CCF ADL 《存儲器件與系統前沿》講習班回顧：大數據時代，如何做好數據存儲系統

2017年6月14日—16日，由中國計算機學會（CCF）主辦的《存儲器件與系統前沿》講習班在北京中國科學院計算技術研究所順利舉行。

本期的CCF學科前沿講習班邀請了9位著名學者，從計算存儲一體化、面向大數據的NVM存儲系統、數據減縮機制、智能的DPU、內存計算、存儲可靠性、層次化NVM存儲和高效檢索的存儲系統等方面對國內外研究進展進行介紹，探討相關技術的未來發展。

這9位大牛分別是：

• 香港中文大學計算機科學與工程系副教授——李柏晴

• 華中科技大學教授，博士生導師——華宇

• 清華大學計算機系教授，教育部長江學者特聘教授——舒繼武

• 伊利諾理工大學傑出教授，IEEE Fellow——孫賢和

• 美國羅德島大學講席教授，IEEE Fellow——楊慶

• 加州大學芭芭拉分校的教授——謝源

• 德克薩斯大學阿靈頓分校的計算機科學和工程系教授——江泓

• 美國佛羅里達大學工程學院電子與計算機工程系教授——李濤

• 上海交通大學教授，博士生導師——陳海波

（排名不分先後，按演講順序排列）

李柏晴，2008年獲得哥倫比亞大學計算機科學的博士學位，2008-2009年擔任馬薩諸塞州大學的博士後研究員。現在擔任香港中文大學計算機科學與工程系副教授，應用分布式系統實驗室的負責人。

在此次演講中，李柏晴首先介紹了Flash快閃記憶體和SSD固態硬碟的種類和一些基本概念，並從性能、可靠性、耐久性三個方面探討了SSD設計時的權衡策略。

現場，李柏晴詳細分析奇偶校驗的RAID冗餘將會如何影響SSD在性能和可靠性上的權衡策略。

華宇，華中科技大學教授，博士生導師，CCF、ACM和IEEE高級會員，CCF傑出演講者，CCF信息存儲、高性能計算和體系結構專委委員。

華宇認為，智能的存儲非常重要，並從以下4個方面

• 空間有效的存儲結構Bloom filter

• 語義感知的存儲模式

• 局部性特徵靈敏的哈希Locality sensitive hash

• 支持常數量級查詢的Cuckoo hash

做了詳細闡述。除此之外，他還詳細講解了semantic group和傳統的文件存儲系統的不同，並結合實際系統的實例，闡述了在元數據管理、數據去重和NVM寫模式分析等方面的應用方法。

舒繼武，清華大學計算機系教授，教育部長江學者特聘教授，國家傑出青年基金獲得者，中國計算機學會信息存儲技術專業委員會副主任，災備技術國家工程實驗室副主任。

舒繼武表示，現有的存儲系統軟體層次均面向磁碟和DRAM設計，並不能充分發揮非易失存儲器件的特性，甚至可能嚴重影響非易失存儲器件的壽命與性能。

在此次演講中，他提到了面向快閃記憶體的外存系統構建和面向位元組定址非易失內存系統構建中系統軟體層次面臨的相關問題、機遇與挑戰，並闡述現有存儲系統軟體層的一些研究進展。

孫賢和：伊利諾理工大學傑出教授，IEEE Fellow（國際電氣電子工程師協會會士），美國阿崗國家實驗室客座教授和伊利諾理工大學可擴展計算軟體實驗室主任。

孫賢和首先介紹了並發AMAT（C-AMAT）數據訪問模型，然後介紹了匹配數據傳輸的設計方法，以優化內存系統的性能。

此外，他還展示了匹配數據傳輸的概念，C-AMAT和LPM的設計，以及一些實驗案例的研究。

楊慶，美國羅德島大學講席教授，IEEE Fellow，發表論文120多篇, 擁有20多項授權專利，創立了四家高科技企業。

開場，楊慶介紹了在大數據和雲時代的背景下，傳統的存儲技術面臨的挑戰。對此，楊慶著重介紹了DPU——內置智能的存儲控制器

楊慶表示，機器學習邏輯是DPU的主要部分，它可以學習存儲器的I/O行為來優化性能、可靠性和可用性。

謝源：加州大學芭芭拉分校的教授，因為對 3D IC設計做出的貢獻而被評為IEEE Fellow，目前是ACM Journal of Emerging Technologies in Computing Systems 總編輯。

由於傳統的計算機系統通常遵循經典的馮·諾依曼結構，分離處理單元（如CPU和GPU）來進行計算，分離內存單元來進行數據存儲。處理器的計算和內存之間的差距正變得越來越大，已經導致了「內存牆」問題。

演講中，謝源討論了以內存為中心的設計架構，以縮小計算和數據存儲之間的差距。

江泓，德克薩斯大學阿靈頓分校的計算機科學和工程系教授，IEEE Fellow，ACM 會員。

演講開始，江泓探討了大數據時代背景下，計算機和存儲系統面臨的機遇和挑戰，然後將介紹我所在的研究小組所提出的的最新解決方法。

在演講中，他探討看自己的研究小組受刪除重複數據啟發，而提出的差值壓縮的解決方法。

李濤，美國佛羅里達大學工程學院電子與計算機工程系教授，智能計算機體系結構設計實驗室主任。

在講座中，李濤從設備技術方面到新興應用，講述了大數據時代的下一代非易失存儲器的機遇和挑戰，主要包括以下幾點：

• 基於三維堆棧的存儲結構

• 工藝變化對PCM的影響

• 基於多級單元的PCM存儲器的可靠性

• 基於新興存儲技術的通用緩存體系結構

• 基於電阻存儲器的GPGPU設計

• 利用非易失性存儲器實現高效的虛擬機執行

陳海波：從系統軟體視角來看可擴展內存計算

陳海波，上海交通大學教授、博士生導師，ACM/IEEE高級會員。

程海波介紹了其研究團隊在每秒數百萬交易規模下提供快速內存方面的研究工作。在演講中，他展示了如何利用先進的硬體（如HTM、RDMA）功能來提供單節點和分布式內存的事物和查詢處理，以及如何改變操作系統和處理器的架構來簡化和改進內存中的事物處理，還有如何根據需要調整並發控制協議。

此次講習班除了邀請大牛演講外，還增加了學術思想秀和學術討論兩個環節，不僅為一些青年學者提供了展示自己學術成果的平台，還為學員答疑留下了充足的時間。

CCF特意邀請了多位學者，現場介紹自己的工作和論文。針對這些學者的工作，導師們不僅進行了點評，還給出了自己的意見。

此外，一些學者也提到了自己在工作中的一些疑問和困惑，導師們也毫無保留地傳授了自己的親身經驗。

現場，CCF為還為這些學者頒發了獎品。

學術討論環節在最後一天舉行，學員們可以任意提問，講師們也毫無保留地一一解答，因此更像是一場答疑會。

有講師提出，學者要擴大自己的知識面，不同的領域人的碰撞會產生出不一樣的火花。學界的人，不要重複別人的論文，不能只在別人的論文上小修小改，要跟業界和專家去交流，解決問題，不能閉門造車，故步自封。

在課程結束後，雷鋒網對現場的學員進行了採訪。雷鋒網發現，參加這次講習班的學員有很多都是在讀博士生、以及青年老師，甚至還有一些工業界的人士。

其中有一名學員比較特殊，他以前在工業界，現在轉戰學術界。他告訴雷鋒網，目前學術界和工業界存在很大的Gap，這次與會的嘉賓除了在學術界有很深的經驗之外，對於業界也有自己的心得。比如楊慶教授就已經創辦了4家公司，最近的一家VeloBit以最新的快閃記憶體固態硬碟體系結構而聞名，被西部數據高價收購。該名學員表示，通過與老師之間的交流，自己收穫頗豐，而且會議的安排很充實。

除此之外，每個演講環節之後，也留有充分的答疑和交流時間，很多在讀博士生、以及青年老師都提出了自己的困惑，比如論文的選題，論文的review等等。現場，講師們也樂於給出自己的意見和幫助。通過三天的學習和交流，這些學員都有很大的收穫。

最後，為了讓更多人工智慧愛好者、業界從業者、科研研究者們都能看到 CCF ADL 課程，人工智慧培訓平台 AI慕課學院獲 CCF 獨家線上視頻版權，完整再現各路專家現場授課、交流的場景。本次課程為付費課程，原價 4000 元的線下課程現在現時特價 699 元預售，6 月 22 日之前會在AI慕課學院獨家上線，有興趣的學員可以訪問 mooc.ai 搜索「CCF ADL"，或者掃描下圖二維碼觀看。

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