云計算之軟件定義——思考和探索

經(jīng)過這些年的發(fā)展，目前云計算基本上呈現(xiàn)出三種大家公認(rèn)的形態(tài)，也就是IaaS、PaaS和SaaS。

互聯(lián)網(wǎng)時代每天頻出的熱點(diǎn)，大量出現(xiàn)的新術(shù)語等凸顯了這個時代的創(chuàng)新氛圍。從門戶網(wǎng)站、個人空間到搜索引擎、信息論壇，這都是互聯(lián)網(wǎng)早期所誕生的一系列東西。如果說從這個大泡沫的開始來看，我們把互聯(lián)網(wǎng)的創(chuàng)新分成兩個階段，一個是從大泡沫開始之前到泡沫結(jié)束以后十年的發(fā)展，比如出現(xiàn)面向科技的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)算、云計算，還有物聯(lián)網(wǎng)和移動互聯(lián)網(wǎng)。前一段時間主要還是把互聯(lián)網(wǎng)作為我們的信息的提供平臺，最新十年，我們正在做的事情就是把互聯(lián)網(wǎng)作為一個計算能力的平臺，這是第二個階段。

云計算呈“三分天下”態(tài)勢

云計算真正掀起熱潮，應(yīng)該是從亞馬遜發(fā)布AWS服務(wù)開始起步，到2007年開始的iPhone的發(fā)布，過去的這8年可以用風(fēng)起云涌來概括，風(fēng)起云涌的“風(fēng)”就是大量的智能手機(jī)的出現(xiàn)。從過去8年到現(xiàn)在，我們在云計算方面已經(jīng)形成了千億級市場。尤其是iPhone的發(fā)展，帶來了移動互聯(lián)網(wǎng)的蓬勃發(fā)展。

雖然具體到云計算這個概念本身，現(xiàn)在有很多技術(shù)手段的論證，可以說明它在2006年前就已經(jīng)誕生，并且也能在計算機(jī)的很多領(lǐng)域找到“云”的影子，但目前學(xué)界公認(rèn)，云計算開始受到重視并被公眾熟知，是從2006年開始，因?yàn)閬嗰R遜的EC2和S3的發(fā)布開啟了新篇章，計算資源就像水和電一樣，能夠?yàn)橛脩籼峁┌葱枋褂谩?/p>

接著兩年是眾說紛“云”的兩年，有太多關(guān)于云計算各種各樣的定義，有IBM的、微軟的等，這些定義都是站在各自的角度，從自己的視角給了云一個定義。

到2011年，大體上以NIST有一個總結(jié)性的定義，把云計算稱之為一個模型，該模型允許隨地按需方便地通過網(wǎng)絡(luò)訪問共享的可配置的計算資源，從而達(dá)成了一個共識。

2009年進(jìn)入云計算的沸點(diǎn)，可以看到傳統(tǒng)的網(wǎng)格計算已經(jīng)消失，這表明云計算已經(jīng)成為互聯(lián)網(wǎng)時代適合為更多的受眾群體提供服務(wù)的主要東西，而實(shí)際上云計算也涵蓋了網(wǎng)格計算所能夠提供的服務(wù)。

在2010年的時候，云計算幾乎成為互聯(lián)網(wǎng)計算一個代名詞，開始覆蓋到更多的領(lǐng)域，又演化出了私有云、云平臺等各種各樣的形態(tài)。此時，云計算已經(jīng)成為服務(wù)計算的一個主要落地形式。

2013年應(yīng)該是云計算規(guī)?；?，形成了千億美元的市場，在中國的市場規(guī)模達(dá)到千億人民幣，全球是千億美元。

云計算出現(xiàn)之后，大量服務(wù)模式相伴出現(xiàn)。但經(jīng)過這些年的發(fā)展，目前云計算基本上呈現(xiàn)出三種大家公認(rèn)的形態(tài)，也就是IaaS、PaaS和SaaS。

目前IaaS的發(fā)展形態(tài)已相對明確，而且還在保持高速增長，占有較大的市場份額。但這里最重要的還是SaaS，并且在統(tǒng)計數(shù)據(jù)里面，SaaS里面還包括其他XaaS的成分。三種形態(tài)中，PaaS成分相對較小，這意味著它還需要一定時間的發(fā)展。

就中國市場而言，IaaS相對SaaS的市場份額還是較小，這意味著它未來的市場空間依然很大。

軟件定義和云計算的關(guān)系

軟件定義的興起，大體上是斯坦福大學(xué)的一個項(xiàng)目開始，在做項(xiàng)目的過程中有天地人互聯(lián)網(wǎng)的模式，在這里他把傳統(tǒng)的交換機(jī)進(jìn)行了軟件定義，就形成了OpenFlow，2008年正式提出，2011年用在云里面，被大家廣泛接受，并迅速拓展到存儲和其他的管理方面，進(jìn)而發(fā)展到存儲、數(shù)據(jù)中心等。

從本質(zhì)上講，軟件定義是希望把原來整個一體化的一體式硬件設(shè)施相對拆散，變成若干個部件，然后把這些基礎(chǔ)的硬件建立一個虛擬化的軟件層，通過對虛擬化的軟件層提供API，再通過管控軟件對整個硬件系統(tǒng)進(jìn)行更為靈活的管理，開放靈活、智能的管控服務(wù)。

軟件定義兩個基本的實(shí)現(xiàn)技術(shù)路徑，也就是說硬件識別首先需要區(qū)別化，管理功能實(shí)現(xiàn)可編程。在硬件資源虛擬化的基礎(chǔ)上，用戶可以編寫程序，訪問資源提供的服務(wù)，進(jìn)而可以改變資源系統(tǒng)，滿足應(yīng)用對資源的多樣性需求。

軟件定義采用了很多技術(shù)，從我們現(xiàn)在從事的軟件研究的結(jié)果來看，操作系統(tǒng)某種意義上體現(xiàn)了軟件定義之集大成。僅僅從一個計算機(jī)系統(tǒng)使用者的角度，操作系統(tǒng)正是一臺軟件定義的計算機(jī)，計算機(jī)從硬件的角度看只是裸機(jī)，如果沒有操作系統(tǒng)，你只能使用機(jī)器語言、匯編語言的方式使用計算機(jī)，編程很困難，使用也很麻煩，正是操作系統(tǒng)給我們提供了計算系統(tǒng)龐大的靈活性。

在網(wǎng)絡(luò)時代，互聯(lián)網(wǎng)成為核心，PC功能成為網(wǎng)絡(luò)的終端，網(wǎng)絡(luò)成為計算和存儲的中心，各種終端設(shè)備是作為網(wǎng)絡(luò)的輔助交流工具，包括了智能手機(jī)、上網(wǎng)本等。而在互聯(lián)網(wǎng)時代，這樣的操作系統(tǒng)要滿足互聯(lián)網(wǎng)的需求，就面臨新的技術(shù)挑戰(zhàn)，管理資源從單機(jī)變成整個互聯(lián)互通，使得我們的資源復(fù)雜和海量。

其次，應(yīng)用的多元化。我們需要大量的新應(yīng)用，這些應(yīng)用的形成，要形成一些共性支撐，龐大的共性集聚到互聯(lián)網(wǎng)上，還得滿足每個個體甚至每一個單位的個性化需求。

應(yīng)用模式是以服務(wù)的方式提供，對外要提供按需使用的模式，同時也支持用戶要有不同的終端能夠訪問服務(wù)。所以，這樣就構(gòu)成了后期的云或者服務(wù)站點(diǎn)為服務(wù)端，以各種智能手機(jī)、PC等為終端的一個一體化平臺。

所謂的云管理平臺本質(zhì)上體現(xiàn)為一種新型的網(wǎng)絡(luò)化操作系統(tǒng)，向下需要管理調(diào)度大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)化資源，虛擬計算、存儲、網(wǎng)絡(luò)和平臺等，而向上就要支撐上面的運(yùn)行在這個平臺之上的各種應(yīng)用，以服務(wù)化的方式對外交互。

圍繞互聯(lián)網(wǎng)計算進(jìn)行的探索

互聯(lián)網(wǎng)帶來了技術(shù)和應(yīng)用創(chuàng)新，從2000年以來，人們心目中都希望把互聯(lián)網(wǎng)看成一個全球的計算平臺?；ヂ?lián)網(wǎng)也正在形成新的軟件產(chǎn)業(yè)的形態(tài)，就是面向互聯(lián)網(wǎng)的軟件產(chǎn)業(yè)。

互聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)是一種新形態(tài)，它上面的軟件首先需要每一個實(shí)體的自主能力，實(shí)體之間的關(guān)系，實(shí)體之間協(xié)同之后產(chǎn)生的自發(fā)性和在線演化能力，所以它體現(xiàn)了按需構(gòu)造協(xié)同行為模式。按照領(lǐng)域社區(qū)或者社會網(wǎng)絡(luò)的組織模式，以及基于復(fù)用、知識驅(qū)動、自底向上從無序到有序螺旋成長的系統(tǒng)開發(fā)模式，我們需要把過去一個以信息提供為主的網(wǎng)絡(luò)變成以提供軟件能力、計算能力為主的互聯(lián)網(wǎng)。

從軟件質(zhì)量到軟件開發(fā)、軟件運(yùn)行、軟件范型幾個方面，互聯(lián)網(wǎng)都面臨著一系列的挑戰(zhàn)。所以在互聯(lián)網(wǎng)時代，需要一種和過去不同的軟件范式。未來要進(jìn)入所謂的網(wǎng)構(gòu)軟件時代，要構(gòu)造一個網(wǎng)構(gòu)軟件的硬件平臺，采用網(wǎng)構(gòu)軟件的思想和理論來演示操作相關(guān)平臺，支撐互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)，圍繞網(wǎng)構(gòu)自身平臺進(jìn)行了一系列的探索，從云資源、端設(shè)備到物理資源的管理與虛擬化，虛擬資源的管理及編程方向，到上面支撐各種各樣的應(yīng)用。

圍繞服務(wù)端，我們構(gòu)造了一個面向云端融合的運(yùn)行支撐框架，就是通過移動互聯(lián)網(wǎng)驅(qū)動云計算和智能終端在開始工作，即所謂的云端工作。目前已經(jīng)構(gòu)建了一個運(yùn)營框架，可以為用戶提供移動應(yīng)用編程模型和框架，非侵入式的把web應(yīng)用轉(zhuǎn)化為移動應(yīng)用，滿足在移動終端上訪問用戶的要求。

目前，我們有一個IaaS平臺，稱之為燕云，是面向云計算的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)。

在PaaS平臺上我們提供了一個軟工服務(wù)集成環(huán)境，已經(jīng)部署了很多的服務(wù)，現(xiàn)在主要用于科研相關(guān)的工作，特別是軟件工程相關(guān)的工作。進(jìn)而構(gòu)建了一個大規(guī)模彈性分布式的調(diào)度與編程框架，面向大數(shù)據(jù)的使用，支持作業(yè)的云化部署、透明分布、按需并行、動態(tài)伸縮、自動容錯，把傳統(tǒng)語言與新語言結(jié)合到一起。

在SaaS層面，圍繞我們自己的領(lǐng)域構(gòu)建軟件工程，面向公共的科研服務(wù)和知識共享，對軟件工程設(shè)計各方面的知識，以及軟件開發(fā)所需的各種服務(wù)提供了在線集成，包括軟件百科知識相關(guān)的論壇、相關(guān)的博客等，有一個軟件構(gòu)建資源庫。

從數(shù)據(jù)服務(wù)層面，收集國際主要開源社區(qū)的軟件過程數(shù)據(jù)，對外提供數(shù)據(jù)的研究。再者就是把知識相關(guān)能力結(jié)合起來，特別是結(jié)合現(xiàn)在大數(shù)據(jù)時代，怎么把數(shù)據(jù)提煉為知識，從知識的需求，按需動態(tài)來實(shí)行個性化的知識服務(wù)，涉及到知識的建模、知識的提取、知識推理、智能問答。

（以上內(nèi)容系根據(jù)梅宏院士在“第六屆中國云計算大會”上的演講整理而成）

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