除了尋找梅森素數,分布式技術還能做這些!

2020-12-05 雲哥特

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公元前300多年，古希臘數學家歐幾裡得開啟了研究2p－1這類素數的先河，隨後也吸引了眾多歐洲數學家們的研究興趣。其中有一位叫馬林·梅森的法國人，因其最早系統而深入的研究2p－1（其中指數p是素數），人們為了紀念他，將這類數統稱為「梅森數」。此後的2300多年截止至今，人類也只發現了51個梅森素數，由此可見梅森素數的探尋之艱難。

在人工計算的兩千餘年歷史長河裡，很多數學家們費盡周折也只找到了12個梅森素數。直到1996年初，一位美國的程序設計師喬治·沃特曼編制了一個名為Prime95的梅森素數計算程序，並把它公開在網上供廣大數學愛好者免費使用，之後便演變成為著名的 「網際網路梅森素數大搜索」（GIMPS）項目。截止到2018年12月7日，GIMPS項目在短短的22年時間裡就幫助人們找到了17個梅森素數。可見，GIMPS不僅激發了人們對梅森素數尋找的熱情，作為全世界第一個基於網際網路的分布式計算項目，它也充分證明了分布式技術對於人類發展的重大意義。

分布式應用除了在GIMPS項目中致力於尋找最大的梅森素數之外，還在其他領域中發揮著巨大的作用，例如： RC-72（密碼破解）系統、尋找對抗癌症的有效藥物、SETI@home在家尋找外星文明等等。分布式計算的本質是利用眾多計算機空閒的CPU、內存、IO等能力來解決大型計算問題，可以說如果沒有分布式就沒有雲計算的當今發展。那麼在雲計算實踐中，分布式技術究竟發揮了哪些功力？在具體的雲產品上，UCloud又是如何利用分布式技術打造高性能、穩定、安全的雲服務？5月28日UCloud用戶大會暨Think in Cloud 2019（北京站）技術專場B將從存儲、網絡、資料庫、安全四個方面來揭曉分布式雲計算實踐的技術原理、應用場景和具體案例。

議題一：雲計算基礎組件-RSSD塊存儲的應用場景和技術詳解

分布式技術在雲存儲的應用上主要包括塊存儲、對象存儲和文件存儲，UCloud塊存儲產品雲硬碟除了SATA普通雲盤和SSD雲盤，還有即將推出的RSSD雲盤三種類型。雲硬碟可以為雲主機提供高可用、高可靠、持久化的數據塊級隨機存儲，因此其性能和數據可靠性尤為重要。面對底層硬體的快速迭代，一方面磁碟速度越來越快、另一方面網絡接口也發生巨大的變化，分布式塊存儲該如何突破軟體技術層的瓶頸，來實現120萬IOPS的最佳性能？

在過去一年裡UCloud重新設計了雲盤的底層架構，提升了普通雲盤的性能，並支持了NVME高性能存儲。在升級的過程中，UCloud運用了哪些技術手段來實現新架構的在線遷移？又是如何充分壓榨底層硬體性能來打造高性能低延遲的存儲引擎？UCloud技術總監彭晶鑫將針對以上問題進一步講解塊存儲的前世今生以及RSSD在雲計算平臺的技術實踐和應用場景。

議題二：UDB-靈活可用的資料庫服務實踐

傳統的分布式資料庫可以簡單抽象兩層，第一層是SQL層，第二層是Storage，SQL層的典型實現是基於分布式存儲，這種方案可以兼容各種協議，無限擴容，不存在分布式事務和分布式Join問題，但其缺點也很明顯，SQL層存在多節點緩存一致性和分布式鎖的問題；Storage層最典型的實現是基於Sharding架構，該架構下也可以進行無限擴容，但協議無法100%兼容，存在分布式事務和分布式Join難題。

想要解決這些問題，必須改變傳統的分布式資料庫思維，才能解決雲資料庫容量、性能、性價比、兼容性的四大痛點。UCloud技術總監羅成對將從企業業務快速發展過程中遇到的共性問題出發，全面闡述UDB在產品和技術上的「不變」、「變」與「可變」，同時從具體的應用場景和案例介紹UDB是如何集技術、產品、服務三位一體來解決用戶實際業務中遇到的疑難雜症。

議題三：公有雲IPv6網絡的應用落地

UCloud對於IPv6技術從探索預研到實際落地的過程中，做了很多網絡基礎設施的改造工作，但也遇到很多前所未有的挑戰，最重要的是還要保障在不影響用戶現有業務的同時，讓用戶的業務平滑遷移至IPv6。

2018年上半年UCloud開始研發公網入口的IPv6轉換，現已成功推出了免費的UCloud公網入口IPv6轉換服務，且已成功用於雲主機、EIP、負載均衡、容器集群、堡壘機等產品。該產品是通過何種技術實現IPv6一鍵轉化功能的？其中涉及的分布式外網網關，如何做到高可用、高性能、高精確度的帶寬控制？分布式防火牆的設計要點又是什麼？UCloud高級技術總監徐亮將針對這些問題詳細介紹IPv6外網接入方案和具體技術實現。

議題四：Anycast彈性IP—全球視角下的公網加速與安全方案

企業布局海外業務往往面臨著國際鏈路的擁塞不穩定、公網抖動帶來的高延時以及源源不斷的網絡攻擊等問題。針對海外用戶的網絡安全問題，在所有的海外節點部署了本地流量清洗設備來提供基本防禦。而對於較大規模的網絡攻擊，UCloud利用Anycast 的分布式流量調度技術來統一調度各個機房的清洗能力，在不增加延遲的情況下抵禦DDOS攻擊。

針對海外延時問題，UCloud利用全球BGP的宣告能力、覆蓋全球的十餘個海外節點以及節點間的專線資源，通過AnycastEIP實現了全球網絡加速、減少了公網抖動帶來的延時問題。

通常在企業網絡環境中，Anycast技術比較少見，它主要應用於大範圍的DNS部署、CDN數據緩存、數據中心等。那麼在全球公網環境下，UCloud是如何利用Anycast技術來實現全球網絡加速和DDOS攻擊防範？UCloud產品總監馮業浩將從Anycast的概念、核心場景、使用案例以及架構原理等多方面進行揭秘。

相關焦點

  • 人民日報:尋找梅森素數
    梅森素數是數論研究的一項重要內容，也是當今科學探索的熱點和難點之一。目前，世界上有180多個國家和地區近27萬人，參加一個名為「網際網路梅森素數大搜索」（GIMPS）的國際合作項目，並動用超過70萬臺計算機聯網來尋找梅森素數。因此，僅從人力、物力方面來說，梅森素數已足夠火爆。 　　素數是在大於1的整數中只能被1和其自身整除的數。
  • 梅森素數
    梅森還是法蘭西學院的奠基人，為科學事業做了很多有益的工作，被選為 「100位在世界科學史上有重要地位的科學家」 之一梅森素數是數論研究中的一項重要內容，自古希臘時代起人們就開始了對梅森素數的探索。由於這種素數具有著獨特的性質（比方說和完全數密切相關）和無窮的魅力，千百年來一直吸引著眾多數學家（包括歐幾裡得、費馬、歐拉等）和無數的數學愛好者對它進行探究。
  • 尋找梅森素數(科技大觀)
    梅森素數是數論研究的一項重要內容，也是當今科學探索的熱點和難點之一。目前，世界上有180多個國家和地區近27萬人，參加一個名為「網際網路梅森素數大搜索」（GIMPS）的國際合作項目，並動用超過70萬臺計算機聯網來尋找梅森素數。因此，僅從人力、物力方面來說，梅森素數已足夠火爆。
  • 【數學發現】第50個梅森素數get!
    最小的一個是3，然後是7、31、127……關於梅森素數是否有無窮多個、如何分布，一直都是數學史上的超級謎題。在此之前，人們總共發現了49個梅森素數，而從1997年至今，所有新的梅森素數都是由網際網路梅森素數大搜索(GIMPS)分布式計算項目發現的，此前已陸續發現15個。
  • 梅森素數異常火爆 它有什麼實際應用?
    17世紀的法國數學家、法蘭西科學院的奠基人馬林·梅森(Marin Mersenne)對「2^P-1」型的素數做過較為系統且深入的探究。為了紀念他，數學界就將這種素數稱為「梅森素數」。迄今為止，人類僅發現48個梅森素數。這種素數稀奇而迷人，故被人們稱為「數海明珠」。
  • 梅森素數異常火爆!它有什麼實際應用?
    17世紀的法國數學家、法蘭西科學院的奠基人馬林·梅森(Marin Mersenne)對「2^P-1」型的素數做過較為系統且深入的探究。為了紀念他，數學界就將這種素數稱為「梅森素數」。迄今為止，人類僅發現48個梅森素數。這種素數稀奇而迷人，故被人們稱為「數海明珠」。
  • 梅森素數當今異常火爆!為何人們對它如此著魔?
    分布式計算技術的出現使梅森素數的尋找工作如虎添翼。1996年初，美國數學家、程序設計師喬治•沃特曼編寫了一個尋找梅森素數的計算程序，並把它放在網上供數學家和業餘數學愛好者免費使用;它就是舉世聞名的GIMPS項目，也是世界上第一個基於網際網路的分布式計算項目。
  • 科學探索:尋找梅森素數 至今僅找到47個
    梅森素數是數論研究的一項重要內容，也是當今科學探索的熱點和難點之一。目前，世界上有180多個國家和地區近27萬人，參加一個名為「網際網路梅森素數大搜索」（GIMPS）的國際合作項目，並動用超過70萬臺計算機聯網來尋找梅森素數。因此，僅從人力、物力方面來說，梅森素數已足夠火爆。　　素數是在大於1的整數中只能被1和其自身整除的數。
  • 梅森素數:千年不休的探尋之旅
    數學研究的深入更重於計算能力的提升，在搜尋梅森素數的同時，對梅森素數的分布規律的研究也在進行著，英、法、印、美、德等國的數學家都曾分別給出過關於梅森素數分布規律的猜測，但這些猜測都以近似表達式給出，而與實際情況的接近程度均難如人意。中國數學家和語言學家周海中則是這方面研究的領先者，他運用聯繫觀察法和不完全歸納法，於1992年首先給出了梅森素數分布的精確表達式。
  • 第50個梅森素數被發現!素數作用竟然這麼大,證明你是學霸還是學渣的時刻到了!
    它也是人類發現的第50個梅森素數。這是1月初網際網路梅森素數大搜索（GIMPS）項目宣布的。        「大素數的應用，主要是網絡密碼。」中科院數學與系統科學院研究員賈朝華說，上網都要用大素數為基礎的RSA等密碼算法。    RSA利用素數，創建「內外有別的密碼本」。
  • 梅森素數為什麼這麼重要?
    另外，探究梅森素數的重要性質——分布規律似乎比尋找新的梅森素數更為困難。中國數學家和語言學家周海中在這方面取得了重大突破；以他的姓氏命名的「周氏猜測」敘述了梅森素數的分布狀況，並給出了精確表達式。網格計算的出現使梅森素數的尋找工作如虎添翼
  • 數海明珠:梅森素數
    例如，享有「數學英雄」美譽的瑞士數學家及物理學家歐拉1772年在雙目失明的情況下，以頑強毅力靠心算證明了2^31-1（即2147483647）是第8個梅森素數；該素數有10位，堪稱當時世界上已知的最大素數。在「手算筆錄年代」，人們歷盡艱辛，共計才找到12個梅森素數。而電子計算機的出現，尤其是網格計算時代的到來，大大加快了梅森素數探究步伐。
  • 梅森素數，數學寶山上的鑽石
    為了激勵人們尋找梅森素數和促進網格計算發展，總部設在美國的電子前沿基金會(EFF)於1999年設立了專項獎金懸賞梅森素數的發現者。它規定向第一個通過GIMPS項目找到超過100萬位數的個人或機構頒發5萬美元；後面的獎金依次為：超過1000萬位數，10萬美元；超過1億位數，15萬美元；超過10億位數，25萬美元。
  • 梅森素數探究的一些奇聞趣事
    靈機一動見曙光梅森素數的分布時疏時密、極不規則，另外人們尚未知梅森素數是否有無窮多個，因此探究梅森素數的重要性質——分布規律似乎比尋找新的梅森素數更為困難。而計算機的誕生，尤其是網格技術的出現，加速了梅森素數探究的進程。1996年，美國數學家、程序設計師沃特曼編制了一個梅森素數計算程序，把它放在網頁上供數學家和業餘數學愛好者免費使用。它就是舉世聞名的GIMPS項目。該項目採取網格計算的方式，並利用大量普通計算機的閒置處理能力來獲得相當於超級計算機的運算能力。
  • 梅森素數:數學海洋中的璀璨明珠
    為與美國較量，英國原子能技術權威機構——哈威爾實驗室專門成立了一個研究小組來尋找更大的梅森素數。他們用了兩年時間，花了12萬英鎊的經費，於1992年3月25日找到了新的梅森素數Ｍ756839。不過，1994年1月14日，史洛溫斯基等人為美國再次奪回發現「已知最大素數」的桂冠——這一素數是Ｍ859433。
  • 梅森素數為何重要?40多萬臺計算機聯網「搜捕」
    梅森素數的價值　　別以為尋找梅森素數只是數學家們的消遣和遊戲，梅森素數在當代具有十分豐富的理論意義和實用價值。它是發現已知最大素數的最有效途徑，它的探究推動了數學皇后——數論的研究，促進了計算技術、程序設計技術、密碼技術、網格技術的發展以及快速傅立葉變換的應用。另外，梅森素數的探究方法還可用來測試計算機硬體運算是否正確。
  • 數學珍寶梅森素數:迄今人類僅發現47個
    後來史洛溫斯基還獨自發現了6個梅森素數，因而被人們譽為「素數大王」。人們在尋找梅森素數的同時，對它的重要性質——分布規律的研究也一直在進行著。從已發現的梅森素數來看，它在正整數中的分布時疏時密、極不規則，因此研究梅森素數的分布規律似乎比尋找新的梅森素數更為困難。
  • 第51個梅森素數被成功發現!
    為了紀念他，數學界就把2^P-1型素數稱為「梅森素數」。2300多年來，人類僅發現51個梅森素數。這種素數稀奇而迷人，故被人們稱為「數學領域的璀璨瑰寶」。梅森素數貌似簡單，但當指數P值較大時，它的探究不僅需要高深的理論和純熟的技巧，還需要進行艱苦的計算。
  • 找到那個新的「梅森素數」獎你十萬美元
    中國日報網環球在線消息：據西班牙《科學發現》雜誌10月號報導，自從去年9月美國數學家庫珀領導的研究小組發現迄今已知的最大梅森素數232582657－1以來，全球掀起了尋找梅森素數的新一輪熱潮。為與美國較量，英國原子能技術權威機構——哈威爾實驗室專門成立了一個研究小組來尋找更大的梅森素數。他們用了兩年時間，花了12萬英鎊的經費，於1992年3月25日找到了新的梅森素數M756839。
  • 全球興起了探尋梅森素數的新一輪熱潮
    據路透社近日報導，到目前為止，世界上有150多個國家和地區超過10萬人參加一個名為「網際網路梅森素數大搜索」（GIMPS）的國際項目，並動用26萬多臺計算機來進行大規模的網格計算，以尋找新的梅森素數。特別值得一提的是，中國數學家和語言學家周海中經過多年的研究，於1992年首先給出了梅森素數分布的準確表達式，為人們探尋梅森素數提供了方便；後來這一成果被國際上命名為「周氏猜測」。網格這一嶄新技術的出現使梅森素數的探尋如虎添翼。1996年初美國數學家及程序設計師沃特曼編制了一個梅森素數計算程序，並把它放在網頁上供數學家和數學愛好者免費使用；這就是著名的GIMPS項目。