19、并行、分布式系统与云计算网络的发展与挑战

并行、分布式系统与云计算网络的发展与挑战

1. 大规模分布式系统的脆弱性

大规模分布式系统存在诸多脆弱性。以 Google 的 Bigtable 为例，许多旨在防范网络分区和故障停止的分布式协议，在应对因规模导致的故障时显得力不从心。在大规模系统中，内存和网络损坏、长时间且不对称的网络分区、系统无响应以及较大的时钟偏差等问题出现的频率增加，并且它们相互影响，极大地影响了整个系统的可用性。

2. 扩展的多维度影响

扩展不仅仅体现在组件数量上，空间因素也起着重要作用。当组件系统在小范围内集群时，通信延迟较小，这有利于实现高效的全局决策算法，如共识算法。然而，当云服务提供商的数据中心分布在较大地理区域时，事务性数据库系统对于大多数面向在线事务的系统用处不大，因此需要在计算生态系统中引入新型数据存储。

3. 社会层面扩展对系统的影响

社会层面的扩展意味着服务被大量人群使用，或者成为基础设施的关键要素。互联网通信就是一个很好的例子，它充分展示了社会层面扩展如何影响系统复杂性。支持该服务的基础设施必须具备高度可用性，但为了保证冗余和一致性所采取的措施会增加系统的复杂性。同时，服务的普及要求以简单直观的方式访问基础设施，这又进一步增加了系统的复杂性，因为需要向不太了解技术的普通用户隐藏复杂的机制。此外，由于人们希望设计出功耗高效、界面简单且功能丰富的无线设备，无线系统的脆弱性也在增加，而许多智能手机和平板电脑用户并未充分意识到无线通信的安全风险。

4. 现代计算机发展的重要理论与事件

• 理论基础 ：20 世纪 30 年代有两个理论发展对现代计算机的发展至