软件定义一切

什么是软件定义?

软件定义的真正落地,还是在云计算平台里面的应用。2011年前后,OpenFlow被用于云计算平台中进行网络管理,并被广泛接受。在15年的时候,Gartner战略报告首次出现SDN(软件定义),SDN重新“定义”了传统的网络架构甚至通信产业。

软件定义网络的技术原理是通过一组API对网络设备进行任意的编程从而实现新型的网络协议、拓扑架构而不需改动网络设备本身。

计算机的操作系统是什么,是管理硬件资源、控制程序运行、改善人机界面和为应用软件提供支持的一种系统软件,即向上提供公共服务,向下管理资源。如果从操作系统视角来看软件定义,操作系统是软件定义的“计算机”,从软件研究者的视角,操作系统体现了“软件定义”之集大成。

软件定义的技术本质:硬件资源虚拟化,管理功能可编程。硬件资源抽象为虚拟资源,然后用系统软件对虚拟资源管理和调度。就是在硬件资源虚拟化的基础上,用户可编写应用程序,满足访问资源的多样性的需求。大家现在可以看到软件定义出现了各种各样的延伸,软件定义的存储,软件定义的计算,软件定义的环境,软件定义的数据中心等等。但所有架构都跳不出操作系统的三层架构,就是说软件平台的三层架构,这些SDX均符合“硬件资源虚拟化”与“管理任务可编程”的技术原理。

我们可以看到的机遇就是软件定义一切。定义一切,人-机-物互联是我们追求的目标。我们是不是最终能做到万物皆可互联,一切均可编程呢?这就是软件定义给未来世界达成的目标,也就是我们的机遇所在。我们看到软件定义的本身进一步泛化和延伸,我们要软件定义我们的物理世界,再进入我们的城市、我们的行业、我们的校园,从单一的资源管控到人、机、物融合环境下对各种资源全方位的互联互通。这是我们今后努力的方向。

人工智能是当今的热潮,但我个人的观点还是认为处于数据驱动的算法智能阶段,软件平台如何提供“通用”的智能应用支撑,并允许按需深度定制?是否会出现面对AI的操作系统?我想这个也是可以通过平台的方式去实现。软件技术在新一轮革命技术中毫无疑问是核心竞争力之一,新一轮制造革命需要实现“硬件”、知识和工艺流程的软件化,进而实现软件的平台化,本质上即“软件定义”。

随着人、机、物的融合,软件定义的挑战可以分为这几个方面:体系结构设计决策,系统质量,系统安全,更轻量的虚拟化,从原有系统到软件定义系统平滑过渡,高度自适应智能软件平台。

  • 体系结构设计决策,包括比如如何确定受管元素的合理“粒度”和“层次”?如何界定软、硬件的功能划分并组装、配置相应元素?等。

  • 系统的质量,需要解决的问题有如何合理平衡管理灵活性和“虚拟化”后的性能损耗(与直接访问原系统相比)?如何降低“软件实现”的复杂性和故障率,有效定位故障以保障可靠性?等等。

  • 系统安全,对硬件资源管理可编程带来开放性、灵活性的同时,也可能会带来更多的安全隐患。对于工业控制等安全攸关领域来说,可能会带来难以难以估量的损失。

  • 更轻量的虚拟化。大量的新设备产生,虚拟化实现了对硬件资源的软化,是软件定义的基础技术,现有以虚拟机为单位的技术过于重载,难以满足性能和实时性要求。

  • 原有系统到软件定义系统平滑过渡。如何将原有系统平滑过渡到软件定义系统?通过对已有的资源进行大幅度的改造,我们需要安装新的硬件,需要做新的软件管理系统,以及面临的人力,时间,经济,风控等因素。这个平滑过渡也需要合理的方案,否则很难做成这样的事情。

  • 高度自适应软件平台。从软件人追求的目标来看,我们想追求一种更为高度自适应的智能软件平台。现在平台方式是以硬件资源为中心的,如果基础设施层发生变化,软件平台就要发生改变,改完之后,上面的应用也可能发生改变。我们追求的理想方式是,软件平台具有预测和管理未来硬件资源变化的能力。

来源:梅宏院士:软件定义的未来——万物皆可互联,一切均可编程 | CNCC 2017

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