幾年前，在云計(jì)算發(fā)展一片火熱的檔口，英國(guó)數(shù)字咨詢公司RedBadger的技術(shù)主管ViktorCharypar曾在VentureBeat上發(fā)文表示，云服務(wù)將會(huì)迎來(lái)末日，并指出點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)將會(huì)是將來(lái)的發(fā)展方向：他列舉了云計(jì)算拓展性能差，集中存儲(chǔ)的脆弱及數(shù)據(jù)信任等問(wèn)題，非常確信地說(shuō)解決上面提到的大部分問(wèn)題，完全分布式的、永久冗余的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是我們不可避免的發(fā)展方向。

隨后而起的比特幣，在大多數(shù)人眼中示范了數(shù)字貨幣的成功，但在更多專業(yè)人士的眼中，它的核心魅力在于設(shè)計(jì)了一個(gè)分布式計(jì)算系統(tǒng)的激勵(lì)體系，為分布式的Web3.0鋪下基石。

什么是分布式計(jì)算？

分布式計(jì)算并不是一個(gè)新技術(shù)概念，出現(xiàn)至今已有了50多年歷史。過(guò)去10年中所有的重要趨勢(shì)——例如5G、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能、區(qū)塊鏈等熱門背后，都有一個(gè)共同的技術(shù)基礎(chǔ)，那就是分布式計(jì)算。

但不可否定，不少人對(duì)分布式計(jì)算還比較陌生。用學(xué)術(shù)的話術(shù)來(lái)講，分布式計(jì)算是一種能夠允許獨(dú)立的計(jì)算機(jī)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)跨地理區(qū)域地協(xié)作的技術(shù)，它會(huì)讓這些計(jì)算機(jī)好像在同一個(gè)環(huán)境中工作一樣；他們是一組網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)、可一起工作、執(zhí)行同樣的工作負(fù)載。比較通俗易懂的解釋即，分布式計(jì)算是將本來(lái)需要超級(jí)計(jì)算機(jī)通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的工作才能完成的巨量運(yùn)算，通過(guò)分解成許多小的任務(wù)，分配給多臺(tái)計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理的計(jì)算方法，大大提高計(jì)算效率的方法。

為什么需要分布式計(jì)算？

在ViktorCharypar的文章中，舉了一個(gè)很形象的例子：在現(xiàn)有中心化服務(wù)器占主流算力的情況下，大部分的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用和服務(wù)都需要通過(guò)中心服務(wù)器完成；比如你和你的朋友要分享照片，這一任務(wù)需要先傳送到中心化任務(wù)器等待處理，處理之后再返回到你朋友的手機(jī)上，如果中心化服務(wù)器恰巧在此時(shí)出現(xiàn)問(wèn)題，你會(huì)發(fā)現(xiàn)即使你的朋友在身邊，你卻仍然無(wú)法完成照片在你們?cè)O(shè)備中的分享。而未來(lái)隨著技術(shù)的發(fā)展，用戶傳送的也許是一段4K高清視頻，那么中心化服務(wù)器的負(fù)荷將會(huì)更高，計(jì)算量將需要隨時(shí)擴(kuò)展，但中心化的計(jì)算能力是受設(shè)備本身限制的，無(wú)法根據(jù)需要調(diào)動(dòng)無(wú)限量所需的算力。除去計(jì)算能力的限制外，帶寬也將是中心化服務(wù)器所面臨的重要制約，試想眾多的計(jì)算任務(wù)同時(shí)傳向中心化服務(wù)器，需要極大的帶寬來(lái)支撐網(wǎng)絡(luò)通訊。

除了算力和帶寬的制約，中心化算力還有嚴(yán)重的成本問(wèn)題，由于布局云計(jì)算需要大量人力物力，很多公司無(wú)法自營(yíng)，所以，云計(jì)算市場(chǎng)由少數(shù)幾家科技巨頭霸占，他們依靠自身高度集中化的服務(wù)器資源壟斷，抬高價(jià)格，令云計(jì)算使用者苦不堪言。對(duì)比集權(quán)式的云計(jì)算，分布式計(jì)算由公眾掌控?cái)?shù)據(jù)，去"服務(wù)器"形態(tài)無(wú)需為物理空間付費(fèi)，且所有用戶以較低成本參與其中，節(jié)約成本的同時(shí)，資源服務(wù)更便宜。

隨著越來(lái)越多的用戶了解到數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)的價(jià)值，用戶對(duì)自身數(shù)據(jù)的隱私和安全要求越來(lái)越高。傳統(tǒng)的中心化數(shù)據(jù)庫(kù)具有集約性和唯一性，容易遭受攻擊；相比而言，由全網(wǎng)節(jié)點(diǎn)掌控的分布式數(shù)據(jù)庫(kù)則安全無(wú)虞，分布式擁有眾多"存儲(chǔ)位置"，即使遭遇不可抗因素風(fēng)險(xiǎn)，仍能保持?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)完整性和安全性。從另一方面來(lái)說(shuō)，對(duì)于不再需要集中存儲(chǔ)大量的客戶信息的企業(yè)和客戶來(lái)說(shuō)，將擺脫丟失數(shù)據(jù)的風(fēng)險(xiǎn)。

而在5G加速連接的時(shí)代，5G技術(shù)將推動(dòng)一個(gè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展從全局走向垂直局域的過(guò)程，傳統(tǒng)上的數(shù)據(jù)中心或云計(jì)算擁有很大的計(jì)算能力，而對(duì)于外部或邊緣只是分布式地理位置，它們只負(fù)責(zé)訪問(wèn)，如能應(yīng)對(duì)新型場(chǎng)景物聯(lián)網(wǎng)，VR/AR，自動(dòng)駕駛車輛帶來(lái)的新應(yīng)用的成功部署，將需要功能強(qiáng)大的分布式邊緣計(jì)算、傳感器等資源，以推動(dòng)新型商業(yè)應(yīng)用和改善用戶體驗(yàn)。

分布式計(jì)算發(fā)展現(xiàn)狀？

自1990年代以來(lái)，人們一直試圖建立分布式計(jì)算網(wǎng)絡(luò)；1996年，因特網(wǎng)梅森素?cái)?shù)大搜索計(jì)劃GIMPS使用分布式計(jì)算搜索素?cái)?shù)，1999年，Seti@Home利用志愿者的計(jì)算能力搜尋地外生命。

時(shí)至今日，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的普及和發(fā)展，目前已逐漸形成以網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信平臺(tái)為中心的數(shù)據(jù)傳輸方案，分布式計(jì)算也因此得到了廣為人知的推廣，在近年來(lái)的變革中，已逐漸形成以中間件技術(shù)、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)技術(shù)、網(wǎng)格化技術(shù)為核心的系統(tǒng)化體系架構(gòu)。

相比于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)計(jì)算模式，分布式計(jì)算帶來(lái)了不同的影響效果，尤其應(yīng)用于區(qū)塊鏈領(lǐng)域，分布式計(jì)算產(chǎn)生了不同的化學(xué)反應(yīng)，基于區(qū)塊鏈的分布式計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施將允許按需、安全和低成本地訪問(wèn)最具競(jìng)爭(zhēng)力的計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施。而分布式應(yīng)用程序DApps則可以通過(guò)分布式計(jì)算平臺(tái)自動(dòng)檢索、查找、提供、使用、釋放所需的所有計(jì)算資源，如應(yīng)用程序、數(shù)據(jù)和服務(wù)器。

目前來(lái)看，基于區(qū)塊鏈的分布式計(jì)算正獲得熱捧，眾多采用這些技術(shù)的應(yīng)用項(xiàng)目如Golem、iExec、SONM等已取得一些進(jìn)展。Golem希望建立在以太坊上的去中心化的GPU計(jì)算資源租賃平臺(tái)；SONM正在打造通用的去中心超級(jí)計(jì)算機(jī)；法國(guó)區(qū)塊鏈技術(shù)公司iExec為所有計(jì)算資源相關(guān)的供應(yīng)商提供了一個(gè)資源共享交易的可信平臺(tái)。

通過(guò)簡(jiǎn)化訪問(wèn)服務(wù)器的方式，分布式計(jì)算大大降低了數(shù)據(jù)中心的熱能損耗，同時(shí)使得數(shù)據(jù)供應(yīng)商和消費(fèi)者更容易獲得所需計(jì)算資源。另一方面，基于區(qū)塊鏈的分布式計(jì)算則可以采用貢獻(xiàn)證明協(xié)議，如實(shí)時(shí)提供數(shù)據(jù)集、傳輸文件、執(zhí)行計(jì)算、提供專業(yè)服務(wù)等活動(dòng)引發(fā)參與者之間的代幣交易，通過(guò)編碼的激勵(lì)體制將分布式算力資源徹底盤活。

區(qū)塊鏈對(duì)于分布式算力的意義？

分布式算力目前方興未艾，還有極大的空間有待挖掘。但不同于傳統(tǒng)的中心化數(shù)據(jù)，可以直接將中心化算力作為商品在B端的甲方乙方之間進(jìn)行交易買賣，分布式的算力存在多個(gè)算力提供方，需要有一套體系來(lái)計(jì)量和計(jì)價(jià)分布式算力，才能有效地整合利用資源；此外,現(xiàn)行互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟(jì)大多是中心式、集團(tuán)式發(fā)展，沒(méi)有給分布式算力帶來(lái)很好的應(yīng)用場(chǎng)景，開(kāi)發(fā)合適的商業(yè)模式，從而讓分布式算力做到有的放矢。

區(qū)塊鏈的出現(xiàn)從某種程度上解決了以上兩個(gè)問(wèn)題：區(qū)塊鏈的分布式賬本系統(tǒng)，可以圍繞分布式算力設(shè)計(jì)有效可行的激勵(lì)體系，將閑置的算力資源組織起來(lái)參與市場(chǎng)運(yùn)行，使得閑置資源參與挖礦服務(wù)、節(jié)點(diǎn)服務(wù)，以產(chǎn)生市場(chǎng)價(jià)值并獲得相應(yīng)獎(jiǎng)勵(lì)。

此外，由區(qū)塊鏈構(gòu)成的去中心價(jià)值網(wǎng)絡(luò)，將激發(fā)大量去中心的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)價(jià)值交換場(chǎng)景，結(jié)合AI、5G、物聯(lián)網(wǎng)、邊緣計(jì)算等多種技術(shù)，分布式算力將會(huì)找到越來(lái)越多的發(fā)揮空間，迎來(lái)發(fā)展的春天。

然而，現(xiàn)有的區(qū)塊鏈還不能支持大規(guī)模的分布式計(jì)算及應(yīng)用場(chǎng)景。傳統(tǒng)區(qū)塊鏈的串行結(jié)構(gòu)，決定了其所能支撐的計(jì)算量和所能允許參與的節(jié)點(diǎn)都有天花板的制約，無(wú)法達(dá)到分布式計(jì)算理想狀況下可以根據(jù)需求任意調(diào)動(dòng)算力的規(guī)模，不但能制約區(qū)塊鏈本身所支撐應(yīng)用的可擴(kuò)展性，同時(shí)制約參與其中分布式算力的可擴(kuò)展性。

在這方面，采用了基于Paxos算法創(chuàng)造出的Buddy共識(shí)算法的并行鏈，具有天然的優(yōu)勢(shì)。Buddy共識(shí)采用節(jié)點(diǎn)互證原理，可以并行形成局部共識(shí)，再有局部共識(shí)形成合集，擴(kuò)展到全局共識(shí)。在這樣的共識(shí)機(jī)制下，區(qū)塊鏈可以允許多條子鏈并存，同時(shí)可以并行出塊，這意味著破除了區(qū)塊鏈單位時(shí)間內(nèi)計(jì)算量的限制，以及可以參與計(jì)算節(jié)點(diǎn)數(shù)目的限制，可以充分調(diào)動(dòng)分布式計(jì)算力，以形成能夠產(chǎn)生商業(yè)價(jià)值的規(guī)模；此外Buddy共識(shí)不同于傳統(tǒng)區(qū)塊鏈的PoW等共識(shí)，需要通過(guò)算力爭(zhēng)奪最后只留下一個(gè)擁有記賬權(quán)的節(jié)點(diǎn)——產(chǎn)生大量算力浪費(fèi)，而失去了使用分布式算力以降低成本的初衷，并行區(qū)塊鏈采用Buddy共識(shí)，可以允許節(jié)點(diǎn)根據(jù)自身帶寬資源、連接及計(jì)算性能，參與不同難度的計(jì)算，從而進(jìn)一步充分利用分布式算力，做到資源的合理分配和真正的去中心。

在區(qū)塊鏈技術(shù)、尤其是并行區(qū)塊鏈技術(shù)的帶動(dòng)下，分布式計(jì)算將會(huì)逐步走向規(guī)?；纳虡I(yè)應(yīng)用階段。

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