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云计算的前世今生(四)

已有 2661 次阅读 2011-4-14 06:28 |个人分类:互联网|系统分类:科研笔记| 云计算, 好莱坞, 电影制作

最早是美国航空航天局的两个工程师在1994年为了研制省钱的超级计算机方案而发明的“Linux机集群”的架构。两个人最初的设计方案是把16台配备Linux操作系统的486计算机通过10兆以太网连接起来。然后用其中的一台作为主控机来调控整个集群完成计算任务。

 

与传统的超级计算机不同的是,集群中每台Linux计算机均相对独立于其它同一集群成员的Linux计算机,它有着自己的处理器、内存和硬盘。显然,这样如果有某台集群成员的Linux计算机出问题了,只要把它换掉,然后通过主控机把新机器初始化并加入集群就可以恢复正常计算工作了了。

 

尽管这种架构从技术层面上跟“多处理器共享内存的传统架构相比较,传输效率和运算效率都比较低。可是它的经济效益显而易见,其成本低廉,容易“白手起家”。如果采用这个架构,首先公司在硬件上就可以节省七八成的成本。其次,在使用和维护上也可以大幅度减少成本开支,因为它的编程不需要专门的、基于该超级计算机的硬件的算法,只要用已经“标准化的并行算法”就可以。这样,聘用程序员的人工费用成本可以大大降低。

 

另外Linux集群架构还有一个传统架构永远“望尘莫及”的战略优势,就是理论上讲它的计算能力可以无限扩展,这就突破了传统架构的瓶颈。打个(也许不太贴切的比喻,如果把完成一个大型计算任务比喻成(以最快速度)吃掉一头大象的话,那么,传统的“多处理器架构就好比是几头狮子,而 “Linux集群架构”则是铺天盖地的一群非洲军蚁。几头狮子哪怕再勇猛,也很难在一两分钟内把一头大象吃的干干净净(可以想象:每头狮子吞噬时还要占据部分空间,所以在任一时间内,最多可能只允许有限头的狮子可以同时进餐),而足够量的弱小非洲军蚁则可以做到在最短的时间内迅速完成任务,尽管后者在吃大象的过程中可能有很多死伤者。

 

因为有了这个优势。Linux集群架构很快得到了推广。

 

在好莱坞,从《泰坦尼克号》(1997)到《骇客帝国》(1999)到《魔戒三部曲》、《怪物史瑞克》、《功夫熊猫》、《Avatar》等等,无不依靠以“Linux集群”为硬件的技术手段来编辑成特技效果。电影的动画和特技效果编辑制作特别适合用“Linux集群架构”来运算。这是因为整个的计算任务都可以比较有效的分割为成百上千的相对独立的计算任务(比如每10帧页面的生成),彼此间没有关联(在计算过程中被分割的任务之间不需要相互通信或者共享某些变量)。这样,每一个计算任务都可以分配相应的一台Linux机去独立完成,然后再逐步整合集成。

 

有了不断增强的“云计算”能力的保障,好莱坞的特技效果也巧夺天工越来越逼真。以《怪物史瑞克》系列为例:该系列是由一个由1000多台Linux共计约3000个英特尔中央处理器组成的集群来计算动画生成电影的每一帧页面。2001年“摄制”该影片第一部,共耗费了5百万小时总运算时间;到了2004年“摄制”第二部,增加到了一千万小时运算时间 ;而到了2007年“摄制”第三部,则使用了两千万小时的总运算时间。亦即,每三年总运算时间量翻一翻,这被戏称为“电影动画技术的摩尔定律”。有了如此大的运算量,在第三部影片中,每个人物的神态,甚至每一根头发的动态几乎都可以被清晰地模拟出来,可谓出神入化、惟妙惟肖!



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