兼容ARM9的软核处理器设计(首本在FPGA上实现兼容ARM9指令集处理器设计的书)

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         这是一本描述如何使用硬件描述语言Verilog进行FPGA设计的参考书。按照本书的指导,读者可以设计一个32位的RISC架构处理器—兼容市面上流行的ARM9微处理器。读者在完成RTL编程后,可以在购买的FPGA开发板上运行ARM9兼容的嵌入式程序。
  使用Verilog HDL进行编程到底属于硬件设计还是软件设计?这是一个很难回答的问题。它处于传统的硬件设计和软件设计的交叉点:描述的对象是硬件,但采用的方法和软件设计类似。市面上充斥着各种介绍Verilog HDL设计的书,但都是以介绍Verilog HDL的语法为主,兼而给出一些简单逻辑的Verilog RTL描述。但没有一本书介绍如何使用这种精简的语言进行成熟作品的设计,本书填补了这方面的空白。
  一个成功的RTL设计将是价值连城的,譬如ARM公司的系列处理器内核,它们都是采用Verilog等硬件描述语言进行描述设计的,用户如果想使用这些处理器内核,将需要付出昂贵的授权费用。正因为设计出成熟的RTL作品非常难,因此很多书籍对此回避,或者大而化之。好比我们在市面上看到的旅游指南书,都是连篇累牍地介绍该国的地理概貌、风土人情,以及各种介绍数据;但是这样的书籍并不受读者欢迎,而那些由旅游者介绍的各种攻略,由于有旅游者的现身说法,使人读了以后有种身临其境的感觉,受到了读者的热捧。本书尝试做一个Verilog RTL设计攻略的尝试,以流行的RISC处理器为目标,向读者传授编写Verilog程序的第一手的经验和体会。
  正因为设计出成熟的RTL程序比较难,很多公司的诸位同仁虽然口头上大力宣扬“创新”的重要性,同他交谈简直是口不离“创新”,言不离“变化”,但如果真的要他稍微改改样儿,则反而会认为非常不稳妥。指原因很简单,所谓创新,所谓变化,初期总是不稳定的,总是没有受到时间检验的,能够直接“盈利”的项目是不会稍稍“改样”来做检验创新的实验品的。于是,我们的创新要成长为众人接受的稳态的变化,需要走很长很长的一段路。幸而,在FPGA设计上,可以接受这种创新、这种变化。因为FPGA是可以不断重复可编程的,如同我们练习毛笔字的那种蘸水写的字帖,练完后,等字迹一干,下次再练不受任何影响。也就是说,读者只需要一块FPGA开发板,加上掌握了一定的Verilog RTL设计技巧,你也就和进行最高端的处理器设计的公司,比如ARM、MIPS等公司站在同一条起跑线上,他们能做的,你也能做。
  处理器设计在我们眼里之所以是那么高不可攀,原因就在于这只是为少数公司所掌握的,并不是为大众所能够掌握的技能。对于RISC处理器,我们都知道三级流水线、五级流水线,但都没有一个生动的例子来显示这三级流水线是如何工作的,是如何协调数据、指令的关系。也许有这样的开源的32位的RISC处理器设计,但都非常复杂,读者要弄懂它们,要花费大量的工夫。而且,市面上最主流的处理器是ARM公司推出的一系列RISC处理器,读者对它们的架构与指令集都有所了解。基于此,作者针对ARM9的指令集与架构,介绍Verilog RTL设计,以便读者了解处理器设计的架构,能够在FPGA上真正运行一个32位的RISC处理器。
  对于FPGA设计,最重要的是能够在开发板中运行起来。开源的32位RISC处理器开发出来了,它最大的功效是能够帮助FPGA设计者在实际中应用,而不是成为一个展览品,供大家解剖学习。对于本书开发的兼容ARM9微处理器,全部的Verilog RTL描述只有不到1800行代码,存放在一个文件当中。FPGA设计者只需明白设计的I/O接口,即可例化在设计者的设计当中,可以最大化地方便设计者。同时,由于ARM9的开发工具众多,相关的嵌入式软件设计人员也占据了主流,因此,在嵌入式软件资源方面,兼容ARM9处理器的应用会受到这些因素支持。读者在本书中得到了兼容ARM9处理器的Verilog RTL设计后,可以在网络资源以及从事嵌入式软件开发的朋友中得到支持,以在FPGA设计应用中,真正实现完全自我掌握的SoC设计。
  长久以来,我国的处理器设计水平落后于欧美国家。虽然龙芯在基于MIPS的架构上有所突破,但在更加流行的ARM架构上鲜有建树。众所周知,以Intel为代表的CISC处理器设计所采用的技术高深,设计过程复杂,在后面的追赶者望尘莫及。有些人在看到Intel的高科技设计水平后,自叹弗如,于是对其他人在处理器上的追赶嗤之以鼻。这就好比看见西方人吃西餐礼节繁琐、堂而皇之,于是自惭形秽,觉得还不如不吃饭了。殊不知吃饭不仅有西餐的吃法,而且还有快餐式的KFC、麦当劳式的吃法。ARM和MIPS就好比饮食界的肯德基与麦当劳。他们为业界提供了RISC架构的处理器,这些处理器都是采用硬件可综合语言编写而成的,易于其他芯片设计公司集成。这种设计方式生产简便、灵活快速,深受其他芯片设计公司欢迎。这就好比快餐式的做法,业界一致摒弃了Intel这种西餐式的吃法。读者如果有志于在处理器设计方面进行突破,那么掌握Verilog RTL的设计技巧,对处理器进行钻研,一定会有所拓展。
  本书以Verilog RTL设计为核心,从第1章建立Verilog RTL设计模型开始,到最后一章能够对Linux操作系统进行仿真。读者通过本书可以切实掌握到基于ARM9的数字电路设计流程,并能够利用成熟的MCU软件设计工具生成BIN文件,通过BIN文件和一个只有1800行代码的兼容ARM9处理器内核,读者能够快速完成FPGA设计。
  第1章的主要目的是建立Verilog RTL设计的模型。我们知道,进行Verilog RTL设计,必须先具有基本的硬件思维,使得在编写软件式的Verilog代码时,能够时时刻刻警惕自己写的每一行代码都会对应着实体逻辑。这一章会对数字电路的基本模型进行梳理,在这个基础上,我们才能进行复杂逻辑的组织与设计。
  第2章基于第1章建立的基本模型,采用硬件模型,使用Verilog语言进行基本的电路设计。首先,分析了Verilog这种硬件描述语言的语言特点。它是一种非常类似C的编程语言。针对RTL设计,它只有寥寥的几种格式。正如我们手机上的笔画输入法,正是这三四种格式,经过组合变换,可以写出各种各样复杂的逻辑。在掌握了Verilog RTL的语言特点后,这一章将带领读者进行串口通信的设计。串口通信涉及串行收发数据,是硬件设计中离不开的调试接口。通过该章建立的设计理念,只需寥寥几十行代码就可以设计一个高效的Verilog RTL程序。
  第3章介绍了Modelsim仿真。Verilog RTL设计第一步的检验是进行仿真。该章建立了仿真的基本流程。读者可以通过编写task函数来定制激励,比如在对UART串口进行仿真时,可以通过一个task函数把并行数据串行发送到RTL设计的输入端口上。
  第4章介绍了FPGA及FPGA开发板。FPGA是一种奇妙的芯片,它可以模拟各种数字电路的功能—只要我们按照RTL的规则编写了数字电路,FPGA就能很快成为这种功能的芯片。单独的FPGA就如同人的大脑,但如果离开了手臂、腿脚以及眼耳鼻舌等,那再聪明的大脑也不会有所作为。以FPGA为核心的FPGA开发板就如同人脑和人身体结合在一起一样,在我们编写的程序的指导下,FPGA开发板可以实现各种特定的功能。但如果再进一步,把32位的RISC处理器放置于FPGA内部,那么我们指挥“FPGA”的效率就会进一步提高。该章除了对FPGA和FPGA开发板介绍以外,还通过具体的串口通信例子,零实践指导读者对FPGA开发板进行了解。
  第5章着重介绍了ARM9TDMI这种曾经风靡一时,现在仍发挥着巨大作用的处理器架构。ARM9的嵌入式开发人员应该对ARM9的编程模型了如指掌,特别是系统设计工程师,必须熟悉汇编级的应用,才能对系统进行调试。该章将从设计的角度对微处理器的中断和指令集进行解读。我们看到的介绍ARM9的指令集都是从一条条的汇编指令的角度入手的,但是本书通过指令集的各种指令的结构把它们总结成了20类指令。于是,对第6章提出了一个课题:如何在一个.v文件内实现20条指令和7种中断。
  第6章是本书的核心,它将结合之前章节讲述的知识点,共同呈现出这只有1800行的ARM9微处理器代码。从RTL的角度看,它是由一条条关于寄存器和组合逻辑的描述组成的;从ARM9的编程模型的角度看,它必须实现ARM9架构的20条指令和7种中断;从处理器流水线的角度来看,它必须在三级执行、五级执行之间进行折中;从FPGA执行的角度来看,它必须适应FPGA的结构,在时序和面积之间折中。可以说,Verilog RTL编程就如同带着镣铐的舞蹈,在受到种种约束的情况下,还要跳出优美的舞蹈。该章将以简为纲,尽量把复杂的东西通过简洁的描述呈现给读者。让读者不仅能够理解它,而且在使用时,也能够很轻易地融入到自己的设计中。
  第7章介绍了兼容ARM9处理器内核运行的第一个程序—Hello World。在学习C语言时,学习的第一个程序就是输出Hello World。在做好了一个兼容ARM9的处理器设计后,最美妙的事莫过于在开发板中通过串口同样通过C语言描述输出Hello World。现在看看我们具有的元素:FPGA开发板、串口、处理器内核,只要我们通过ARM公司自家流行的RealView MDK以任意一款流行的ARM9 MCU为原型,就可以编写出BIN文件。这些BIN文件在例化入FPGA内的ROM后,它就从死的状态变成活跃的了。我们将看到,这些代码指挥FPGA通过串口输出任何字符串。这一简单的例子将使大家享受到SoC设计带来的乐趣,在以后的FPGA设计中可以尽量使用处理器来简化繁琐的设计流程。
  第8章介绍了兼容ARM9处理器内核性能测试—Dhrystone Benchmark。我们知道了处理器的功效,但还不知道这款兼容ARM9的微处理器内核的性能如何。本章将延续第7章的SoC设计流程,对这款处理器内核进行体检,以便获得关于它的第一手资料。经过该章的测试后,我们发现,这款兼容处理器内核可以达到1.2 DMIPS/MHz。
  第9章介绍了uClinux仿真—结合SkyEye,启动不带MMU的操作系统。有了FPGA和处理器内核的结合,本书将具有另外一个主旨,那就是把操作系统引入设计当中。SkyEye作为一款软件模拟处理器的工具,它可以作为我们这款内核的标尺,衡量它运行现代流行操作系统的能力。操作系统虽然复杂,但我们同样可以通过编写一个简单的testbench的方式,结合1800行代码构成的处理器内核,让这款操作系统也能在Modelsim中运行。经过仿真,可以看到,它可以输出同SkyEye同样的log信息。硬件工程师通过该章同样可以了解到MCU的构成。
  第10章介绍了Linux操作系统—结合mini2440开发板,启动带MMU的嵌入式操作系统。在该章中,读者可以看到开发ARM9兼容处理器内核的优势:它能够得到的帮助实在是太多了。我们不仅有软件模拟器,而且还有市面上极为流行的ARM9开发板。通过开发板,我们可以看到Linux操作系统启动起来,现在,通过编写一个tb文件,我们同样能够在Modelsim中再现ARM9处理器是如何启动Linux操作系统的。本书不同于其他只是介绍性质的书籍,通过实际的仿真步骤,我们能够清晰地理解Linux操作系统是如何与处理器内核结合在一起的。
  最后,本书附录提供了带有注释的兼容ARM9处理器内核的Verilog RTL描述。读者可以在这1800行的代码中体会Verilog RTL编程的巧妙之处,以便融会贯通,应用在自己的设计当中。如果能够在设计中应用这款处理器内核,那将是笔者最大的欣慰。

(6个打分, 平均:4.17 / 5)

弯曲评论荣誉推荐:李先静 。《系统程序员成长计划》

(11个打分, 平均:4.55 / 5)

处理器——半导体巅峰,纵横四十年

《大话处理器》序三 处理器——半导体巅峰,纵横四十年


处理器,这个半导体科技的最前沿,在过去40年的信息化浪潮中充当了发动机的核心角色。它是如此高贵、而又如此普及,各国政府争相投资,普通家庭却人人拥有;它是如此流行、而又如此神秘,不只工程师们在苦苦探索、寻微知著,就连业余的发烧友们也都对它津津乐道、魂牵梦绕。

木杨兄弟是一位热情而又执着的DSP领域工程师,多年的工作,让他在DSP领域驾轻就熟。在他自由翱翔后,不肯专美,利用自己的专业背景和业余时间,试图把复杂、专业的处理器技术通俗化,与大家分享,正所谓“独乐乐不如众乐乐”,真有侠客之风也。

本书的主人翁——处理器,自发明之初至今已有40多年的历史了,相比浩瀚的宇宙,它是何其短暂,却又是如此的丰富多彩,可以说,处理器的发展,印证着人类信息社会飞速发展的轨迹。

在进入CPU时代前,是计算机从发明到大发展的计算机时代,包含机械计算机、电动计算机、电子管计算机、晶体管计算机等几个时代。计算机时代是一个属于IBM的光辉时代,也标志着人类进入电脑逐步解放人脑的智能时代。在这段时期内,有老沃森在40年代轻掷百万美金给一个陌生年轻人研制继电器计算机Mark 1的故事,也有小沃森浪子回头接棒IBM的故事。小沃森50年代初带领IBM耗资千万研制电子管、磁带等组成的大型机IBM701, 在40、50年代那个满地都是计算机公司的时代,统一了行业,奠定了IBM在这个时代的王者地位,正式让IBM从机械制表机行业转型成为一家计算机公司。随着肖克利发明晶体管,集成电路也在仙童公司发明出来,小沃森又在60年代耗资50亿,研制集成电路组成的360全系列兼容型大、中、小系列计算机,5年内卖出了3万多台,创造了历史(一台卖几百万美金呀!)。在这个时代还有以mini裙得名的mini小型计算机DEC公司,巨型机天才Cray教授创办的三家Cray系巨型机公司,还有华人的骄傲王安电脑公司等等,这是一个群星闪耀、充满传说的时代。

在CPU的时代来临之前,计算功能分布在各种机械或者离散电路中,集成电路最后才诞生,尚没有形成一个高集成度、涵盖所有计算功能的部件,而CPU行业的老大和发起人Intel公司,此时折腾的还是DRAM生意。

历史,也是量变到质变慢慢积累的,不过不一定遵循我们的思维逻辑。IBM、DEC、Nova、Cray等计算机巨头都没有提出缩小计算机体积、提高集成度等类似的概念,CPU的发明也与它们无缘,也许是利益使然吧,缩小了如何卖得起价钱。CPU的起源,是Intel公司一个员工霍夫在给日本合作方设计台式计算器时,提出了把日本人方案里的多个集成电路整合的思想,虽然日本人拒绝了,但是硅谷八叛将之首、Intel创始人诺伊斯支持了他,于是浓缩为中央处理器(CPU)+程序存储器+数据存储器的三片式结构被构思了出来,并在1971年诞生了世界上第一片4004 CPU,只有铅笔尖大小。随后8008和卖出几百万片的8080登场,从此Intel踏上了x86 CPU的辉煌道路。

Intel 8080的成功,揭开了CPU军备竞赛的篇章,标志着CPU时代真正来临。

上世纪70年代中期,在Intel的8080成功后,Motorola推出了6800,从Intel离开创业的霍夫创建了Zilog,推出了Z80,6800团队的一支也创业推出了6502,这几种CISC架构成为当时的主力,统治了70、80年代的计算领域主战场。随着微处理器的发明,70年代中期,大量作坊式车库计算机制造公司遍地开花,掀起了“解放计算机革命”,计算机走入寻常百姓家成为可能。在众多作坊中率先脱颖而出的,当然是大家都熟知的苹果公司,1975年,乔布斯和沃兹开始设计电脑时,270块的8080着实太贵了,不过他们凑巧在展会上买到了20块一片的6502,于是Apple I和II的CPU就基于6502。上帝通过苹果,教会了人类很多,这个叫做苹果的电脑公司,也一炮而红,销售额5年内爬到10亿美金,进入TOP500企业,引领众多“车库”电脑公司兴风作浪,这让以大型机等“贵族式”专业计算机为生的IBM 大为光火,决定正式进军微电脑行业。

1980年,蓝色巨人IBM找来两个小兄弟,Intel和微软,告诉它们有一个秘密项目“国际象棋”,需要他们参与,两个小兄弟都很激动,全力投入了进来。它们选择了准16位的CPU 8088,这样就比苹果选用的8位CPU 6502快多了。1981年,PC(personal computer)成功发布,IBM登高一呼,宣布开放PC标准,公布了硬件设计原理图和BIOS源码,从此,一个行业诞生了,一个时代开始了!Wintel驾着兼容PC的大潮,登上了IT时代的巅峰,驰骋了30年。

乔布斯虽然开启了微电脑时代,但引导大潮的却是IBM,得益的竟是Wintel,造化弄人,上帝的玩笑。

IBM PC一经推出,就大行其道,血洗行业,让众多从车库起家的微电脑公司破产,形成了行业整合效应。为与IBM PC竞争,1985年,Macintosh被设计出来,它采用了Motorola的32位 CPU 68000,拥有图形界面,包含多媒体功能。Macintosh一经发布就轰动全美,大卖特卖,迅速扭转了苹果的败局。不过,也许就像它错误的名字预示的一样,“雨衣”已经不是“苹果”了,乔布斯被赶出了苹果!

32位的68000让Intel和IBM PC感受到了压力,Intel成立了新的团队进行攻坚,1985年,386推出,但是此时IBM竟然拒绝了386!原因当然不是IBM表面上说的“我们有大量286 PC/AT机的客户订单”,IBM培育出的PC市场越来越大,这么大的肥肉为何不自己吃?为何不自己做处理器?于是PowerPC即将诞生,不过还需要再等5年。

演进的大潮并不会按照某一个公司的规划发展,IBM也不例外。康柏率先推出了386 PC,2个月后,台湾宏基也推出了386 PC。而IBM一直到1987年才推出386 PC。虽然不到一年时间,但足以让历史改变,康柏从此发力,于1994年超越IBM,登上PC王者宝座。

在进入RISC话题前,我们简单回顾一下工作站(Workstation)的历史。

上世纪70年代末开始的微电脑大潮,带动了CPU的快速发展,80年代中期,32位的68000性能已经能匹敌小型机(Minicomputer),在专业计算机和PC之间的市场间隙,很快就被有识之士们盯上了。

早期的工作站设计遵循3M原则(Mega bytes、Mega flops、Mega pixels),以及快速的网络接口、磁盘接口等,用在网络和图形领域。著名的SUN和SGI,就是专注于这个领域起家的。前面提到的DEC,50年代末靠小型机起家,从IBM大型机市场分流了一大块蛋糕,成为第二大计算机公司,不过到了80年代初,它却面临着工作站对小型机的强烈冲击,特别是当伯克利RISC和斯坦福MIPS项目开始后。

RISC风靡的时代开始了。

在集成电路发展初期,硬件资源有限,人们卯着劲地优化程序,让指令占用尽可能少的存储器,程序员天天跟汇编语言厮混,这样的背景可以帮我们更好的理解CISC架构的特点:变长指令以节省空间,尽可能多的功能指令以辅助程序员容易使用。

随着微处理器和半导体工艺的发展,存储器容量不再是苛刻要素,另外,高级语言的普遍使用,带来编译器技术的发展,IBM的Cocke发现,编译器用不到大多数复杂的寻址方式,复杂的指令也很难被编译器使用,而且有研究发现,基于68000的UNIX OS编译后,只用到了处理器30%的指令,很大一部分用来实现各种千奇百怪指令的电路都浪费了,另外,系统的频率也被复杂指令的实现电路拖慢了。RISC研究浪潮在80年代初各高校风起云涌,伯克利的RISC和斯坦福的MIPS是代表,还有现在大行其道的ARM,也是在那个时候步伯克利RISC的后尘,在英国剑桥系的Acorn公司开始萌芽的。

让我们继续回顾计算机行业,80年代的工作站风行,Apollo一度大幅领先,从1981到1987年,占领网络工作站的头把交椅,然而斯坦福系的SUN和SGI开始发力了。Apollo、SUN、SGI等的工作站开始用的CPU是68000。不过SUN和SGI技术嗅觉敏锐,很快就切到了RISC。

SUN(Stanford University Network)是斯坦福的三个毕业生1982年创建的,一上来就瞄准高端工作站市场,并成功切入,不过随着RISC大潮的兴起,SUN果断的于1987年启动SPARC的开发,SPARC继承了伯克利的RISC技术,1989年推向市场时,卓尔不群的打败了市场上所有的竞争对手。几乎在同时,SGI也从68000切换到MIPS作为其工作站的CPU,并且还觉得不过瘾,于1992年收购了MIPS公司。

MIPS公司是1982年由斯坦福教授轩尼诗创建的,作为较早商用的RISC CPU,它盛行于上世纪80年代后期和90年代,Windows都出过MIPS的版本。MIPS公司1986年推出第一颗RISC处理器R2000,并于1987年在SGI 图形工作站上应用。

SUN和SGI的加入,使工作站市场越来越红火,DEC的现金牛VAX小型机受到强烈冲击,DEC终于熬不住了,在内部争争吵吵后,推出了很多应对方案,其中的两个是采用MIPS开发工作站以及开发自己的工作站和处理器。MIPS在DEC的工作站上得到短暂使用,很快,DEC自己的Alpha21064于1992年开发完成。Alpha21064一上来就是64位的,性能出众,其设计参考了很多MIPS的技术。DEC的工作站、小型机还有后来的超级计算机都切到了自己的Alpha处理器。DEC还做了一件事,就是联合ARM,基于ARM7和Alpha的技术,开发了StrongARM。

前面提到的Acorn,于上世纪70年代末建立,它沿着苹果公司掀起的微电脑市场,在英国赢得了广泛的荣誉,相当于英国的苹果。它们的CPU也跟随苹果,选用6502。80年代初,它们也进入工作站领域,选用NS的32016,此CPU的高性能让Acorn垂涎不已,准备开发自己的微处理器,他们在考察了伯克利RISC项目后,于1983年启动了Acorn RISC Machine项目,这就是ARM的起源。1985年,VLSI生产了第一片ARM1,苹果这时准备做一款那个时代的IPAD:Newton(牛顿),他们找来找去,最后发现Acorn的处理器比较合适(功耗、成本、性能、时钟随时可以完全停止等),于是联合继续开发ARM,并且决定形成一个独立的公司。1990年,ARM公司正式独立,VLSI作为半导体代工者,首先获得了license授权,在后面的岁月里,ARM又陆续授权给了TI、三星、高通等公司,于是,ARM遂不断滋生繁衍,形成燎原之势。

IBM的PC机,于80年代中期,成为行业事实标准,几乎统一了微电脑行业,而且差点把苹果和Acorn干掉,不过IBM自己由于开放标准,反而被“山寨”厂家康柏、DELL等逼上了绝路,份额大幅下降,从绝对垄断的百分之七、八十,降低到一半以下。

IBM是RISC大潮最早的引领者,但在应用中落伍了,直到90年才推出了POWER,用在RISC system/6000上,POWER1是多芯片组成的,所以后来又启动了单芯片的POWER项目RSC。此时,PC行业的红火培育了Intel,IBM自己也垂涎这块蛋糕,于是它联合苹果,准备把这个单芯片的POWER大量推广,苹果又拉上了Motorola,作为second source,于是AIM联盟形成。AIM联盟推出的第一款芯片是PowerPC601(第一款PowerPC,RSC的规格裁剪版本,增加了部分PowerPC指令)。PC是performance computing的意思,但市场就是针对PC。后来微软也加入进来,推出了PowerPC版本的Windows NT,甚至SUN也推出了一个PowerPC版本的Solaris,不过,PowerPC除了苹果坚持使用外,并未形成气候,因为没有多少软件移植到PowerPC,软件生态圈的贫乏让PowerPC永远停留在了封闭系统里。

至此,所有主流的CPU架构,都粉墨登场了。在IT行业跌宕起伏、波澜壮阔的发展中,各种CPU也随着各个明星公司的兴衰,演绎出一卷CPU众架构的兴衰史……

第一次作序,诚惶诚恐,只盼能够给读者一个兴趣盎然的开始,其他无须赘言,就此打住,仅以华为公司2010年处理器技术大会闭幕时的一首小诗开始,引导读者进入探寻处理器神秘硅片奥秘之旅。

华为2010年处理器技术大会闭幕词:

处理器生态圈40年,沧桑沿革,英雄如过江之鲫,童叟未必不珠矶,泰斗亦只能为一家之言。然,盛况者唯在于开放互师,集摸象之和,共探未知!

附拙文以记:

沙中求世界,乾坤即微丸;

格物无穷尽,妙理不待言。

今开三尺坛,八仙恣意展;

四十年沧桑,尽赋谈笑间!

蔡绪鹏

目前当当网已经到货,让早已订购的朋友久等了,抱歉。折后价27元。

原序太长,出版社在排版时,将中间历史部分删除了。

本书相关链接汇总: http://blog.csdn.net/muxiqingyang/article/details/6744967

作者微博: http://weibo.com/muxiqingyang

(4个打分, 平均:3.25 / 5)

网络存储领域巨作《大话存储2》即将出版,附全书目录和前言、序言

当当网预售链接:(折后¥73)

http://product.dangdang.com/product.aspx?product_id=21058708&ref=search-1-pub

各位读者好,在《大话存储2》即将出版之际,我将这本书的写作过程做一个总结,也是对自己的一种鼓励,希望能够让自己继续卧薪尝胆,写出《大话存储3》。

前言

各位读者好,很高兴再次为大家“大话”存储。记得上一次是在2年前。当《大话存储》一书在2008年11月出版面世之后,我当时就许下承诺,要写《大话存储2》。当时之所以敢于夸下海口要继续写第二本,是因为《大话存储》只介绍了存储领域最基本的概念和架构,而并没有包罗存储领域最新的技术,比如重复数据删除、Thin Provision、动态分级存储、CDP连续数据保护、SSD固态硬盘、FCoE、SAS、云计算和云存储等等。《大话存储》确实满足了广大读者的需求,出版之后也获得了好评和诸多奖项,至今已经销售了超过一万四千册,这个数字对于技术书籍,而且是受众面如此狭窄的技术书籍来讲,已经是个不小的数字了。但是这些成果逐渐让我感觉到更大的责任和压力,即中国的IT行业确实迫切需要被普及存储基本知识。正因如此,所以我深知我绝对不能就此停歇,学习是永无止境的,技术是不断发展的,所以我先向大家做了承诺,这样就可以无时无刻的激励我继续学习研究下去了。

写作的过程是极其困难的,尤其是当一字一句都需要精雕细琢,并且时刻以通俗表达且让所有人都能看懂的原则和基准去写的时候,其所耗费的精力和脑力是巨大的。记得在一年前撰写本书主体的时候,基本上每天都是早晨七八点钟起来,从床上直接到书桌上开始写,直到中午吃饭,吃饭过程中依然在脑海中构思着,就这样一直到晚上,最晚的一次记得是做一个实验,通宵达旦,直到第二天天亮,实在体力不支,去床上躺到中午,然后继续写。每次睡觉之前,都会带着一个疑问入睡,躺下之后就在脑海中构思、建模,一旦想到某些重要的东西,就用笔记几个关键词,否则第二天准忘。大部分时间一般都是没想到什么思路就已经呼呼大睡了。这种状态持续了半年之久。当完成了所有主体稿件之后,真的有一种如释重负的感觉。可惜,好景不长,随着不断的学习和深入,逐渐发现已经写完的内容当中有大量需要补充完善、修饰的部分,在修饰完善的过程中,继续思考,结果发现又引申出更多的东西,有些甚至推翻了以前的结论。这种状态又持续了半年。最终定稿交给编辑之后,依然发现还有零碎的东西需要完善甚至推翻,结果一再将更新的内容同步给编辑,直到最后一个月的时间内没有再发现需要完善的内容,达到了最终收敛。后面这个过程感觉更加耗费精力,因为当你重新审视之前内容的时候,一旦发现不完善甚至错误,就会感觉到一种挫败感和愧疚感,使你的激情和斗志有所丧失。

写书不但是给他人共享知识的过程,它更是一个总结自身知识体系、提高自身修养以及让自己学习更多知识的途径。比如,我在写书过程中,不但通过各方面渠道纠正了之前对某项技术的一些错误认识,而且还学习了更多的知识,并且将这些知识进行深度理解分析,之后通俗的表达出来。当你发现其他人通过你所共享的知识快速提高之后,这种感觉是最充实的。人只有在奉献之后才会感到充实,而不是一味的去索取,这样只能更加空虚。

冬瓜头 2011年3月10日于北京

序言1

我关注张冬这个名字是在«大话存储»一书刚出版的时候。作为一个长期从事信息存储技术研究与教学的大学教师,自认为对于国内外关于网络存储方面的各种书籍和资料比较熟悉,对业界有哪些牛人也算比较了解。但我在书店偶然发现一本名为«大话存储»书的时候,确实感到有点意外和惊喜。好像在熟悉的武林圈子之外,突然出现一位武林高手在那里论道。好奇心驱使我赶紧买了一本书回家研读,结果发现这本书确实与众不同。

与我们这些所谓学院派写的中规中矩的书相比,此书风格特立独行,语言形象生动,潇潇洒洒,颇具武侠之风。书中充满着智慧的思考和有趣的比喻,将各种原本枯燥深奥的技术概念和原理论述得十分透彻明白。不仅如此,该书还收集了大量的实例,使读者在系统获得网络存储知识的同时,还能了解典型实际系统的工作原理和技术细节,具有很好的实用性。我读完之后,对这本书的作者十分好奇。一个80后而且还是学化学出身的年轻人,如何就能写出这种行文老到而风格独特的专业技术书籍呢?上网查了一下冬瓜头(张冬的网名)的技术博客和他在各种论坛留下的文字,我得到了答案。这是一个完全由兴趣驱动而对技术极端痴迷的人,也是一位善于思考、富于想象力的人。这种纯粹的、不含任何功利成份的兴趣与痴迷,才是促进科学技术发展的真正原动力。

真正和张冬接触,是因为他来信质疑我们实验室申报的一项专利。收到质疑的来信,我和提出这项专利的博士生经过仔细研究,发现我们提供的图上因为少了一个非门,结果将会因为反相而出错。对如此细致具体的问题,一般人是难以发现的。如果没有打破砂锅问到底的较真精神,哪里会发现如此细节的错误呢?这种质疑的精神,在科学研究中是极为宝贵的。我们学校被称为“根叔”的李培根校长,在2010年的新生开学典礼大会上,就以“质疑”为题作了讲演,激励青年学子发扬质疑精神。有质疑精神的人,不唯上,不唯权威,只认真理,这正是我们这个时代所稀缺的精神。

强烈的兴趣,对技术的痴迷,加上质疑精神,成就了一本存储领域的一本好书。我在研究生新生入学之后,就推荐他们先读一下«大话存储»这本书。一方面此书对研究生而言,确实是一本网络存储技术入门的好书,另一方面我还有一个用意,就是让他们知道,要从事科学研究,强烈的兴趣比什么都重要。

信息存储是信息跨越时间的传递,也是人类传承知识的主要手段。在信息存储技术上,人类有超过万年的发明创造史。早期就地取材,人类利用石刻、泥板、竹简和羊皮来记录信息,后来发明了纸张和活字印刷来保存和传播信息,近代发明了照相、录音和录像技术来存储信息。利用这些发明和创造,人类留下了极为丰富的文字、绘画、图像、语音和视频信息。正是这些信息,记录了人类创造的知识体系,使我们能够传承文明,并在此基础上创造新的文明。

从计算机的发明为开端,人类的信息技术进入了一个以数字化为特征的历史性新阶段。各种形式的信息被转换成数字后,以统一的方式进行处理、传输和存储,然后再转换为各种形式的信息被人们所利用。这种前所未有的方式发明之后,一个以数字化为特征的信息革命浪潮就波澜壮阔地形成。各种信息都被大规模数字化,使数字化的信息呈爆炸性增长。特别是互联网的兴起和普及,大大加快了信息的流通过程,使数字信息加速产生。图灵奖获得者Jim Gary观察这种数据急速增长的趋势后,总结出一个规律:人类每十八个月新增的数据量,将是历史上所有数据量之和!如此下去,对信息存储的需求将是无止境的,信息存储技术在这种强烈的需求驱动下得到了空前的发展。

为了保存数字化的信息,当代的科学家和工程师在最近的几十年中发明了磁存储、光存储、半导体存储等多种存储技术,其中大容量的硬盘在海量信息存储中扮演了主要的角色。硬盘的密度在短短几十年中增长了一百万倍以上,在近期,硬盘密度每年增长都接近一倍,而且还有不小的增长空间。由硬盘作为基本单元,通过各种总线、网络将硬盘连接成不同层次和不同规模的存储系统,就构成了我们目前的网络存储系统。例如由硬盘组加上冗余纠错技术构成磁盘阵列,再由磁盘阵列通过局部高速网络连接形成存储区域网;又如通过包含硬盘的大规模集群和文件系统形成的海量存储系统成为大型网站和数据中心新的存储架构。人们发明了各种技术来提高存储系统的容量、性能、效率、可用性、安全性和可管理性。存储虚拟化、归档存储、集群存储、云存储、绿色存储等新名词不断涌现,SSD固态存储、重复数据删除、连续数据保护、数据备份与容灾、数据生命周期管理等新技术层出不穷,令人应接不暇。

在这种情况下,广大的信息领域的从业人员,信息系统的用户,以及学习信息技术的大学生和研究生,迫切需要一本既全面论述网络存储技术原理、又有丰富实例,既反映最新技术进展、又通俗易懂的书来满足他们的需求。张冬的«大话存储»就是这样一本恰逢其时的好书。

«大话存储»已在业界产生了很大的影响,对存储技术在我国的普及起到了良好的推动作用。该书还被引进到我国的宝岛台湾,可见其影响深远。张冬再接再厉,以他对技术的痴迷继续钻研,对第一本书作了工作量巨大的改动与增补,并增加了云存储等全新的三章内容,全面反映了他对技术的重新思考和对最新技术的深刻理解。我相信,这些新的内容将给读者带来惊喜。

在技术发展十分迅速的领域,赶时髦的书籍多如牛毛,书店里充满了应景之作,真正经过深入思考、用心写作的书是不多的。而«大话存储II»却是一位技术高手的呕心沥血之作,书中对每一项技术的介绍都经过深入的思考和反复的推敲,这在当前浮躁的气氛中显得弥足珍贵。在«大话存储II»即将出版之际,我要向作者表示深深的敬意和衷心的祝贺,并郑重向读者推荐这本学习网络存储技术的好书。

谢长生

华中科技大学计算机学院 教授        信息存储系统教育部重点实验室 主任

序言2

在过去的近二十年中,存储领域在国内外都发生了巨大的变化。存储系统已经从早期的服务器附庸形态中脱离出来,而作为独立的产业走向了应用的前台。作为存储领域的一个从业人员,我有幸地经历了其中许多变化阶段。而更为幸运的是存储领域的发展势头不是日趋渐微,而正是方兴未艾。
存储领域的发展形成了众多的产业环节,也正是这些产业环节支撑着存储领域的持续发展和变化。其中,技术驱动和应用拉动的重要性往往得到人们的亲睐,而存储技术及其相关应用技术面向社会的教育和普及则常常受到人们的忽视。而对于专业人员(包括专业应用人员)极度匮乏中国的今天,这个环节的重要性是不言而喻的。
最初看到《大话存储》,我只是觉得作者想法有新意,没有十分在意。当时国内在存储方面已经有了一些从国外引入的书籍,而且IT方面的经典书籍一向出自国外,不知道这本书是否能突出重围成为凤毛麟角。与之同时,国内的网络存储研究和应用虽然热火朝天,但占有一席之地的自主存储产品却是少之又少。我所隶属的依托于中科院计算所的蓝鲸存储团队虽然有了较好的技术基础,但市场如何突破也依然处于艰难的摸索阶段。
时至今日,《大话存储》已经在存储技术及其相关应用技术面向社会的教育和普及方面起到了重要的作用,形成了自己的品牌。而我们的蓝鲸存储产品不仅在国内实现了规模化应用,打破了国外产品的垄断;而且在国外高端应用环境形成部署。或许是由于同属国产品牌,在与作者的交流中,作者对存储技术和产品的执著态度使我们深受感动,轻松但不乏深度和严谨的表述模式让我们收益匪浅。
转眼之间,《大话存储》第二版已经要面市。文风深入浅出,举重若轻;内容洋洋洒洒,上下求索。在此之际,我将我们团队实现突围的一些感想与作者和读者一起分享:
1.       胸怀理想才能有毅力面对突破过程中内部和外部的挑战;
2.       找准定位并持续专注为突破提供了可能性;
3.       切中要害、关注细节并保证品质是突破的基础;
4.   找到对用户有价值的创新而不盲从是突破的关键

中科院计算技术研究所  研究员 许鲁

序言3

第一次听说冬瓜头是因为《大话存储》,而见到冬瓜头本人时,已经听他说在写《大话存储2》了,我们一起有过不长时间的沟通,全是讨论最新的存储技术, 有一些内容,我相信他在书中都有写到,在同他见面前,我一直在嘀咕怎么去跟他沟通,但是,看到现实中的他朴实、憨厚、腼腆,但是对技术极其敏感,说起来一套一套的,我就开始为这个山东大汉折服了,还好我是做了准备的,否则非被问倒不可。

他是个靠笔说话和表达的人,在网络论坛里,写的文字常常是洋洋洒洒,时而言辞激烈,时而意气风发,这分明是一位才高八斗的江南才子,又像是一个书场中幽默诙谐的说书人。从此之后,我经常关注他的个人博客,他会经常在博客释放一些思想出来,豪放不羁,甚至还写过长诗以及各种各样的打油诗,有些还写得非常棒,配上那个流着鼻涕的冬瓜头漫画形象,真是绝配了。

这么一个内秀的北方大汉,用的豪放气势描述一个个生涩、枯燥的技术领域,他的思想遍布他的文字,通过笔端流放在读者面前,并且还一直这么坚持,听他说,大话2出来后,还会继续写大话3,毕竟技术是日新月异的,尤其是在IT领域,正如他所言,昨天的中国同仁在存储技术还是个初学者,今天已经开始从蹒跚学步到自主创新了,而明天,有什么理由不能期盼他们引领潮流的身影呢,我想,这也是冬瓜头要写大话3的动力所在吧。

《大话存储2》的篇幅已经超过了一千页。在浏览了全部章节之后,发现这一千页中真的是字字珠玑!看得出来,是冬瓜头一个字一个字写出来的,更加可贵的是,全书字里行间透着他那独特的思想,对技术、对世界的理解以及他做人的态度,能够将这些世界观的东西融入一本技术书籍,这在以前是绝无仅有的!比如书中多次提到“轮回”、“阴阳”等,最后还有一节是用中医的思想来“诊治”系统性能瓶颈,看后真是另我等感叹至极!世间万物都是相互联系的,都可以找到类比和轮回,这也是冬瓜头所描述的世界观的一种。

在和冬瓜头的交谈中获知,他大学学习的专业是化学,因为高中时他化学成绩最好所以就报了化学专业,而且其间还自学过分子生物学领域的内容,我更加惊讶了!按照他的话来说,就是“兴趣是第一驱动力”。是的,好奇和探索正式人类不断发展的第一动力,说到这我对《大话存储2》中关于冬瓜头所设想的“机器如何认知自身”这段内容产生了强烈共鸣,人可以认识自身认识世界,那么机器为何不能呢?冬瓜说他学习和接触存储业不过三四年的时间,在这短短的几年内,竟然能有如此造诣,到这里我感觉到,强烈的好奇心可以创造奇迹!可以让机器开口,可以让机器进化!这也正是冬瓜头所表述的世界观的一种!

《大话存储2》对各项存储技术的细节描述已经可以说是达到了研发级别,有很多部分甚至可以指导我们的研发!但是他却并没有用代码来表述,而是用通俗的语言和详实的图示,将原本通过阅读代码才可以理解透彻的原理,就这么轻而易举的表述了出来,这是目前我所看到的任何存储书籍或者文章都无法做到的。就这一点我曾经也问过冬瓜头,问他如何做到的。他每次的回答很简单,一针见血,实实在在,他这么说:“因为我就是一个从不懂钻到懂的草根,我深知一个根本不懂存储的人最想了解的东西和切入角度,并且愿意毫无保留的帮助其他草根生长!” 是啊,只有亲历过那悬梁刺股的学习之路的不易,才能产出精华!

在与冬瓜头的交谈中,他还常提到一句口号:“振兴民族科教”。从他说话的眼神和口气看得出来,振兴民族科技已经成为他的信仰,他也说到,他现在所做的一切都围绕着这个信仰,他愿意为中国存储事业鞠躬尽瘁死而后已,出版《大话存储》只是他要做的第一个环节而已,今后他还会有一系列的动作来兑现他的诺言。信仰可以改变一个人的心态与行为,我们目前太缺乏信仰,我想如果我们所有人都有这种信仰,那么“振兴民族科教”这句口号早就可以实现了。

信息存储已经成为了一个时刻影响人们生产、生活的新兴行业,他的发展也代表着世界未来的发展,让我们再来看看国产存储信息产业的发展正在经历着怎样的变革和转变。

我国即将进入“十二五”,“十二五”的提出也就意味着我国要实现三大转变目标:从国强到民富、从外需到内需、从高碳到低碳,这也意味着国家的发展需要依靠科技,需要大力发展新技术,尤其以信息化技术为主轴,信息化技术的发展带动重点工程的推动,势必对国产产品催生更大的需求,我相信存储行业也会有更多的民族产业佼佼者诞生。

IT环境日益复杂,数据量快速膨胀,存储行业也进入了一个技术更新极为活跃的黄金发展时期,行业发展迅速,技术活跃度高,这对国产厂家来说,无疑是一个脱颖而出的良好契机,那我们要如何在这个时代背景下产生代表着民族存储行业的国产佼佼者?

在这个时代,我们应该遵守什么?我们应该坚持什么?商业道德、创新精神、客户意识,我想只有将这些融入到企业性格中才能为企业注入新的活力。作为一家有理想的企业,需要具备一定的时代精神,而在存储技术日新月异的今天,企业打造独有的技术张性,终究才会超越历史,才会产生新时代的民族企业,我相信现在越来越多的企业更正朝这个方向发展。

大话存储正以通俗易懂的语言,风趣的行文手法向读者阐述枯燥难懂的技术精髓,致力于存储信息技术发展的民族企业也同样可以在深刻理解本土文化精髓的前提下为中国写下辉煌的历史篇章,我想这个世界没有什么不可能的,只要有这份热爱,专注和执着,又有什么是不可能实现的呢?

这样的一本特立独行的书,他就是时代的产物,他就是时代的精髓。

爱数软件   总经理贺鸿富   产品总监李基亮

序言4

存储是个大市场,有意向在数据和信息系统上做投资规划的企业逐年提高,这标志着越来越多的企业意识到自身的数据安全问题。

早在十几年前刚刚踏入存储圈子之时,数据安全问题只被金融、电信等少数行业所考虑,而如今,几乎各个行业都存在数据保护与信息安全的需求。随着用户需求的急速增长,无论是硬件设备还是软件产品都是生机一片。但是,多年来我国在这个领域一直被国外产品所垄断,究其原因,是我国存储领域技术相对滞后。

我们在经营企业的过程中,花费了大量的精力进行人才的培养。在国内,计算机行业的传统教育大多集中于软件应用与网络维护上,对于专业存储的技术培训几乎为零,而存储行业又在飞速地发展着,因此,存储市场的需求与人才滞后的落差越拉越大,我们急切渴望拥有存储专业的人才去发展存储领域。“人才为本,教育当先”,人才的培养离不开教育。多年以来,存储领域的教材乃至书籍几乎是一片空白,有的也只是太过于教条以及模式化的书籍,当看到张冬先生的《大话存储》后,我深刻地体会到存储行业开始有了专业的教科书,中国的存储业有了崭新的明天。

之所以赋予《大话存储》如此高的评价是因为他的语言通俗而不失专业,幽默而不失严谨。张冬先生用读者极易接受的语言道出了存储领域的精髓。对于初学者来说,能使存储领域不再陌生,而又充满吸引。我曾了解到,《大话存储》已经成为某院校计算机专业的教材,这不仅是存储业的幸事,同时也是现代教育的幸事。坦率地讲,我们做企业,时刻关心教育的发展,我们需要新鲜的血液来继承和发展我们的事业。《大话存储》作为能够真正做到学以致用的教材之一,使我们倍感欣慰。我为我们选择的存储道路之前景充满信心,为振兴我们的民族工业充满信心,同时,为张冬这样的后继人才而倍感骄傲。

《大话存储》能够成为教材是张冬对于存储领域不懈努力的成果,《大话存储二》的出版,更是他不断追求与探索的结果。《大话存储二》在《一》的基础上更加深入地剖析了存储技术,以及存储对于今天市场的广泛应用。书中不乏出现一些当今企业的存储实例,也包含了国内外软硬件厂家的存储技术应用,加入了更多实际范例,使读者更易理解,同时具有很强的应用性。

我相信《大话存储二》会给广大读者很大的帮助,同时也希望此书能够带领更多的有识青年进入存储领域,为我国民族产业的振兴而奋斗。

认识张冬,是因他的《大话存储》,曾在去年拜读过此书,感觉一个80后的小伙子能用如此通俗的语言诠释存储技术,实属存储行业的一大喜事。这本书,让不了解存储的人认识存储,能够了解到存储并不是高深莫测,即使一个存储行业以外的人去阅读《大话存储》,也一定能够读懂。用什么样的语言和叙述方式不重要,重要的是把要说的说明白。

张冬本人就像他的书一样,饱含着严谨的作风和真诚的态度,而又不乏幽默的风格。看过他的BLOG,人气一直很旺,这个致力于为国产存储行业鞠躬尽瘁的年轻人是我对他更加刮目相看。他在博客中写到:“我所能够做的,只有让中国人,让所有中国存储行业的人,以及中国存储行业本身,有一个扎实的基础。如果能够促进国产存储软件硬件的发展,那鄙人就是鞠躬尽瘁,死而后已,死而无憾!”一个80后年轻人有这样的雄心壮志,我们有什么理由不去努力不去发展国产存储行业呢?

记得十几年前,我刚刚进入存储领域,那个时候相关的书籍非常少,完全要靠自己进行反复的试验。那时(IT行业根本不成形,姑且称作计算机行业)计算机业的从业者都是抱着掌握20世纪末最具科技含量的技术的心态进行工作,从根本上说,对存储技术充满了崇拜,甚至有一丝恐惧。在探索期间,也走了不少弯路,耽误了很多时间。如果那个时候有这样一本关于存储的书籍,那简直是一大幸事!书中并没有把存储看做是多么高深的技术,而是任何一个普通人都能掌握的技术。和张冬开玩笑说,如果你早生10年,你就可以带领我们走向一条存储道路的捷径。

看到张冬最新写作的《大话存储二》时,我就感觉到这又是一本好书。不仅延续了《一》中通俗易懂的语言及“武侠”式的章节回目,在技术深度上,也有很大的挖掘。书中不仅囊括了时下最先进的“云”技术以及持续数据保护(CDP)技术,还牵扯到了很多非常底层的架构。在《一》的基础上,有了更为深刻的剖析。值得一提的是,张冬在最后还加入了Q&A的内容,把几年来读者以及网友提出的问题一一列出,并作出详细的解答,能够体会张冬在这一年多的时间里,对于存储技术的探索花了很大的心思。最可贵的是,年轻人不已如此成就为骄傲,继续着他谦虚而谨慎的态度。

《大话存储二》是一本好书,作者那严谨而真诚的态度以及致力于发展本国存储行业的信心注定能够成就这样一部优秀的作品。我完全有理由相信此书能够给从业者乃至热爱存储的读者带来帮助。从中,你会受益匪浅,并乐意向你的朋友推荐此书

存储是个大市场,有意向在数据和信息系统上做投资规划的企业逐年提高,这标志着越来越多的企业意识到自身的数据安全问题。早在十几年前刚刚踏入存储圈子之时,数据安全问题只被金融、电信等少数行业所考虑,而如今,几乎各个行业都存在数据保护与信息安全的需求。随着用户需求的急速增长,无论是硬件设备还是软件产品都是生机一片。但是,多年来我国在这个领域一直被国外产品所垄断,究其原因,是我国存储领域技术相对滞后。 我们在经营企业的过程中,花费了大量的精力进行人才的培养。在国内,计算机行业的传统教育大多集中于软件应用与网络维护上,对于专业存储的技术培训几乎为零,而存储行业又在飞速地发展着,因此,存储市场的需求与人才滞后的落差越拉越大,我们急切渴望拥有存储专业的人才去发展存储领域。“人才为本,教育当先”,人才的培养离不开教育。多年以来,存储领域的教材乃至书籍几乎是一片空白,有的也只是太过于教条以及模式化的书籍,当看到张冬先生的《大话存储》后,我深刻地体会到存储行业开始有了专业的教科书,中国的存储业有了崭新的明天。 之所以赋予《大话存储》如此高的评价是因为他的语言通俗而不失专业,幽默而不失严谨。张冬先生用读者极易接受的语言道出了存储领域的精髓。对于初学者来说,能使存储领域不再陌生,而又充满吸引。我曾了解到,《大话存储》已经成为某院校计算机专业的教材,这不仅是存储业的幸事,同时也是现代教育的幸事。坦率地讲,我们做企业,时刻关心教育的发展,我们需要新鲜的血液来继承和发展我们的事业。《大话存储》作为能够真正做到学以致用的教材之一,使我们倍感欣慰。我为我们选择的存储道路之前景充满信心,为振兴我们的民族工业充满信心,同时,为张冬这样的后继人才而倍感骄傲。 《大话存储》能够成为教材是张冬对于存储领域不懈努力的成果,《大话存储二》的出版,更是他不断追求与探索的结果。《大话存储二》在《一》的基础上更加深入地剖析了存储技术,以及存储对于今天市场的广泛应用。书中不乏出现一些当今企业的存储实例,也包含了国内外软硬件厂家的存储技术应用,加入了更多实际范例,使读者更易理解,同时具有很强的应用性。 我相信《大话存储二》会给广大读者很大的帮助,同时也希望此书能够带领更多的有识青年进入存储领域,为我国民族产业的振兴而奋斗。                                             火星高科  总经理龚平

认识张冬,是因他的《大话存储》,曾在去年拜读过此书,感觉一个80后的小伙子能用如此通俗的语言诠释存储技术,实属存储行业的一大喜事。这本书,让不了解存储的人认识存储,能够了解到存储并不是高深莫测,即使一个存储行业以外的人去阅读《大话存储》,也一定能够读懂。用什么样的语言和叙述方式不重要,重要的是把要说的说明白。张冬本人就像他的书一样,饱含着严谨的作风和真诚的态度,而又不乏幽默的风格。看过他的BLOG,人气一直很旺,这个致力于为国产存储行业鞠躬尽瘁的年轻人是我对他更加刮目相看。他在博客中写到:“我所能够做的,只有让中国人,让所有中国存储行业的人,以及中国存储行业本身,有一个扎实的基础。如果能够促进国产存储软件硬件的发展,那鄙人就是鞠躬尽瘁,死而后已,死而无憾!”一个80后年轻人有这样的雄心壮志,我们有什么理由不去努力不去发展国产存储行业呢?记得十几年前,我刚刚进入存储领域,那个时候相关的书籍非常少,完全要靠自己进行反复的试验。那时(IT行业根本不成形,姑且称作计算机行业)计算机业的从业者都是抱着掌握20世纪末最具科技含量的技术的心态进行工作,从根本上说,对存储技术充满了崇拜,甚至有一丝恐惧。在探索期间,也走了不少弯路,耽误了很多时间。如果那个时候有这样一本关于存储的书籍,那简直是一大幸事!书中并没有把存储看做是多么高深的技术,而是任何一个普通人都能掌握的技术。和张冬开玩笑说,如果你早生10年,你就可以带领我们走向一条存储道路的捷径。

看到张冬最新写作的《大话存储二》时,我就感觉到这又是一本好书。不仅延续了《一》中通俗易懂的语言及“武侠”式的章节回目,在技术深度上,也有很大的挖掘。书中不仅囊括了时下最先进的“云”技术以及持续数据保护(CDP)技术,还牵扯到了很多非常底层的架构。在《一》的基础上,有了更为深刻的剖析。值得一提的是,张冬在最后还加入了Q&A的内容,把几年来读者以及网友提出的问题一一列出,并作出详细的解答,能够体会张冬在这一年多的时间里,对于存储技术的探索花了很大的心思。最可贵的是,年轻人不已如此成就为骄傲,继续着他谦虚而谨慎的态度。 《大话存储二》是一本好书,作者那严谨而真诚的态度以及致力于发展本国存储行业的信心注定能够成就这样一部优秀的作品。我完全有理由相信此书能够给从业者乃至热爱存储的读者带来帮助。从中,你会受益匪浅,并乐意向你的朋友推荐此书

火星高科  技术总监黄疆(Win98时代《中文之星》软件作者)

全书目录:

首先对不起各位读者,为了尽量压缩图书页数,尽可能的降低成本,出版社采用了比一般书稍微小一点的字号,有些图片也压缩的比较厉害,终于将原稿1400页压缩到了900页内,虽说浓缩的都是精华,但是可能比较费眼睛,辛苦大家了~

在此附赠两张19章里的大图,估计印刷后被缩成小图了。

另外,鉴于具有中国特色的国情决定,再有价值的图书,价格也决不能跟着价值往上走,在此出版社和作者自身都做出了巨大的牺牲,定价99元(网店等折后大概80包运费),对我个人收入而言,大家是可以查到的,版税率网络上都是公开的,大家可以查查,绝对不是册数×定价,否则那是暴发户了。正因如此,希望大家体谅作者废寝忘食耗费巨大精力的劳动成果,体谅中国国情,也就是体谅自己,支持正版,反对任何形式的盗版散发!!

北京的同志们,签售时见!

当当网预售链接:(折后¥73)

http://product.dangdang.com/product.aspx?product_id=21058708&ref=search-1-pub

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(10个打分, 平均:3.40 / 5)

谁才是真正的Scale-Out?

本文摘自即将于2011年4月份出版的《大话存储2》的第15章-集群存储系统,著作权所有,转载请注明出处与作者

IBM自从亮相了XIV之后,EMC接着出了V-Max,接着HDS也推出了VSP。这三者都宣称自己是Scale-Out架构,在业界也引发了一些讨论,有人认为只有XIV才是真正的Scale-Out,而V-Max与VSP则不算Scale-Out。对于这个问题,我是这么看的。

大家知道服务器多CPU架构变迁过程,一开始是单CPU,后来发展到双CPU或者多CPU的SMP架构,也就是多CPU共享相同的内存、总线、操作系统等资源,每个CPU访问全局内存任何地址耗费的时间都是相等的。还有一类AMP架构,即不同CPU做的事情是不同的。但是由于共享访问冲突,SMP架构扩展性-效率曲线已经达到瓶颈。为了消进一步提高CPU数量的同时保证效率,NUMA架构出现了,也就是将多个SMP进行松一点的耦合,多个SMP之间通过CrossBar Switch高速交换矩阵互联,每个SMP都有各自自己的内存,一个SMP内部的CPU访问自己的内存时与之前没什么两样,但是要访问其他SMP处的内存,就需要走交换矩阵,导致延迟增加,所以,NUMA通过牺牲了内存访问的时延来达到更高的扩展性,比如可以将数百个CPU组成NUMA架构。SMP和NUMA架构对于软件程序方面的影响不大,同一台主机内都使用单一操作系统。但是由于NUMA访问远端内存时的时延问题,导致NUMA架构下的效率也不能随着CPU数量的增加而线性增长,只是比SMP要好罢了。此时,MPP架构就出现了。MPP可以说已经与CPU已经关系不大了,MPP说白了就是将多台独立的主机使用外部网络来组成一个集群,显然MPP架构下,每个节点都有各自的CPU、内存、IO总线和操作系统,属于最送的耦合,而且运行在MPP集群中的软件程序的架构也需要相应改变,变为大范围并行化,并尽量避免节点之间的消息传递。由于软件程序发生了变化,那么MPP的效率随节点数量的增长就可以呈线性关系了。其实,如果在NUMA架构下,软件也可以避免尽量少读取远端内存的话,那么NUMA效率也会线性增长,但是NUMA架构下的操作系统仍然是同一个,内存仍然是全局均匀的,而程序架构又尽量保持不变,那么就不可避免的时不时访问远端内存了。MPP相当于把内存强制分开,把操 作系统强制分开,把程序架构也强制改变从而保持海量计算下的效率线性增长。

那么再说回到存储系统。与服务器CPU架构演进相同,可以把存储系统的控制器类比为CPU,而后端磁盘柜类比为一条条的内存。一开始的单控,后来的双控互备份(传统双控存储),一直到双控并行处理(目前只有HDS的AMS2000存储系统为双控并行架构),到这个阶段就类似于AMP(双控互备)和SMP(双控并行)架构,后来则有多控并行对称处理架构,Oracle的RAC集群也可以视作一种多点SMP,各种共享底层存储的集群文件系统及基于这种文件系统所构建的存储系统也属于多点对称SMP。同属多点对称SMP架构的还有华为赛门铁克的VIS以及S8100和N8000存储系统。

同样,由SMP到NUMA的过度也出现在了存储系统中,比如EMC的V-Max,相当于多个SMP(一对控制器组成一个Director等价于一个SMP矩阵)利用高速交换矩阵(RapidIO)来共享访问每个SMP上掌管的内存。

由NUMA到MPP的过度一样也出现在存储系统中,IBM的XIV就属于松耦合MPP架构,多个节点之间彻底松耦合,各自都有各自的CPU/内存/总线/磁盘/IO接口,使用外部以太网交换机,使用TCPIP协议互相通信。而HDS的VSP则更像是一个紧耦合的MPP,MPP对软件架构变化很大,所以传统存储厂商很难将之前的架构演变到MPP上来。另外一种属于MPP架构的存储系统就是各种分布式文件系统(注意,并非共享存储的集群文件系统)。

至于谁才是真正的Scale-Out,这个是个无定论的问题了。SMP/NUMA/MPP其实都算Scale-Out,只不过程度和形态都不同罢了。有人说MPP才是真正的Scale-Out,可能是基于MPP流行的原因。但是不能一概而论。MPP架构的存储,例如XIV,由于特定场景下,由于单路IO就可能导致整个MPP集群中的磁盘资源全部牵动(每磁盘同一时刻只能执行一个IO),在多路大块连续IO并发的情况下,反而效率很差(比如多流大块连续地址IO);而某些特定场景下,多路IO之间牵制很少,则表现出线性增长的性能(比如小块高随机IO)。这也可以类比为将一个程序并行分解成多个执行颗粒(类比为高随机IO),颗粒间的关联性越少,则并行执行的效率越高,一个道理,所以MPP自身为Share-Nothing架构,那么运行在它上面的程序颗粒之间最好也Share-Nothing。SMP、NUMA和MPP各有各的好处,也各有各的应用场景。比如SMP适用于扩展性要求不太高而又不想对程序改变太大的场景,而MPP则使用海量数据下的高扩展性需求场景,需要对程序有较大改变才能获得良好性能。同样对于存储也是这样,比如一旦决定用MPP架构的存储,那么就需要面对多流大块连续IO场景下性能不佳以及效率-扩展曲线的线性不佳这2个事实。或者你去修改上层应用,将大块连续IO改为高随机IO,而这显然荒唐。并且为了适应存储去修改应用,这一般是不可能被接受的。而MPP架构却被广泛用于互联网运营商的底层Key-Value分布式数据库,其高随机小块读访问场景下能获得巨量的性能以及线性的效率-扩展曲线。

本文摘自即将于2011年4月份出版的《大话存储2》的第15章-集群存储系统,著作权所有,转载请注明出处与作者

(4个打分, 平均:2.50 / 5)

QoS的挑战–从互联网服务模型的角度

QoS(Quality of Service)向来是网络通信系统中的重中之重。关于QoS的书籍也很多。绝大多数是从单纯的技术,算法等角度来阐述。最近,由出版社Morgan Kaufmann出版的一本QoS的新书上架。该书为英文版,其书名为:“Technical, Commercial and Regulatory Challenges of QoS: An Internet Service Model Perspective” 与其他QoS书籍不同的是,这本QoS书的亮点是作者,站在互联网服务模型的基础上,不仅仅从技术的角度,而且从商业与政策的观点来考察QoS在整个互联网产业中的地位,其引发的问题和相应的挑战。读者可以通过阅读这本书籍,从产业的高度来把握互联网通信中QoS的问题与商业盈利的重要关系,并从而更全面的理解为什么QoS在通信系统中如此重要。

该书作者为Xipeng xiao,肖曦鹏博士。目前就职于华为技术公司网络产品线,主要负责产品市场(Product Marketing)方面的开拓工作。肖博士在加入华为之前,曾就职于著名通信公司如Riverstone,Redbeck等并担任产品管理部门总监等相应职务。

肖博士的这本新书得到了工业界和学术界的许多好评。例如,思科公司的院士Bruce Davie, Verizon公司院士Daniel Awduche和QWest的首席架构师Waqar Khan的赞扬。下面是一些评论节选(英文)

“The topic of QoS is all too often treated as a purely technical issue. In this refreshingly novel and comprehensive book, Xipeng Xiao draws on his own first-hand experience and that of other experts to put the technical issues in their correct commercial and regulatory context. This book is likely to make QoS much more understandable and relevant to a broad audience than it has been to date.” Bruce Davie, Fellow, Cisco Systems

“An admirable effort towards clarifying some of the key issues of Internet QoS” Daniel Awduche, Fellow, Verizon Business

“I highly recommend this book filled with both technical and business insight.” Zhiwei Yang, former CTO, China Netcom

“Finally, a QoS book that reflects network reality”, Waqar Khan, Chief Architect, Qwest Communicating Inc.

“It is really a wonderful piece of work. By providing many data network practical evidences, the author clearly explained the pros and cons in execution of net neutrality. This is the most comprehensive book that I have ever read on the net neutrality with a full taxonomy of implications related to users, OTT providers, ISPs and ASPs.” Zhisheng Chen, Distinguished Member of Technical Staff, Sprint Nextel

“This book fills a hole in existing QoS literature.” Jennifer Rexford, Professor of Computer Sci., Princeton University

“The book is quite unique and impressive. It is quite readable and answers many questions that an engineer, a manager, a student, and an instructor may have.” Lionel M. Ni, IEEE Fellow; Chair, Dept. of Computer Sci. & Eng., Hong Kong Univ. of Sci. and Tech.

“Comprehensive industrial view on QoS for academic researchers”, Andrzej Jajszczyk, IEEE Fellow; Professor, AGH Univ. of Sci. and Tech., Poland; Former Editor-in-Chief, IEEE Communications Magazine

笔者曾有幸与肖博士相识,并共进午餐。对肖博士在通信产业的见解,知识渊博和对通信标准等等所作出的贡献映像很深刻。笔者认为肖博士的这本“QoS的挑战–从商业与政策的观点来考察”一书,对于从事通信产业中的网络规划,技术研发架构师,高校教师和研究生等,是一本不可多得的一本好书。

有兴趣的读者可以在亚马逊上购买该书–Technical, Commercial and Regulatory Challenges of QoS: An Internet Service Model Perspective

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