硬件创新定理

Lori Mac Vittie杰出工程师兼首席技术布道师 | F5

我最近读完了《费马大定理》（Simon Singh）。说出来你可能会惊讶，书中充满了戏剧性事件、阴谋、谋杀和情妇。真的。数学史上有很多这样的人：尽管他们对一些概念有着非凡的理解，而我们普通人甚至无法真正领会，但归根结底，他们也只是普通人。

但这并不是今天真正要说的重点。重点是，350多年来，数学家一直致力于证明（或证伪）所谓的费马大定理。更准确地说，这其实是一个猜想。这位才华横溢的（业余）数学家指出，勾股定理虽然近乎不证自明，却只适用于平方数。也就是说，以下方程无解：an + bn = cn，其中“n”为“2”以外的任何数。显然，真正让数学家们抓狂的是，费马声称自己对此有一个绝妙的证明，但他写下这条批注的书页边缘太窄，容不下这个证明。

而且，他们始终找不到这份证明。

于是，数学家们开始尝试证明或证伪这一猜想。长话短说，终于有人做到了。但要做到这一点，他必须将两个截然不同的数学分支结合起来。这些分支在费马提出这一猜想时尚不存在，其中一些可追溯到为解决费马大定理及其他数学难题所做的尝试。用于解决费马大定理的数学分支之一涉及椭圆曲线研究。如果这个概念听起来很熟悉，那是因为椭圆曲线正是ECC（椭圆曲线密码学）的基础。如今，ECC日益受到青睐，用于取代较旧且更易受攻击的加密方案。

简而言之，解决某个数学分支中的问题，往往能推动其他相关但截然不同的数学分支实现创新，这正是其益处之一。

现在，您可能会想，标题中为什么会提到“硬件”。硬件不就是硬件吗？在当今这个软件无处不在、应用交付依赖软件的世界里，硬件还能推动哪些与之相关的创新呢？

当然是软件。

事实证明，当您自行构建硬件，以确保部署在数据中心南北向通道上的服务获得所需的容量和速度时，还必须开发与之配套的软件。毕竟，硬件本身在很大程度上只是资源。这一点也在发生变化，不过可以留待以后另文讨论。现实是，硬件主要负责提供资源，而软件则能将这些资源转化为可用能力，最终用于支持那些通过互联网全天候保护和交付应用的服务。因此，当网络领域迎来新硬件时，往往也意味着新软件即将发布。因为没有软件，定制硬件发挥不了多大作用。

现在，创新开始跨越硬件与软件之间的界限。该软件可以从原有硬件迁移到商用现成硬件（COTS），也就是通用服务器。之所以称为“通用”，是因为它们需要支持各种用途，因此并未针对任何特定用途进行专门优化。但此前在专用硬件上运行的软件经过了优化，工程师长期积累并不断改进的技巧和经验也会应用到软件版本中。

事实上，其中许多技巧的适用范围比想象中更广。例如，定制硬件中使用的Intel等厂商的芯片，也存在于商用现成系统中。但大多数软件并未利用这些芯片提升性能或容量的特性，因为这些软件在编写时并未考虑此类硬件。不过，有些系统在设计时考虑到了这一点。因此，当这些软件迁移到商用现成硬件上时，相比其他功能相同但未使用专用硬件的软件，仍能保留许多性能和容量优势。

早在20世纪90年代，为解决软件面临的性能和容量挑战，网络中开始广泛采用硬件，其中包括与数据在系统内部传递方式相关的新型内部架构。如今，这些方法和技术正被重新应用于软件，以提升性能和容量。当开发人员需要为尚无可用平台的硬件设计高速、大容量软件时，他们会探索新的实现方式。他们挑战固有假设，并找到更有效的方法，在数据通过系统时对其进行处理、检查和修改。他们还会设计新的算法和更完善的数据结构，以改进内存管理和协议解析。

虽然大多数人不会将硬件与创新联系起来，但事实上，正如数学一样，解决一个领域的问题也会推动其他领域的创新。我们经常看到这种情况：将定制硬件平台上的BIG-IP软件迁移到私有云、本地和公有云环境所使用的通用硬件上。迁移需要投入相应的工作，必须调整软件，使其适应虚拟化、容器化和云化的形态。不过，新硬件带来的创新成果得以保留，也让软件能够在通用平台上更快速、更具可扩展性且更高效地运行。

开发新硬件，并调整软件以适配其新功能，最终都会推动软件创新，无论软件运行在定制硬件还是通用硬件上。因此，新硬件的推出令人振奋，因为它预示着创新即将到来。

这就是硬件创新定理。正如费马定理的证明将推动数学领域的更多创新，并将这些进展延伸至密码学和安全领域一样，解决软件适配新型定制硬件的挑战，也将推动软件本身不断创新，并在未来多年持续影响本地和云数据中心领域。

关于作者

Lori Mac Vittie杰出工程师兼首席技术布道师 | F5

Lori MacVittie是F5首席技术官办公室的杰出工程师兼首席技术布道师，在应用交付、自动化战略和基础设施领域拥有深厚的专业知识。无论是为AI智能体定义防护机制、剖析脆弱的多云架构，还是探索可扩展系统的极限，她都善于化繁为简。她在应用开发、IT架构以及网络和系统运维领域拥有30多年的行业经验。加入F5之前，她曾担任技术编辑，并因出色表现获得奖项。 MacVittie拥有计算机科学硕士学位，著述颇丰，出版作品涵盖安全、云和企业架构领域。她还热衷于桌面游戏和电子游戏，并且对奶酪有着毫不掩饰的鲜明见解。

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