文/范斌

NSDI(Networked System Design and Implementation研讨会)是计算机学术界中研究分布式系统和网络的旗舰学术会议。相对于计算机领域内其他动辄几十年历史的会议，2013年才刚满10岁的NSDI无疑只是一个年轻的小字辈。但近十年来，在以Google为首的几家互联网巨头的推动下，超大规模分布式系统(例如包括上万台甚至更多服务器的集群)从理论到应用都有了跳跃式的发展，作为这个方向最前沿的顶级学术会议，NSDI自然也越来越受到关注。

2013年的 NSDI于4月2-5日在美国伊利诺伊州的Lombard举行。与计算机领域内其他方向的顶级学术会议的规模相比，NSDI可谓袖珍：本届会议从数百篇来 自全球各个高校、研究机构以及公司的论文投稿中，仅收录并发表了其中的38篇。值得一提的是，被收录的论文中有一篇来自中国的清华大学与中国科技大学，这 也是我们中国高校首次发表第一作者的NSDI论文。在网络学术界中享誉盛名的大牛包括普林斯顿大学的Jennifer Rexford教授和华盛顿大学的Thomas Anderson教授均现身此次会议。两人都是近年来热门的OpenFlow最初的倡导者。众多著名的高科技公司如Google、Facebook、 Microsoft、VMware也纷纷派出技术人员参加并赞助了会议，其中来自Facebook的工程师团队更是在会议上发表了一篇关于 Facebook如何部署并改进Memcached的论文。

本篇报道将为你描述我所见到的那些有趣的议题和最前沿的研究。

未来的网络会由软件来定义吗

软件定义网络(SDN，Software-Defined Network)的讨论无疑是本次NSDI一大重头戏。SDN是近年来开始发展的一种网络虚拟化技术，它强调在网络中将决策部分(决定将每个数据包发送至 哪里)和实现部分(对于每个给定目的地址的包如何发送)分离，并提供编程接口让网络管理人员在不更改硬件的前提下，以软件的方式迅速更改决策部分进而重新 规划整个网络。实力雄厚的互联网公司诸如Google和Facebook已开始在其各自的数据中心内部署SDN。

NSDI的第一个演讲里， 来自普林斯顿大学的研究者就展示了他们最新开发的一种叫Pyretic的编程语言(http://www.frenetic-lang.org/pyretic/

)用于描述交换机的包处理规则。Pyretic基于Python，因此看起来和Python十分相似。Pyretic模块化封装了一系 列包处理策略，同时借助Python强大的表达能力，可以用区区几行简单的语句实现复杂的包处理逻辑，从而大大减轻了网络管理的负担。这项工作因此获得了 2013年NSDI的社区奖。

未来浏览器乃至互联网Web架构会演变成什么样

针对当前层出不穷的Web安全隐患(例如缓冲区溢出、JavaScript API漏洞、点击劫持等)，来自微软总部研究院(MSR)的Jon Howell提出了一个极其大胆同时也备受争议的改革构想。

Jon首先分析了导致Web安全问题的根本原因：一方面，为了追求更强大、更丰富的表达效果，Web开发者不停地新增或加强那些本已复杂的Web API(包括HTML、MIME、CSS、JavaScript、DOM等)；另外一方面，浏览器为了在客户端一一实现这些Web API，也被迫变得越来越庞大和复杂，从而带来种种难以避免的安全漏洞和隐患。

为解决追求丰富的Web API和提高用户安全性之间的矛盾，Jon与两位同事设计并实现了一个叫做Embassies的系统来负责让用户安全地浏览Web，而不用担心是否点击了恶意链接。在Embassies中，每个Web应用都被限制在一个容器(例如虚拟机)中运行，并和同样运行在本地的客户端浏览器通过IP网络通信。 Embassies的浏览器仅负责最基本的绘制像素工作。由于功能简单，它比传统大而全的浏览器要更高效和安全。另外，Embassies在其容器内部提 供丰富的Software Stack选择，以方便Web开发人员，并保证对恶意应用的隔离。这种Web API和Client API的隔离，兼顾了Web的安全性和丰富性，也使得本篇论文获得了NSDI组委会的青睐并被评为两篇最佳论文之一。微软会把这一奇思妙想变成现实，进而 在愈发惨烈的浏览器大战中杀出重围吗？我们拭目以待。

Facebook如何快速生成每位用户的页面

Memcached是一种使用内存作为存储载体的key-value存储。随着内存容量的不断增长和价格下降，近年来Memcached大行其道，其中Facebook的示 范效应可谓功不可没。在Facebook后台，海量的用户数据是以key-value条目的形式被缓存在Memcached服务器上，从而缓解对后台数据 库的压力，同时利用内存的巨大带宽大大加速对于常用数据的读取。

在NSDI上，来自Facebook的工程师向参会者展示了 Facebook是如何部署上千台规模的Memcached集群，从而将上万亿条key-value条目存储在内存中，并实现每秒处理数十亿次访问的吞吐 量。难能可贵的是，Facebook的工程师们详细介绍了在实际部署中，他们是如何克服遇到的种种挑战——例如如何保证访问低延迟的同时增加并发性，如何 合理利用批量访问(Batching)来均摊网络开销，如何使用契约(Lease)来保证Memached客户端数据的一致性，如何使用冗余，如何处理 Memcached服务器的宕机等。

巧合的是，今年还有另一篇来自卡内基-梅隆大学和Intel的论文，从数据结构的角度对单机Memcached的性能瓶颈做出了分析，并尝试使用无锁的散列表和Cache替换算法来实现更加高效并节省内存的Memcached。

帮助非洲人民减少“手机话费”

在以非洲为代表的第三世界，移动通信正变得日趋普及。基于GSM的2G手机已变成了很多普通非洲人最重要的通信手段。

来自加州大学伯克利分校和华盛顿大学的一组研究人员展示了一项很有趣也非常有意义的工作。他们调查并发现，在很多非洲地区运行一个GSM手机基站的电费(通 常是购买电池的费用)对当地民众来说是一笔高昂的费用，严重制约了更多人使用移动设备。为了解决这个问题，他们在一个开源基站软件的基础上加以改进。区别

于时时提供覆盖的普通基站，在夜间等人们较少使用手机的时段里，改进后的基站会停止覆盖以节约用电。此时只有当有人想要使用手机，基站才会被唤醒，重新提供覆盖及正常的手机服务。

为了表彰这项工作对开源的贡献和它对第三世界人民的潜在帮助，它得到了2013年的社区奖。

开源

伴随着开源运动的方兴未艾，近年来以NSDI为代表的计算机学术界越来越鼓励学术论文的作者们将其代码和数据公开。这一趋势对于整个学术界有着非常积极的意 义：这不仅让后续的研究者可以更加方便地验证前人的结果，并且可以让他们站在前人的肩膀上，省去了重复制造轮子的时间。2013年NSDI发表的论文很多 都公布了源代码，因此如果你发现某篇论文很有意思，可能对工作有帮助，不妨联系一下它的作者。他们可能会很热心地帮你获得源代码哦。

作者范斌，卡内基-梅隆大学在读博士。研究方向包括分布式系统、网络系统、存储系统。

本文选自《程序员》杂志2013年5期，未经允许不得转载。如需转载请联系 market@csdn.net

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