并行计算：硬件结构、算法与协同缓存详解

本文档主要探讨了两类重要的IT技术概念：一类是高性能和高可用性的文件系统，特别是基于RAID的xFS（eXtensible File System）以及其针对"小写问题"的解决方案——日志基底分条技术。xFS通过在多个存储服务器节点上进行数据条划分，并使用奇偶校验块实现数据冗余和恢复。当只修改数据条的一部分时，xFS通过先记录在用户日志中，然后分段提交至磁盘，每个段包含K-1个日志片段与奇偶校验片段的方式，减少了重算奇偶校验带来的开销。此外，文章还提及了条组（Strip Group）的概念，以缓解并发写入时的竞争问题。 另一部分讨论的是协同文件缓存（Cooperative File Caching），这是提高集群性能的一种策略。通过让每个客户端节点拥有部分文件缓存，系统能将这些存储资源联合起来形成全局缓存。当某个客户端找不到本地缓存的数据时，可以从其他客户端节点的缓存中获取。两种常见的协同文件缓存算法是贪心转发法（Greedy Forwarding）和N-概率转发法（N-Chance Forwarding），它们分别根据优先级或随机性决定数据的查找和转发路径。 整篇文章围绕并行计算的主题展开，介绍了并行计算的相关理论和技术，如并行计算机系统的结构模型、并行算法设计、并行数值算法以及并行编程方法。书中详细讲解了并行计算在不同层次的应用，如对称多处理器、大规模并行处理器、机群系统、性能评测，以及矩阵运算、线性方程组求解和快速傅里叶变换等核心主题。此外，还包括了并行程序设计的基础知识，如共享存储与分布存储系统编程，以及并行程序设计环境和工具的选择。 《并行计算—结构·算法·编程》这本书是面向21世纪的课程教材，由中国科技大学陈国良教授编写，适合计算机及相关专业高年级学生和研究生使用，同时也可供计算科学与工程领域的研究者参考。陈国良教授本人是一位在并行计算领域有着深厚研究背景和国际交流经验的知名专家。