)域－－數(shù)字域第二步：數(shù)字域三種簡(jiǎn)單的操作處理（計(jì)算），傳輸，存儲(chǔ)第三步：數(shù)字域－－現(xiàn)實(shí)域

數(shù)字信息技術(shù)的總輪廓

第一步：現(xiàn)實(shí)域－－數(shù)字域10軟硬件新論軟硬件新論11硬件新定義硬件：對(duì)數(shù)字操作的機(jī)器系統(tǒng)不論多么復(fù)雜的硬件系統(tǒng)，基本原理極為簡(jiǎn)單即:操作數(shù)字!數(shù)字硬件：對(duì)數(shù)字進(jìn)行處理、傳輸、和存儲(chǔ)的硬件轉(zhuǎn)換硬件：將各種形式的信息轉(zhuǎn)換為數(shù)字信息，或者將數(shù)字信息轉(zhuǎn)換為各種形式的硬件（圖像、聲音、文字輸入輸出設(shè)備，目前重要的設(shè)備是顯示器）硬件新定義硬件：對(duì)數(shù)字操作的機(jī)器系統(tǒng)12數(shù)字技術(shù)的三分天下處理：CPU,DSP,ASIC,FPGA,Gate傳輸：總線(xiàn)(CPU內(nèi)部、系統(tǒng)總線(xiàn),I/O總線(xiàn)),網(wǎng)絡(luò)（機(jī)器內(nèi)部網(wǎng)，LAN，WAN，INTERNET,無(wú)線(xiàn)網(wǎng)）存儲(chǔ)：RAM，ROM，F(xiàn)LASH，硬盤(pán)，光盤(pán)，存儲(chǔ)系統(tǒng)（RAID，NAS，SAN）數(shù)字技術(shù)的三分天下處理：CPU,DSP,ASIC,FP13軟件新定義（可運(yùn)行的）思想和內(nèi)容的數(shù)字化思想：算法、規(guī)律、辦法------程序表達(dá)內(nèi)容：圖形、圖像、數(shù)據(jù)、聲音、文字等歸結(jié)為程序和數(shù)據(jù)軟件的核心:算法(一個(gè)好的算法可以代替大量的硬件:FFT,MPEG,王選)軟件新定義（可運(yùn)行的）思想和內(nèi)容的數(shù)字化14所有的硬件都是相似的，軟件則各有各的不同

各種硬件在數(shù)字域都有相同或相似的內(nèi)臟（只有三個(gè)部分：處理、傳輸、存儲(chǔ)）今后的各種信息工具和設(shè)備外部雖然千變?nèi)f化，內(nèi)部都是一樣的（統(tǒng)一性）軟件是思想和內(nèi)容的數(shù)字化，各個(gè)領(lǐng)域都有自己的軟件，所以是各不相同的真正的價(jià)值體現(xiàn)在軟件，存儲(chǔ)也是如此所有的硬件都是相似的，軟件則各有各的不同

各種硬件在數(shù)字域都15當(dāng)前硬件的發(fā)展規(guī)律當(dāng)前硬件的發(fā)展規(guī)律16硬件發(fā)展的6個(gè)規(guī)律1．

Moore定律：微處理器內(nèi)晶體管數(shù)每十八個(gè)月翻一番；2．

Bell定律：如果保持計(jì)算能力不變，微處理器的價(jià)格每十八個(gè)月減少一半；3．

Gilder定律：未來(lái)25年（1996年與預(yù)言）里，主干網(wǎng)的帶寬將每6個(gè)月增加一倍；4．

Metcalfe定律：網(wǎng)絡(luò)價(jià)值同網(wǎng)絡(luò)用戶(hù)數(shù)的平方成正比。5.半導(dǎo)體存儲(chǔ)器發(fā)展規(guī)律：DRAM的密度每年增加60%，每三年翻四倍。6。硬盤(pán)存儲(chǔ)技術(shù)發(fā)展規(guī)律：硬盤(pán)的密度每年增加約一倍硬件發(fā)展的6個(gè)規(guī)律1．

Moore定律：微處理器內(nèi)晶體管數(shù)17后PC時(shí)代的計(jì)算--普適計(jì)算

PervasiveComputing后PC時(shí)代計(jì)算機(jī)發(fā)展的特點(diǎn)：1.無(wú)所不在的含有智能的小裝置；2.支持服務(wù)的后臺(tái)服務(wù)器和巨型計(jì)算機(jī)后PC時(shí)代的計(jì)算--普適計(jì)算

PervasiveComp18無(wú)所不在的

信息終端無(wú)所不在的

信息終端19對(duì)應(yīng)于后PC時(shí)代兩極分化

的存儲(chǔ)移動(dòng)存儲(chǔ)—瓶裝水的比喻網(wǎng)絡(luò)海量存儲(chǔ)----自來(lái)水的比喻，水庫(kù)對(duì)應(yīng)于后PC時(shí)代兩極分化

的存儲(chǔ)移動(dòng)存儲(chǔ)—瓶裝水的比喻20數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)的技術(shù)發(fā)展新摩爾定律(容量)存儲(chǔ)系統(tǒng)是可靠性\可用性要求最高的部分(安全)最需加強(qiáng)的性能瓶頸(性能)技術(shù)發(fā)展的總體思路新的技術(shù)與發(fā)展方向數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)的技術(shù)發(fā)展新摩爾定律(容量)21新摩爾定理從現(xiàn)在起，每18個(gè)月,新增的存儲(chǔ)量等于有史以來(lái)存儲(chǔ)量之和!

———1998年圖靈獎(jiǎng)獲得者JimGray新摩爾定理從現(xiàn)在起，每18個(gè)月,新增的存儲(chǔ)量等于有史以來(lái)存儲(chǔ)22WirelessOnlineVideoE-CommerceCustomerMgmt.DATADataAnalysisEnterprise

ApplicationsClient/Server70’s 80’s 90’s 00’s 10’sBasic

AccountingExplosioninDataVolumes數(shù)據(jù)信息爆炸式增長(zhǎng)WirelessE-CommerceDATADa23第一爆發(fā)點(diǎn)：?jiǎn)螜C(jī)多媒體第二爆發(fā)點(diǎn)：Internet第三爆發(fā)點(diǎn):寬帶第四爆發(fā)點(diǎn)：空間影像和虛擬現(xiàn)實(shí)普遍應(yīng)用

第一爆發(fā)點(diǎn)：?jiǎn)螜C(jī)多媒體24空間影像空間影像25另一種模式：不斷的增長(zhǎng)即使處理、傳輸能力固定不變，隨著數(shù)據(jù)不斷產(chǎn)生，存儲(chǔ)能力也需要?jiǎng)討B(tài)單調(diào)地增加。（水泵、水管、水桶的比喻）處理和傳輸速度越高，容量的增加的梯度就越高，這就是存儲(chǔ)系統(tǒng)的不斷擴(kuò)展特性。結(jié)論：無(wú)限的容量需求和動(dòng)態(tài)擴(kuò)展需求另一種模式：不斷的增長(zhǎng)即使處理、傳輸能力固定不變，隨著數(shù)據(jù)不26數(shù)據(jù)物理安全：存儲(chǔ)最重要處理部件、傳輸部件損壞：損失有限，更換可恢復(fù)存儲(chǔ)部件損壞：數(shù)據(jù)丟失！巨大的損失！兩個(gè)親身經(jīng)歷的例子：同濟(jì)醫(yī)院信息系統(tǒng)，廣東石龍醫(yī)院火災(zāi)建筑行業(yè)安全系數(shù)，80%的信息系統(tǒng)沒(méi)有安全系數(shù)數(shù)據(jù)物理安全：存儲(chǔ)最重要處理部件、傳輸部件損壞：27數(shù)據(jù)是最寶貴的財(cái)富對(duì)很多領(lǐng)域，數(shù)據(jù)是比硬件設(shè)備寶貴得多的資源:銀行、電信、保險(xiǎn)、電子商務(wù)、網(wǎng)站、企業(yè)信息………

信息安全（數(shù)據(jù)備份，災(zāi)難恢復(fù)）數(shù)據(jù)是最寶貴的財(cái)富對(duì)很多領(lǐng)域，數(shù)據(jù)是比硬件設(shè)備寶貴得多的資源28三種級(jí)別的可用性1.數(shù)據(jù)不丟失（最起碼的要求）2.系統(tǒng)不停機(jī)（7×24服務(wù)的保障）3.性能不下降（優(yōu)質(zhì)服務(wù)的保障）基本技術(shù)：冗余、備份三種級(jí)別的可用性1.數(shù)據(jù)不丟失（最起碼的要求）29性能：瓶頸的轉(zhuǎn)移應(yīng)用的轉(zhuǎn)移CPU瓶頸70年代90年代網(wǎng)絡(luò)瓶頸80年代內(nèi)存瓶頸00年代海量存儲(chǔ)瓶頸共享處理機(jī)共享存儲(chǔ)器里的數(shù)據(jù)Makethecommoncasefast!性能：瓶頸的轉(zhuǎn)移應(yīng)用的轉(zhuǎn)移CPU瓶頸70年代90年代網(wǎng)絡(luò)30NetworkNetwork31信息存儲(chǔ)系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展思路

（處理與存儲(chǔ)的對(duì)比）單處理器---多處理器---多計(jì)算機(jī)----網(wǎng)格硬盤(pán)-------陣列-------存儲(chǔ)網(wǎng)-----數(shù)據(jù)網(wǎng)格由軟件和硬件共同實(shí)現(xiàn)信息存儲(chǔ)系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展思路

（處理與存儲(chǔ)的對(duì)比）單處理器--32單個(gè)硬盤(pán)的技術(shù)進(jìn)展的進(jìn)展硬盤(pán)是最重要的大容量存儲(chǔ)設(shè)備，50年代由IBM發(fā)明以來(lái)容量增加了10，000倍，到目前為止，還沒(méi)有找到能與之競(jìng)爭(zhēng)的對(duì)手最近的密度超過(guò)100Gb/in2，主要技術(shù)：超低飛行磁頭10nm，加釕超穩(wěn)定介質(zhì)，光磁混合紀(jì)錄，垂直磁記錄單個(gè)硬盤(pán)的技術(shù)進(jìn)展的進(jìn)展硬盤(pán)是最重要的大容量存儲(chǔ)設(shè)備，50年33硬盤(pán)的進(jìn)展-密、快、小、廉硬盤(pán)的進(jìn)展-密、快、小、廉34微硬盤(pán)

Microdrive應(yīng)用領(lǐng)域移動(dòng)計(jì)算數(shù)碼相機(jī)、數(shù)碼攝像機(jī)微硬盤(pán)

35磁盤(pán)陣列（多個(gè)硬盤(pán)）容量、速度、可用性磁盤(pán)陣列容量、速度、可用性36網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)的核心設(shè)備—

磁盤(pán)陣列（RAID)

高性能服務(wù)器的必須配置，高可用性是構(gòu)成更大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)的基本單元市場(chǎng)量巨大高\(yùn)中端:由世界著名品牌壟斷低端:由臺(tái)灣品牌占領(lǐng)我國(guó)目前沒(méi)有自己核心技術(shù)的產(chǎn)品東湖存儲(chǔ)開(kāi)發(fā)出第一個(gè)具有商業(yè)價(jià)值的磁盤(pán)陣列核心控制器軟件網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)的核心設(shè)備—

磁盤(pán)陣列（RAID)

高性能服務(wù)器的必37StorageAreaNetworks

（SAN）存域網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖StorageAreaNetworks

（SAN）存域網(wǎng)38系統(tǒng)結(jié)構(gòu)必須和軟件相配合存儲(chǔ)虛擬化軟件（單一邏輯映像）存儲(chǔ)資源管理軟件（容量、級(jí)別，性能）存儲(chǔ)備份、數(shù)據(jù)遷移軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)必須和軟件相配合存儲(chǔ)虛擬化軟件（單一邏輯映像）39東湖存儲(chǔ)的研發(fā)策略背景:IT業(yè)的三次浪潮:第一次:PC浪潮

世界出了Intel,Microsoft,Compaq,Dell中國(guó)出了聯(lián)想\浪潮…第二次:網(wǎng)絡(luò)浪潮世界出了Cisco,3COM中國(guó)出了華為\中興…第三次:存儲(chǔ)浪潮世界出了EMC,Veritas…中國(guó):誰(shuí)能抓住這次機(jī)會(huì)?東湖存儲(chǔ)的研發(fā)策略背景:IT業(yè)的三次浪潮:40為什么要自己研發(fā)?

網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的啟示巨大的存儲(chǔ)市場(chǎng),完全由境外品牌和技術(shù)占領(lǐng),與十多年前大型程控交換機(jī)領(lǐng)域八國(guó)聯(lián)軍的情況十分類(lèi)似十多年前,誰(shuí)相信國(guó)產(chǎn)大型程控交換機(jī)當(dāng)年代理國(guó)外大型程控交換機(jī)的公司如今全部消亡研發(fā)自己產(chǎn)品的產(chǎn)品已成為世界級(jí)的公司為什么要自己研發(fā)?

網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的啟示巨大的存儲(chǔ)市場(chǎng),完全由境41為什么要自己研發(fā)?快速增長(zhǎng)的巨大市場(chǎng),要有民族品牌參與數(shù)據(jù)是最寶貴的財(cái)富和資源,國(guó)家安全的要求帶來(lái)自主技術(shù)的機(jī)會(huì)用戶(hù)的多種特定要求,定制系統(tǒng)創(chuàng)新技術(shù)開(kāi)拓新的市場(chǎng)，走出國(guó)門(mén)為什么要自己研發(fā)?快速增長(zhǎng)的巨大市場(chǎng),要有民族品牌參與42目前已研發(fā)成功的產(chǎn)品1.DCD(DiskCachingDisk)存儲(chǔ)系統(tǒng)加速卡獨(dú)創(chuàng)技術(shù)2.磁盤(pán)陣列核心控制器,市場(chǎng)量最大的存儲(chǔ)產(chǎn)品,價(jià)值最高的部分:核心控制器軟件3.虛擬光盤(pán)庫(kù):光盤(pán)資源網(wǎng)絡(luò)化兩類(lèi)資源:網(wǎng)上資源,光盤(pán)資源(中國(guó)極為豐富)，技術(shù)領(lǐng)先，已打入美國(guó)市場(chǎng)目前已研發(fā)成功的產(chǎn)品1.DCD(DiskCachingD43正在研發(fā)和計(jì)劃研發(fā)的產(chǎn)品HA高可用性存儲(chǔ)軟件網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)備份軟件iSCSI存儲(chǔ)系超大容量廉價(jià)硬盤(pán)視頻備份系統(tǒng)正在研發(fā)和計(jì)劃研發(fā)的產(chǎn)品44國(guó)家存儲(chǔ)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室的

前沿技術(shù)儲(chǔ)備統(tǒng)一存儲(chǔ)網(wǎng)（統(tǒng)一SAN和NAS)進(jìn)化存儲(chǔ)系統(tǒng)全局文件系統(tǒng)存儲(chǔ)虛擬化軟件國(guó)家存儲(chǔ)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室的

前沿技術(shù)儲(chǔ)備統(tǒng)一存儲(chǔ)網(wǎng)（統(tǒng)一SAN和N45存儲(chǔ)產(chǎn)業(yè)是IT業(yè)

新近的利潤(rùn)增長(zhǎng)點(diǎn)PC熱--網(wǎng)絡(luò)熱--存儲(chǔ)熱，IT業(yè)的第三次熱潮和淘金機(jī)會(huì)IT設(shè)施的７５％投資花在存儲(chǔ)系統(tǒng)上IT業(yè)存儲(chǔ)股票上升趨勢(shì)斜率最大存儲(chǔ)產(chǎn)業(yè)是IT業(yè)

新近的利潤(rùn)增長(zhǎng)點(diǎn)46企業(yè)級(jí)和超級(jí)海量存儲(chǔ)系統(tǒng)

也是一個(gè)國(guó)家科技實(shí)力的表現(xiàn)我國(guó)能研制和生產(chǎn)萬(wàn)億次超級(jí)計(jì)算機(jī)我國(guó)能研制和生產(chǎn)萬(wàn)兆交換機(jī)和路由器就是沒(méi)有企業(yè)級(jí)的大容量存儲(chǔ)系統(tǒng)，市場(chǎng)完全由國(guó)外產(chǎn)品占領(lǐng)巨大的、急劇增長(zhǎng)市場(chǎng)，我國(guó)應(yīng)該有自己的存儲(chǔ)核心技術(shù)和具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品企業(yè)級(jí)和超級(jí)海量存儲(chǔ)系統(tǒng)

也是一個(gè)國(guó)家科技實(shí)力的表現(xiàn)我國(guó)能研47東湖存儲(chǔ)的研發(fā)團(tuán)隊(duì)由國(guó)際國(guó)內(nèi)知名專(zhuān)家領(lǐng)銜擔(dān)綱三個(gè)研發(fā)中心:美國(guó)\武漢\深圳30余名博士和碩士的研發(fā)團(tuán)隊(duì)20余年的研發(fā)經(jīng)驗(yàn)積累市場(chǎng)為導(dǎo)向的研發(fā)規(guī)范的研發(fā)管理東湖存儲(chǔ)的研發(fā)團(tuán)隊(duì)由國(guó)際國(guó)內(nèi)知名專(zhuān)家領(lǐng)銜擔(dān)綱48結(jié)論數(shù)字是人類(lèi)找到的最佳信息媒介數(shù)字技術(shù)中,處理\傳輸\存儲(chǔ)三分天下存儲(chǔ)是繼PC\網(wǎng)絡(luò)之后,IT業(yè)新的一次淘金機(jī)會(huì)在存儲(chǔ)領(lǐng)域,我國(guó)應(yīng)該并且有能力發(fā)展有自己知識(shí)產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品東湖存儲(chǔ)致力于發(fā)展具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的存儲(chǔ)軟硬件產(chǎn)品,在IT新的一輪浪潮中建功立業(yè),創(chuàng)造輝煌!結(jié)論數(shù)字是人類(lèi)找到的最佳信息媒介49謝謝！謝謝！50東湖存儲(chǔ)的理念和研發(fā)策略

ThethoughtfordatastorageandtheR&DstrategyofEastLake謝長(zhǎng)生

ChangshengXieCTO,EastlakeStorageCo.ltd.Prof.AndDirectorStateKeyLaboratoryofDataStorageSystemHuazhongUniversityofScienceandTechnology

東湖存儲(chǔ)技術(shù)有限公司技術(shù)總監(jiān)華中科技大學(xué)信息存儲(chǔ)系統(tǒng)國(guó)家專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室暨教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任深圳東湖存儲(chǔ)的理念和研發(fā)策略

Thethoughtford51偉大的歷史性轉(zhuǎn)移和數(shù)據(jù)爆炸

Greathistorictransferanddataexplosion偉大的歷史性轉(zhuǎn)移52

具有歷史意義的現(xiàn)象:

數(shù)字化大轉(zhuǎn)移世紀(jì)之交的信息技術(shù)大轉(zhuǎn)移：數(shù)字化大轉(zhuǎn)移時(shí)間：世紀(jì)之交前后50年50年前開(kāi)始，50年后成熟，信息領(lǐng)域數(shù)字技術(shù)一統(tǒng)天下目前正是轉(zhuǎn)移的高峰期：數(shù)字控制、數(shù)字錄音、數(shù)據(jù)通訊（目前主干，即將用戶(hù)）、數(shù)字計(jì)算、數(shù)字電視、數(shù)字廣播、數(shù)字相機(jī)、數(shù)字?jǐn)z像、數(shù)字城市、數(shù)字流域、數(shù)字地球……...數(shù)字化生存50年后，不是數(shù)字的信息產(chǎn)品很難見(jiàn)到（成熟

具有歷史意義的現(xiàn)象:

數(shù)字化大轉(zhuǎn)移世紀(jì)之交的信息技術(shù)大轉(zhuǎn)移53原因：數(shù)字具有特別強(qiáng)大的信息表達(dá)能力！“數(shù)字”是人類(lèi)至今為止找到的最佳信息媒介！(終于找到了！）原因：數(shù)字具有特別強(qiáng)大的信息表達(dá)能力！“數(shù)字”是人類(lèi)至今為止54數(shù)字的神奇力量thepowerofdata可與各種信息形式進(jìn)行轉(zhuǎn)化（人能接受的信息：文字、聲音、圖形、圖像、視頻；觸覺(jué)？嗅覺(jué)？味覺(jué)？；機(jī)器能接受的信息：電流、電壓等）可表達(dá)人的思想、辦法、事物的規(guī)律（程序的巨大能力）可以單一的形式進(jìn)行處理、傳輸、存儲(chǔ)，是唯一可以承擔(dān)三種信息任務(wù)的媒介

數(shù)字的神奇力量thepowerofdata可與各種信息55理論基礎(chǔ)：圖靈機(jī)希爾伯特問(wèn)：存不存在一個(gè)解決所有數(shù)學(xué)問(wèn)題的一般算法？圖靈答道：有！圖靈理論的俗解：如果不考慮時(shí)間，只要按某種規(guī)律對(duì)bit進(jìn)行處理、傳輸、存儲(chǔ)三種簡(jiǎn)單操作，就能在理論上解決任何數(shù)學(xué)計(jì)算問(wèn)題！這個(gè)理論指明了bit的強(qiáng)大功能，也包含了計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)思想理論基礎(chǔ)：圖靈機(jī)希爾伯特問(wèn)：存不存在一個(gè)解決所有數(shù)學(xué)問(wèn)題的一56數(shù)字的力量到底有多大？

后圖靈理論（推論）只要對(duì)bit進(jìn)行處理、傳輸、存儲(chǔ)，就能解決一切信息問(wèn)題！只要處理和傳輸?shù)乃俣茸銐蚩?，存?chǔ)的容量足夠大，一切信息問(wèn)題都能解決?。ù嬖谥@樣的可能性）數(shù)字的力量到底有多大？

后圖靈理論（推論）只要對(duì)bit進(jìn)行處57一種新科學(xué)美美國(guó)科學(xué)家StephenWolfram2002年出版了一部科學(xué)巨著:ANewKindofScience傳統(tǒng)的科學(xué)建立在數(shù)學(xué)基礎(chǔ)上新的科學(xué)建立在計(jì)算機(jī)程序上數(shù)學(xué)只能表達(dá)相對(duì)簡(jiǎn)單的科學(xué)規(guī)律，不能描述復(fù)雜現(xiàn)象：生物世界，湍流，社會(huì)，思維，經(jīng)濟(jì)，股票M新科學(xué)的要點(diǎn)：宇宙的一切規(guī)律都可以由簡(jiǎn)單的程序經(jīng)過(guò)反復(fù)計(jì)算而得到!可能揭示了前所未知的科學(xué)本質(zhì)!數(shù)字的潛力還沒(méi)有被充分認(rèn)識(shí)!一種新科學(xué)M58信息科學(xué)給予我們的終極信念數(shù)字化信息世界一定能實(shí)現(xiàn)！信息科學(xué)給予我們的終極信念59數(shù)字信息技術(shù)的總輪廓

第一步：現(xiàn)實(shí)域－－數(shù)字域第二步：數(shù)字域三種簡(jiǎn)單的操作處理（計(jì)算），傳輸，存儲(chǔ)第三步：數(shù)字域－－現(xiàn)實(shí)域

數(shù)字信息技術(shù)的總輪廓

第一步：現(xiàn)實(shí)域－－數(shù)字域60軟硬件新論軟硬件新論61硬件新定義硬件：對(duì)數(shù)字操作的機(jī)器系統(tǒng)不論多么復(fù)雜的硬件系統(tǒng)，基本原理極為簡(jiǎn)單即:操作數(shù)字!數(shù)字硬件：對(duì)數(shù)字進(jìn)行處理、傳輸、和存儲(chǔ)的硬件轉(zhuǎn)換硬件：將各種形式的信息轉(zhuǎn)換為數(shù)字信息，或者將數(shù)字信息轉(zhuǎn)換為各種形式的硬件（圖像、聲音、文字輸入輸出設(shè)備，目前重要的設(shè)備是顯示器）硬件新定義硬件：對(duì)數(shù)字操作的機(jī)器系統(tǒng)62數(shù)字技術(shù)的三分天下處理：CPU,DSP,ASIC,FPGA,Gate傳輸：總線(xiàn)(CPU內(nèi)部、系統(tǒng)總線(xiàn),I/O總線(xiàn)),網(wǎng)絡(luò)（機(jī)器內(nèi)部網(wǎng)，LAN，WAN，INTERNET,無(wú)線(xiàn)網(wǎng)）存儲(chǔ)：RAM，ROM，F(xiàn)LASH，硬盤(pán)，光盤(pán)，存儲(chǔ)系統(tǒng)（RAID，NAS，SAN）數(shù)字技術(shù)的三分天下處理：CPU,DSP,ASIC,FP63軟件新定義（可運(yùn)行的）思想和內(nèi)容的數(shù)字化思想：算法、規(guī)律、辦法------程序表達(dá)內(nèi)容：圖形、圖像、數(shù)據(jù)、聲音、文字等歸結(jié)為程序和數(shù)據(jù)軟件的核心:算法(一個(gè)好的算法可以代替大量的硬件:FFT,MPEG,王選)軟件新定義（可運(yùn)行的）思想和內(nèi)容的數(shù)字化64所有的硬件都是相似的，軟件則各有各的不同

各種硬件在數(shù)字域都有相同或相似的內(nèi)臟（只有三個(gè)部分：處理、傳輸、存儲(chǔ)）今后的各種信息工具和設(shè)備外部雖然千變?nèi)f化，內(nèi)部都是一樣的（統(tǒng)一性）軟件是思想和內(nèi)容的數(shù)字化，各個(gè)領(lǐng)域都有自己的軟件，所以是各不相同的真正的價(jià)值體現(xiàn)在軟件，存儲(chǔ)也是如此所有的硬件都是相似的，軟件則各有各的不同

各種硬件在數(shù)字域都65當(dāng)前硬件的發(fā)展規(guī)律當(dāng)前硬件的發(fā)展規(guī)律66硬件發(fā)展的6個(gè)規(guī)律1．

Moore定律：微處理器內(nèi)晶體管數(shù)每十八個(gè)月翻一番；2．

Bell定律：如果保持計(jì)算能力不變，微處理器的價(jià)格每十八個(gè)月減少一半；3．

Gilder定律：未來(lái)25年（1996年與預(yù)言）里，主干網(wǎng)的帶寬將每6個(gè)月增加一倍；4．

Metcalfe定律：網(wǎng)絡(luò)價(jià)值同網(wǎng)絡(luò)用戶(hù)數(shù)的平方成正比。5.半導(dǎo)體存儲(chǔ)器發(fā)展規(guī)律：DRAM的密度每年增加60%，每三年翻四倍。6。硬盤(pán)存儲(chǔ)技術(shù)發(fā)展規(guī)律：硬盤(pán)的密度每年增加約一倍硬件發(fā)展的6個(gè)規(guī)律1．

Moore定律：微處理器內(nèi)晶體管數(shù)67后PC時(shí)代的計(jì)算--普適計(jì)算

PervasiveComputing后PC時(shí)代計(jì)算機(jī)發(fā)展的特點(diǎn)：1.無(wú)所不在的含有智能的小裝置；2.支持服務(wù)的后臺(tái)服務(wù)器和巨型計(jì)算機(jī)后PC時(shí)代的計(jì)算--普適計(jì)算

PervasiveComp68無(wú)所不在的

信息終端無(wú)所不在的

信息終端69對(duì)應(yīng)于后PC時(shí)代兩極分化

的存儲(chǔ)移動(dòng)存儲(chǔ)—瓶裝水的比喻網(wǎng)絡(luò)海量存儲(chǔ)----自來(lái)水的比喻，水庫(kù)對(duì)應(yīng)于后PC時(shí)代兩極分化

的存儲(chǔ)移動(dòng)存儲(chǔ)—瓶裝水的比喻70數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)的技術(shù)發(fā)展新摩爾定律(容量)存儲(chǔ)系統(tǒng)是可靠性\可用性要求最高的部分(安全)最需加強(qiáng)的性能瓶頸(性能)技術(shù)發(fā)展的總體思路新的技術(shù)與發(fā)展方向數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)的技術(shù)發(fā)展新摩爾定律(容量)71新摩爾定理從現(xiàn)在起，每18個(gè)月,新增的存儲(chǔ)量等于有史以來(lái)存儲(chǔ)量之和!

———1998年圖靈獎(jiǎng)獲得者JimGray新摩爾定理從現(xiàn)在起，每18個(gè)月,新增的存儲(chǔ)量等于有史以來(lái)存儲(chǔ)72WirelessOnlineVideoE-CommerceCustomerMgmt.DATADataAnalysisEnterprise

ApplicationsClient/Server70’s 80’s 90’s 00’s 10’sBasic

AccountingExplosioninDataVolumes數(shù)據(jù)信息爆炸式增長(zhǎng)WirelessE-CommerceDATADa73第一爆發(fā)點(diǎn)：?jiǎn)螜C(jī)多媒體第二爆發(fā)點(diǎn)：Internet第三爆發(fā)點(diǎn):寬帶第四爆發(fā)點(diǎn)：空間影像和虛擬現(xiàn)實(shí)普遍應(yīng)用

第一爆發(fā)點(diǎn)：?jiǎn)螜C(jī)多媒體74空間影像空間影像75另一種模式：不斷的增長(zhǎng)即使處理、傳輸能力固定不變，隨著數(shù)據(jù)不斷產(chǎn)生，存儲(chǔ)能力也需要?jiǎng)討B(tài)單調(diào)地增加。（水泵、水管、水桶的比喻）處理和傳輸速度越高，容量的增加的梯度就越高，這就是存儲(chǔ)系統(tǒng)的不斷擴(kuò)展特性。結(jié)論：無(wú)限的容量需求和動(dòng)態(tài)擴(kuò)展需求另一種模式：不斷的增長(zhǎng)即使處理、傳輸能力固定不變，隨著數(shù)據(jù)不76數(shù)據(jù)物理安全：存儲(chǔ)最重要處理部件、傳輸部件損壞：損失有限，更換可恢復(fù)存儲(chǔ)部件損壞：數(shù)據(jù)丟失！巨大的損失！兩個(gè)親身經(jīng)歷的例子：同濟(jì)醫(yī)院信息系統(tǒng)，廣東石龍醫(yī)院火災(zāi)建筑行業(yè)安全系數(shù)，80%的信息系統(tǒng)沒(méi)有安全系數(shù)數(shù)據(jù)物理安全：存儲(chǔ)最重要處理部件、傳輸部件損壞：77數(shù)據(jù)是最寶貴的財(cái)富對(duì)很多領(lǐng)域，數(shù)據(jù)是比硬件設(shè)備寶貴得多的資源:銀行、電信、保險(xiǎn)、電子商務(wù)、網(wǎng)站、企業(yè)信息………

信息安全（數(shù)據(jù)備份，災(zāi)難恢復(fù)）數(shù)據(jù)是最寶貴的財(cái)富對(duì)很多領(lǐng)域，數(shù)據(jù)是比硬件設(shè)備寶貴得多的資源78三種級(jí)別的可用性1.數(shù)據(jù)不丟失（最起碼的要求）2.系統(tǒng)不停機(jī)（7×24服務(wù)的保障）3.性能不下降（優(yōu)質(zhì)服務(wù)的保障）基本技術(shù)：冗余、備份三種級(jí)別的可用性1.數(shù)據(jù)不丟失（最起碼的要求）79性能：瓶頸的轉(zhuǎn)移應(yīng)用的轉(zhuǎn)移CPU瓶頸70年代90年代網(wǎng)絡(luò)瓶頸80年代內(nèi)存瓶頸00年代海量存儲(chǔ)瓶頸共享處理機(jī)共享存儲(chǔ)器里的數(shù)據(jù)Makethecommoncasefast!性能：瓶頸的轉(zhuǎn)移應(yīng)用的轉(zhuǎn)移CPU瓶頸70年代90年代網(wǎng)絡(luò)80NetworkNetwork81信息存儲(chǔ)系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展思路

（處理與存儲(chǔ)的對(duì)比）單處理器---多處理器---多計(jì)算機(jī)----網(wǎng)格硬盤(pán)-------陣列-------存儲(chǔ)網(wǎng)-----數(shù)據(jù)網(wǎng)格由軟件和硬件共同實(shí)現(xiàn)信息存儲(chǔ)系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展思路

（處理與存儲(chǔ)的對(duì)比）單處理器--82單個(gè)硬盤(pán)的技術(shù)進(jìn)展的進(jìn)展硬盤(pán)是最重要的大容量存儲(chǔ)設(shè)備，50年代由IBM發(fā)明以來(lái)容量增加了10，000倍，到目前為止，還沒(méi)有找到能與之競(jìng)爭(zhēng)的對(duì)手最近的密度超過(guò)100Gb/in2，主要技術(shù)：超低飛行磁頭10nm，加釕超穩(wěn)定介質(zhì)，光磁混合紀(jì)錄，垂直磁記錄單個(gè)硬盤(pán)的技術(shù)進(jìn)展的進(jìn)展硬盤(pán)是最重要的大容量存儲(chǔ)設(shè)備，50年83硬盤(pán)的進(jìn)展-密、快、小、廉硬盤(pán)的進(jìn)展-密、快、小、廉84微硬盤(pán)

Microdrive應(yīng)用領(lǐng)域移動(dòng)計(jì)算數(shù)碼相機(jī)、數(shù)碼攝像機(jī)微硬盤(pán)

85磁盤(pán)陣列（多個(gè)硬盤(pán)）容量、速度、可用性磁盤(pán)陣列容量、速度、可用性86網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)的核心設(shè)備—

磁盤(pán)陣列（RAID)

高性能服務(wù)器的必須配置，高可用性是構(gòu)成更大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)的基本單元市場(chǎng)量巨大高\(yùn)中端:由世界著名品牌壟斷低端:由臺(tái)灣品牌占領(lǐng)我國(guó)目前沒(méi)有自己核心技術(shù)的產(chǎn)品東湖存儲(chǔ)開(kāi)發(fā)出第一個(gè)具有商業(yè)價(jià)值的磁盤(pán)陣列核心控制器軟件網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)的核心設(shè)備—

磁盤(pán)陣列（RAID)

高性能服務(wù)器的必87StorageAreaNetworks

（SAN）存域網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖StorageAreaNetworks

（SAN）存域網(wǎng)88系統(tǒng)結(jié)構(gòu)必須和軟件相配合存儲(chǔ)虛擬化軟件（單一邏輯映像）存儲(chǔ)資源管理軟件（容量、級(jí)別，性能）存儲(chǔ)備份、數(shù)據(jù)遷移軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)必須和軟件相配合存儲(chǔ)虛擬化軟件（單一邏輯映像）89東湖存儲(chǔ)的研發(fā)策略背景:IT業(yè)的三次浪潮:第一次:PC浪潮

世界出了Intel,Microsoft,Compaq,Dell中國(guó)出了聯(lián)想\浪潮…第二次:網(wǎng)絡(luò)浪潮世界出了Cisco,3COM中國(guó)出了華為\中興…