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懷進(jìn)鵬:對云計算與網(wǎng)絡(luò)軟件技術(shù)的幾點思考

2011-07-12 10:57 中國計算機(jī)報

導(dǎo)讀:云計算平臺是互聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)的核心。歐美的主要發(fā)達(dá)國家都已經(jīng)在這個方向上展開工作。這個領(lǐng)域?qū)χ袊允且粋€非常難得的機(jī)會,因為在傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)領(lǐng)域,微軟形成壟斷。

  信息產(chǎn)業(yè)離不開軟件,大規(guī)模的數(shù)據(jù)需要軟件來處理。在信息產(chǎn)業(yè)未來的發(fā)展過程中,應(yīng)用的多樣性和信息技術(shù)和工業(yè)化的結(jié)合,會帶來軟件和互聯(lián)網(wǎng)新的發(fā)展。

  在此,我對于網(wǎng)絡(luò)化軟件以及云計算進(jìn)行一些分析,并提幾點對未來技術(shù)問題的理解。


  互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展路在何方

  互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展是一個重要的趨勢,它的衍生品帶來了很多新的機(jī)會。對互聯(lián)網(wǎng)而言,“以人為中心”的理念帶動了網(wǎng)絡(luò)新的發(fā)展,也帶來了新的空間。隨著獲取信息的手段和能力的增強(qiáng),人們對于信息的理解逐步延伸。在這個發(fā)展過程中,信息成為網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中更重要的內(nèi)容,如何把信息、數(shù)字化的世界、物理的世界,以及人類生活有效結(jié)合起來,是未來互聯(lián)網(wǎng)中最有意義的內(nèi)容。

  在互聯(lián)網(wǎng)和IT的發(fā)展過程中,有一些困難很難克服,如摩爾定律,以及由于應(yīng)用的廣泛性和數(shù)據(jù)處理的大規(guī)?;瘜Υ鎯δ芰Φ囊笤絹碓礁叨鴮?dǎo)致的多核處理器核數(shù)增加,處理器和存儲器之間性能的差距在不斷拉大。

  目前來看,人們處理數(shù)據(jù)的能力趕不上獲取數(shù)據(jù)的能力。IDC報告顯示,每18個月全球數(shù)據(jù)量翻一番。過去數(shù)據(jù)庫假設(shè)數(shù)據(jù)是確定的,現(xiàn)在不確定的數(shù)據(jù)被大量引入系統(tǒng)。這些不確定數(shù)據(jù)會導(dǎo)致軟件復(fù)雜性增加,而且軟件非功能屬性增強(qiáng),對系統(tǒng)可擴(kuò)展性、高可用性、服務(wù)質(zhì)量控制和可信性等需求增大。無論計算模式怎么變遷,數(shù)據(jù)處理是信息技術(shù)領(lǐng)域最重要也是最核心的問題。隨著信息技術(shù)和應(yīng)用的有效結(jié)合,這個問題越來越突出。

  應(yīng)用規(guī)模和資源共享的問題也更加突出。全球數(shù)據(jù)中心的報告顯示,每年服務(wù)器的利用率平均不足15%,但是服務(wù)器、PC出貨量不斷增加,這反映資源利用率低而需求增長強(qiáng)勁。應(yīng)用增長導(dǎo)致信息與通信產(chǎn)業(yè)成為世界第五大耗能產(chǎn)業(yè),發(fā)展綠色I(xiàn)T成為一個新問題。

  IT面臨眾多的來自硬件、軟件、互聯(lián)網(wǎng)方面的挑戰(zhàn),信息技術(shù)處于未來十年變化的平臺期,即在未來的十年中,有可能按照現(xiàn)有的傳統(tǒng)方式所開展的研究工作,不會進(jìn)一步推進(jìn)信息技術(shù)的發(fā)展。但網(wǎng)絡(luò)化、普適化和智能化的應(yīng)用和互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算的發(fā)展會進(jìn)一步帶動對技術(shù)的需求,這樣的需求為我們在信息技術(shù)上的創(chuàng)新和開展網(wǎng)絡(luò)化應(yīng)用提供了機(jī)遇,中國擁有技術(shù)后發(fā)優(yōu)勢和市場優(yōu)勢。

  互聯(lián)網(wǎng)熱點是動力

  網(wǎng)絡(luò)資源的規(guī)模,包括用戶規(guī)模和系統(tǒng)規(guī)模,發(fā)展很快。在互聯(lián)網(wǎng)成為全球性基礎(chǔ)設(shè)施的情況下,數(shù)據(jù)變得越來越重要,成為一種戰(zhàn)略資源。在互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域和信息技術(shù)領(lǐng)域,誰能有效壟斷數(shù)據(jù)資源,誰就有可能成為霸主。能否成為互聯(lián)網(wǎng)巨頭,不在于技術(shù)水平如何高,而在于是否擁有大規(guī)模可真實運(yùn)行的數(shù)據(jù),并且能夠做出一定分析。如何獲取大規(guī)模的數(shù)據(jù)資源并進(jìn)行處理,決定了企業(yè)的競爭力和發(fā)展動力。

  根據(jù)過去十年美國總統(tǒng)顧問委員會發(fā)布的報告,從IT領(lǐng)域規(guī)模一直處于十億美元以上的產(chǎn)業(yè)和技術(shù)之間的關(guān)聯(lián)性來看,數(shù)據(jù)處理技術(shù)一直排在前三位,能帶來整個產(chǎn)業(yè)最大的回報。在過去十年當(dāng)中,從應(yīng)用和技術(shù)所對應(yīng)的產(chǎn)業(yè)分析來看,數(shù)據(jù)獲取和分析能力是一個核心能力。大規(guī)模的數(shù)據(jù)改變了做研究的方式,統(tǒng)計物理學(xué)、統(tǒng)計科學(xué)成為適用于各行各業(yè)的重要基礎(chǔ)學(xué)科,支撐了行業(yè)的發(fā)展。

  在互聯(lián)網(wǎng)中,數(shù)據(jù)中心成為網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的計算機(jī),也成為服務(wù)和計算的主力軍。網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用成為常態(tài)之后,虛擬的計算環(huán)境和服務(wù)環(huán)境被推向前臺,軟件應(yīng)用的模式也在改變:我們不再安裝軟件,而是按需訪問和按用量付費(fèi)。當(dāng)數(shù)據(jù)中心、網(wǎng)絡(luò)成為基礎(chǔ)設(shè)施,數(shù)據(jù)中心成為計算機(jī),網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用成為常態(tài)后,計算變成了一種公共服務(wù),它背后的處理能力就成為數(shù)據(jù)應(yīng)用和提升信息技術(shù)發(fā)展能力的最重要的一個力量。

  去年,奧巴馬政府推動IT戰(zhàn)略,更多考慮的是未來如何引領(lǐng)全球信息技術(shù)的發(fā)展,把云計算和移動計算作為主要目標(biāo),確立了相應(yīng)的一些重大研究計劃。

  云計算是一種基于數(shù)據(jù)中心,強(qiáng)調(diào)性價比、效能和可信度的服務(wù)運(yùn)營模式。簡而言之,云計算有三個目標(biāo):高效性、靈活性、可控性。高效性是指低成本的應(yīng)用,可拓展性和易管理性。靈活性是指快速部署新的產(chǎn)品來適應(yīng)市場的應(yīng)用需求。可控性是指如何來保證安全性和應(yīng)用的完整性。

  軟件和數(shù)據(jù)服務(wù)對運(yùn)營商而言是新的機(jī)會,產(chǎn)業(yè)形態(tài)會有變化運(yùn)營商提供軟件服務(wù)和運(yùn)行支撐,進(jìn)行配置、集成和開發(fā)應(yīng)用組合;開發(fā)商通過運(yùn)行平臺,部署自己的服務(wù),供最終用戶使用;用戶根據(jù)各自需求對軟件服務(wù)進(jìn)行配置。

  新型網(wǎng)絡(luò)計算模式基于數(shù)據(jù)中心、強(qiáng)調(diào)效能和可信的服務(wù)運(yùn)營模式,通過共享資源、按需服務(wù),提升高端計算的利用率和易用性,提升低端計算的事務(wù)處理能力。

  云計算平臺是互聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)的核心。歐美的主要發(fā)達(dá)國家都已經(jīng)在這個方向上展開工作。這個領(lǐng)域?qū)χ袊允且粋€非常難得的機(jī)會,因為在傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)領(lǐng)域,微軟形成壟斷。

  很多互聯(lián)網(wǎng)商業(yè)巨頭在布局新型的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)或者云計算平臺。對具有大規(guī)模數(shù)據(jù)處理能力的計算平臺而言,找到最重要的切入點和產(chǎn)業(yè)發(fā)展點是最核心的。云計算平臺應(yīng)該提供面向未來應(yīng)用和技術(shù)發(fā)展最重要的內(nèi)容。在應(yīng)用模式下,產(chǎn)業(yè)和技術(shù)的機(jī)遇是什么,怎樣發(fā)展技術(shù)?在中國這樣一個大規(guī)模數(shù)據(jù)處理市場上,IT領(lǐng)域出現(xiàn)了新的生機(jī),我們跟別人在同一起跑線上。中國用戶有不同的數(shù)據(jù)和驅(qū)動需求,這是最重要的動力所在。

  網(wǎng)絡(luò)化軟件是機(jī)遇

  近年來,學(xué)術(shù)界的熱點研究方向為傳統(tǒng)操作系統(tǒng)技術(shù)(內(nèi)核、文件、調(diào)度)的改進(jìn),多核操作系統(tǒng)、并行調(diào)度和優(yōu)化,網(wǎng)絡(luò)化操作系統(tǒng)相關(guān)技術(shù),如云計算體系結(jié)構(gòu),云存儲,虛擬化。

  未來的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用和機(jī)會在哪里?我們設(shè)想一個數(shù)據(jù)中心就是一臺計算機(jī)的話,它會如何運(yùn)行、管理和按需服務(wù),如何來把握住資源并提供新的應(yīng)用模式。以云計算來拓展我們的想象,它改變了傳統(tǒng)對軟件、應(yīng)用的所有方式。

  在這樣的背景下,互聯(lián)網(wǎng)軟件的出路在哪里?在互聯(lián)網(wǎng)作為基礎(chǔ)設(shè)施,數(shù)據(jù)中心作為計算機(jī)而大多數(shù)人買計算和服務(wù)而不是來購買計算機(jī)的時候,我們應(yīng)該如何看待這種新的模式所帶來的商機(jī)和危機(jī)?

  軟件的開發(fā)工具、開發(fā)方法、開發(fā)技術(shù)帶動產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,運(yùn)行系統(tǒng)提升產(chǎn)業(yè)能力?;ヂ?lián)網(wǎng)的應(yīng)用領(lǐng)域多而大,從運(yùn)行支撐環(huán)境和設(shè)計開發(fā)的角度來看,都會帶來很多新的機(jī)會。軟件是一個非常有意義的發(fā)展方向。而軟件的開發(fā)模式、運(yùn)營模式、銷售模式、維護(hù)模式都在發(fā)生變化。

  過去的操作系統(tǒng)是面向主機(jī)的,單機(jī)系統(tǒng)資源管理,其特點是集中和同構(gòu),可是在互聯(lián)網(wǎng)下,資源變成了一種服務(wù)的平臺,提倡按需下載,及時更新,產(chǎn)品免費(fèi)和服務(wù)收費(fèi)這樣的模式,所形成的開放和生長的系統(tǒng)需要服務(wù)綜合。在系統(tǒng)當(dāng)中有很多異構(gòu)、分布的資源,需要考慮資源調(diào)度、沖突失效、可靠性和容災(zāi)的問題。

  未來網(wǎng)絡(luò)軟件的開發(fā)和驗證技術(shù),將使云計算平臺和網(wǎng)絡(luò)軟件一體化。過去的軟件是因式分解,而在未來的軟件中,大規(guī)模的應(yīng)用下能不能通過現(xiàn)有軟件簡單軟件功能的驗證和分析而構(gòu)成復(fù)雜性的軟件,集成形成新的軟件開發(fā)的模式,這有賴于對基礎(chǔ)技術(shù)的了解。

  跨域資源訪問和信任也值得研究。未來的應(yīng)用中,云計算平臺在跨域訪問和傳輸時能實現(xiàn)有效的防御。它能夠防御底層系統(tǒng),可以識別網(wǎng)絡(luò)中的特別通道和惡意代碼,可以在問題中恢復(fù)。云計算要考慮三點,通過虛擬網(wǎng)絡(luò)的支持來建立虛擬機(jī)應(yīng)用和隔離,實現(xiàn)可防御性,通過監(jiān)控可信加載,以及對問題的識別性。

  互聯(lián)網(wǎng)給軟件工作者帶來了很多新的挑戰(zhàn),也帶來了很多新的機(jī)會。網(wǎng)絡(luò)計算在催生想象力,這種新的計算模式和應(yīng)用為信息化帶來了機(jī)會。未來的軟件或者說云計算平臺,應(yīng)該能實現(xiàn)資源的共享和運(yùn)行,能夠?qū)崿F(xiàn)對軟件設(shè)計開發(fā)所需要的SAAS模式的支持,同時建立對服務(wù)和資源的有效支持,并且能夠通過一種可信監(jiān)控,提供更有效的內(nèi)容。這就是未來的軟件應(yīng)有的運(yùn)行模式。

  (根據(jù)懷進(jìn)鵬在“十一五”電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展基金成果匯報展示會上的講話整理)