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梅宏院士: 从操作系统的视角理解“软件定义”

已有 1350 次阅读 2018-2-8 14:32 |个人分类:《中国科学》论文|系统分类:论文交流| 操作系统, 软件

虽然 “软件定义” 是最近几年的研究热点,梅宏教授在 Science China Information Sciences 发表的观点文章则认为软件定义的核心概念其实很早就已经存在了。文章从操作系统的视角阐释了软件定义的前世今生,并对其面临的技术挑战进行了展望。




· PERSPECTIVE ·

Understanding "software-defined" from an OS perspective: technical challenges and research issues

Mei HONG  

Sci China Inf Sci, 2017, 60(12): 126101


随着软件定义网络 (SDN)、软件定义存储 (SDS)、软件定义数据中心 (SDDC) 等的出现与流行,随之出现了软件定义一切 (Software-defined everything,SDX) 的概念,用来指代各种不同的 “软件定义”。虽然软件定义的这一波热潮始于近年来斯坦福大学推出的OpenFlow,但是如果究其起源,软件定义的概念很早就已经存在。


梅宏教授在 Science China Information Sciences 发表的观点 (Perspective) 文章从操作系统的角度阐释了软件定义的技术本质。一方面,计算机操作系统体现了软件定义的概念,从而将软件定义的缘起追溯到了几十年前。另一方面,新的软件定义趋势则代表了操作系统概念的进一步泛化,孕育着新型网络化操作系统的未来。文章还进一步探讨了软件定义面临的技术挑战和未来的研究方向。


“软件定义” 的核心技术途径是硬件资源虚拟化和管理功能可编程。所谓硬件资源虚拟化,是将硬件资源抽象为虚拟资源,然后由系统软件对虚拟资源进行管理和调度。管理功能可编程,则是应用对通用计算系统的核心需求。主要表现在访问资源所提供的服务,以及改变资源的配置和行为两个方面。从程序设计的角度,管理功能可编程意味着计算系统的行为可以通过软件进行定义,成为所谓的 “软件定义的系统”。


如果追根溯源的话,作为计算系统中最为重要的系统软件,操作系统一方面直接管理各种计算资源,另一方面作为 “虚拟机” 为应用程序提供运行环境,在此意义上,操作系统体现了 “软件定义的系统” 技术的集大成。当前出现的所谓软件定义的网络、软件定义的存储等技术,如同设备互联技术、磁盘存储技术之于单机操作系统一样,本质上正反映了 “网络化操作系统” 对网络化、分布式设备的管理技术的诉求,也将成为 “网络化操作系统” 核心的底层支撑技术,并在操作系统的整体协调下,发挥最佳的功效。同样,未来互联网范围的操作系统,也仍然会通过各种 “软件定义” 途径,有效管理互联网范围的计算资源。


随着互联网以及移动互联网和物联网等延伸网络的进一步发展,云计算、社会计算、信息物理融合系统、大数据等新型计算和应用模式的不断普适和深化,特别是,面向未来 “以人为中心”、“人-机-物” 三元融合的新型计算模式需求,资源的 “按需使用、随需随用、无需停用” 将成为常态。可以预料,“软件定义” 将扮演日益重要的角色,这对软件技术,特别是操作系统技术发展既提出了一系列新挑战,也提供了新的机遇。


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