云計算 這十年

眾所周知，云計算已經(jīng)成為互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新的一個主要的基礎(chǔ)設(shè)施。日前計算理論和技術(shù)方法隨著網(wǎng)絡(luò)化、泛載網(wǎng)絡(luò)智能化，逐漸形成新模式以及新思維方式。面向未來，我們面對整個信息社會推動之下的融合更需要云計算提供基本的技術(shù)和設(shè)施支撐。

云計算十年回顧

回首云計算，我們發(fā)現(xiàn)2006年是云計算元年，亞馬遜利用虛擬化的經(jīng)典系統(tǒng)軟件技術(shù)，開創(chuàng)了硬件及服務(wù)的商業(yè)模式，計算資源可以像水電一樣提供給公眾使用，標(biāo)志著公眾能夠感知到云計算時代的來臨。

2007年到2010年，這個階段內(nèi)云計算硬件及服務(wù)商業(yè)模式得到廣泛認(rèn)可。硬件資源虛擬化以及管理技術(shù)帶來繁榮發(fā)展，同時云基礎(chǔ)設(shè)施開始采用開源，開源作為云計算基礎(chǔ)設(shè)施的重要選擇被日漸提上日程。

2001年到2015年，open Stack開始成為云服務(wù)與管理的重要技術(shù)手段，對涵蓋計算存儲網(wǎng)絡(luò)全硬件資源進(jìn)行軟件定義成為基本共識。云資源管理全面走向軟件定義，可以對規(guī)?；馁Y源進(jìn)行高效的管理，這是軟件定義技術(shù)基于虛擬化和管理編程綜合的體現(xiàn)，其中涉及到軟件定義計算，軟件定義網(wǎng)絡(luò)，軟件定義存儲。

從2015年開始，業(yè)界逐漸呈現(xiàn)了云計算應(yīng)用的繁榮景象，進(jìn)而邁入云的第三個階段的應(yīng)用繁榮。如何應(yīng)對復(fù)雜多樣的應(yīng)用需求成為云計算重要的關(guān)注點，同時這也是我國API經(jīng)濟(jì)的起點。

2015年，云計算逐漸滲透到大數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域。相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，存儲和處理云開始使用云平臺的比率是3%，僅僅使用云平臺進(jìn)行數(shù)據(jù)處理就達(dá)到14%，云端大數(shù)據(jù)投入增長速度基于企業(yè)自建的三倍，大數(shù)據(jù)成為云計算的重要應(yīng)用之一。

同時，我們可以看到國內(nèi)發(fā)布的一系列推動云計算及其相關(guān)領(lǐng)域與行業(yè)發(fā)展的政策以及在政府支持下所發(fā)起的各種各樣的云活動，大量企業(yè)在云計算方面進(jìn)行了非常有效的成功實踐，也一樣大力推動了我國云計算的發(fā)展。

對于云涌十年，在概念探索期中我們還在爭論云到底是什么，而這個階段主要是專業(yè)實踐；第二階段的技術(shù)落地后，基本上就達(dá)成了共識，開始呈現(xiàn)對云計算的大眾化；如今進(jìn)入新時代應(yīng)用繁榮期，各個領(lǐng)域以及行業(yè)都會基于云計算的平臺搭建大量的服務(wù)。

三化一提升：云計算的未來

所謂“三化”是指應(yīng)用領(lǐng)域化、資源泛載化、系統(tǒng)平臺化，而“提升”，我們可以稱之為服務(wù)質(zhì)量的提升。應(yīng)用領(lǐng)域化是指面向各個領(lǐng)域、各種應(yīng)用需求的云不斷出現(xiàn)。例如電力云，醫(yī)療云，交通云等。我們提供面向領(lǐng)域的按需開發(fā)，提供支持開發(fā)運(yùn)行的API解決方案及其他一體化的解決方案，支撐更多的應(yīng)用，這是云未來發(fā)展在應(yīng)用繁榮中面臨非常重要的挑戰(zhàn)。

如今，云感知的軟件服務(wù)正在成為一種新形態(tài)。在軟件服務(wù)的早期，系統(tǒng)是緊偶合一體化的，SOA出現(xiàn)帶來了雙偶合分布式應(yīng)用，SaaS存在網(wǎng)絡(luò)上，很多應(yīng)用不能僅靠open Stack搭建。云感知的服務(wù)應(yīng)用開始呈現(xiàn)一個發(fā)展勢頭，運(yùn)行在云中，基于云所提供的服務(wù)或者微服務(wù)進(jìn)行構(gòu)建，感知云環(huán)境的各種資源變化，充分利用提供的各種API。

我們走向人機(jī)物融合的世界，從桌面計算走向云計算，以致現(xiàn)在云和端融合形成新架構(gòu)。一方面，硬件資源、能耗資源可以在兩端合理分布，數(shù)據(jù)兩端分布成熟以及兩端獨(dú)特資源的共享，這樣云端不僅是現(xiàn)在移動互聯(lián)網(wǎng)支撐智能手機(jī)端，甚至包含物聯(lián)網(wǎng)所承擔(dān)的各種各樣的聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。

例如云計算平臺可能面臨一些新的硬件加入，NDM、RDMA新型介質(zhì)加入并以云的方式呈現(xiàn)，支持?jǐn)?shù)據(jù)挖據(jù)、機(jī)器學(xué)習(xí)。我們看到有很多分布式的存儲，深度學(xué)習(xí)的電腦，這些能不能在云中提供服務(wù)，如果可以，怎么虛擬化，怎么對原有資源形成統(tǒng)一無縫管理就很關(guān)鍵。

另外終端方面，資源功能受限、采集數(shù)據(jù)類型非常豐富。我們看到現(xiàn)在傳感器部署的數(shù)量非常巨大，攝象頭、GPS定位，測血壓、海拔、光線中間陀螺儀等，這些端能不能在云平臺形成統(tǒng)一管理模式，也是云端面臨的挑戰(zhàn)。在泛載化云資源下云呈現(xiàn)多尺度，例如公有云、私有云、混合云，混合云成為新模式。我們大量利用已有資源形成的微小云、基于實體的聯(lián)動云，怎么通過云資源以及云計算管理聯(lián)合起來也是泛載的一個重要內(nèi)容。從單云到多云，云之間開放協(xié)作，多方云的深度合作方便定制云服務(wù)和云價值以及云際、云游。而現(xiàn)在云操作系統(tǒng)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有到達(dá)我們所期望的態(tài)勢。

我們看到過去的硬件系統(tǒng)只能在物理資源上直接運(yùn)行時，操作系統(tǒng)出現(xiàn)使軟件定義初露鋒芒，到了網(wǎng)絡(luò)時代我們開始運(yùn)行在中間件和相應(yīng)的應(yīng)用框架上。云管理系統(tǒng)共性理念是什么？我們理解為云操作系統(tǒng)、單機(jī)操作系統(tǒng)，各種各樣應(yīng)用容器、中間件支撐各類云服務(wù)，實現(xiàn)真正意義上的云操作系統(tǒng)。所有云端、終端資源實現(xiàn)無限管理，我們對各種各樣的資源應(yīng)用按照需求提供相關(guān)的API服務(wù)。

在整個新的資源定制中，軟件定義是一個重要途徑。要透過軟件定義的方式完成深度定制，管理各種各樣的資源。我們基于軟件定制方式實現(xiàn)分布式資源高效融合，把定制軟件和極端情況下硬件特性虛擬化、集約化資源便捷共享，從支持微型虛擬機(jī)、小型虛擬機(jī)過渡到支撐滿足更大需要的巨型虛擬機(jī)。

一提升，是指服務(wù)質(zhì)量的提升，用三個詞概括就是更高、更快、更強(qiáng)壯。高意味著支持高吞吐，我們需要聚合大規(guī)模資源提供海量處理能力，實現(xiàn)高吞吐并發(fā)訪問，在高吞吐前提下我們既要實現(xiàn)高吞吐又要能夠快響應(yīng)?？祉憫?yīng)就是提供高吞吐的同時盤活降低請求的響應(yīng)機(jī)制，降低所有請求機(jī)制，也就是形成一種新的提升用戶的體驗，提升服務(wù)質(zhì)量?；诖罅吭频膽?yīng)用形態(tài)下怎么樣實現(xiàn)用戶質(zhì)量提升？實現(xiàn)快響應(yīng)就是技術(shù)方面的挑戰(zhàn)。云架構(gòu)軟件站上能不能實現(xiàn)低延遲的設(shè)計，主要涉及兩個方面。首先是網(wǎng)絡(luò)帶來的延遲，另外是云中心帶來的延遲。按照現(xiàn)在的統(tǒng)計，未來可能占各自一半。

應(yīng)對網(wǎng)絡(luò)帶來的延遲我們需要做數(shù)據(jù)中心分布，盡可能選用就近的數(shù)據(jù)中心，基于分層的云計算軟件站進(jìn)行垂直的整合。大規(guī)模的集群增加尾部高延遲的概率，當(dāng)前云軟件站主要面對高吞吐設(shè)計，在低延遲尤其尾部延遲有明顯不足，技術(shù)上也有很大空間，這是更快。

更強(qiáng)壯體現(xiàn)在可靠可用，像云計算與規(guī)模復(fù)雜度的快速增長，要求更為全面的質(zhì)量保證，數(shù)據(jù)中心規(guī)模不斷增長且大規(guī)模部署成為事實，高吞吐的云計算環(huán)境增加的故障越來越多，故障損失很大。虛擬化建成彈性資源池快速增長，增加管理的復(fù)雜度。97%的被調(diào)研企業(yè)都開始使用云計算平臺，這樣應(yīng)用帶來的需求導(dǎo)致多樣性。怎樣實現(xiàn)高可靠和高可用的云計算系統(tǒng)？例如各種技術(shù)方案，我們采用非意識的存儲機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)計算，提供內(nèi)存中的數(shù)據(jù)處理。使用分布式UPS保證電源供給，實現(xiàn)數(shù)據(jù)并行的系統(tǒng)以及圖像的并行，虛擬機(jī)容器的動態(tài)遷移可以實現(xiàn)高可靠、高可用的云計算系統(tǒng)。

對于我們做的一些工作，不得不提網(wǎng)構(gòu)軟件，這是16年前中國學(xué)者提出的新型軟件模式。我們開發(fā)一個Iass軟件定義的管理系統(tǒng)，它可以管理所有類型的虛擬機(jī)，在運(yùn)行體制框架下實現(xiàn)虛擬機(jī)管理。

云操作系統(tǒng)可能面臨一系列的挑戰(zhàn)，一個是復(fù)雜多樣的應(yīng)用需求、傳統(tǒng)應(yīng)用怎么實現(xiàn)無縫的云化，支持基于互聯(lián)網(wǎng)多終端的交互，云內(nèi)海量資源的管理。更好支撐應(yīng)用過程中，復(fù)雜多樣的應(yīng)用需求，新型模型及相關(guān)的編程語言，云作業(yè)的統(tǒng)一調(diào)度和管理機(jī)制的按需整合，服務(wù)自主協(xié)同的相關(guān)模式等，這些都是在云操作系統(tǒng)中面臨的一系列技術(shù)挑戰(zhàn)。

（以上內(nèi)容是根據(jù)上海交通大學(xué)副校長、中國科學(xué)院院士梅宏在“第八屆中國云計算大會”上的演講整理而成，未經(jīng)本人確認(rèn)。）