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[转载]透明计算:是一种用户无需感知计算机操作系统、中间件、应用程序和通信网络的具体所在

已有 265 次阅读 2022-5-25 16:17 |系统分类:科研笔记|文章来源:转载

  • 透明计算

     

透明计算是一种用户无需感知计算机操作系统、中间件、应用程序和通信网络的具体所在;只需根据自己的需求,通过网络从所使用的各种终端设备(包括固定、移动、以及家庭中的各类终端设备)中选择并使用相应服务(例如计算、电话、电视、上网和娱乐等)的计算模式。


https://baike.baidu.com/item/%E9%80%8F%E6%98%8E%E8%AE%A1%E7%AE%97/2824029?fr=aladdin 


透明计算系统由终端设备、服务器和连接终端设备与服务器的网络组成。理想的透明计算包括三个部分,一个是整合了当前PC、PDA、智能手机、数字家电等轻权设备的透明客户端;一个是整合当前各种网络设备与互联设备的透明网络;最后一个是整合了大量计算能力较强或者很强的普通个人微机、服务器、大型机等的透明服务器。从总体上看,透明计算构建在一个更加广泛的物理设备之上,运行环境更加灵活。

在透明计算平台下,我们把透明计算系统中所使用的终端设备称为透明客户机或透明客户端,把其中的服务器称为透明服务器,并把连接终端设备和服务器的网络系统称为透明网络。

透明客户机可以是没有安装任何软件的裸机,也可以是装有部分核心软件平台的轻巧性终端。

透明服务器是带有外部存储器的计算装置,例如PC机、PC级服务器、高档服务器、小型机等。透明服务器存储用户需要的各种软件和信息资源,同时还要完成透明计算系统的管理与协调,例如各种不同操作系统核心代码的调度、分配与传输,各种不同软件服务往透明客户机上的调度、分配与传输等过程的管理。

  • 中文名  透明计算

  • 外文名  Transparent computing

  • 组    成  终端设备、服务器等

  • 属    性  一种网络计算模式

  • 系统构成  客户端、透明网络、透明服务器

  • 相关内容  云计算

目录

  1. 1 解决问题

  2. 2 发展前景

  3. 3 发展趋势

  4. 4 中国发展

解决问题

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透明客户端与服务器之间的连接由透明网络完成。透明网络是指一种在常用的局域网或广域网基础上增加了特定通信协议的网络系统。这种网络系统可以基于以太网、CATV、802.11、IEEE 1394等传输系统,甚至是基于3G、4G的通信网络。

透明计算要解决的问题也是普适计算要解决的一些问题,同时,也是当前云计算平台构建的应用服务对象。具体说来这些问题如下:

1、服务模式的转变。目计算机服务模式是由软硬件厂商设计好后统一提供给用户进行使用,用户能够在有限的范围内进行一些定制工作。这是一种以厂商为中心的服务模式。用户不能自由跨平台选择各种应用,更不能完全实现个性化的使用模式。透明计算,要实现以用户为中心的服务模式,恢复用户的主导地位。用户可以通过各种平台自由选择和使用各种软件服务,实现软件即服务(SaaS,Software as a Service)。

2、 各种操作系统的和谐共处和普遍访问。在透明计算系统中,要支持各种操作系统和应用能够在同一硬件平台上和谐共处(运行)。这也是虚拟机(Virtual Machine)技术试图要解决的问题。其次,在透明计算系统中,还要能够实现各种操作系统和应用的跨平台普遍访问,即支持在不同的硬件平台上能够访问到用户定制的同一操作系统和应用环境。

3、 技术的开放性。技术开放也是为了解决各种操作系统的和谐共处问题。要解决这个问题,就需要发展和制定一种硬件和软件之间的标准接口与交互协议,屏蔽底层硬件和上层软件的异构性差异性,从而使得不同厂商的操作系统和应用软件都能集成并运行在一个统一的标准平台之上。SOA (Service-Oriented Architecture)架构就是实现技术开放性,从而使得不同厂商开发的软件服务能够进行跨平台集成的一种有效方式。

4、技术的透明性。技术透明则着眼于使用的方便性。主要有两个方面的含义:一个是指对用户透明,即用户不用关心和了解技术的各种细节,只需关心其使用,并保持过去的使用体验;二是对运行在透明计算平台上的各种操作系统和应用透明,即各种操作系统和应用软件不用关心和考虑透明计算平台的各种技术。各种操作系统和应用软件不需进行任何修改或者很少修改就可以直接运行在该平台上。对操作系统和应用而言,运行在透明计算平台上,与运行在通常的计算机平台上一样,没有任何区别,完全不用考虑服务器的位置、指令和数据的存储与传输方式等。

5、安全性。安全性是系统使用时必须要考虑的一个问题。为了在软硬件平台上实现真正的从底层到上层的安全性,人们提出了可信计算(Trusted Computing)的模型和技术。在透明计算中,也需要解决计算和数据的安全性,实现可信的计算和数据服务。

清华大学计算机系的透明计算平台采用Intel EFI技术来研究开发能够实现透明计算模式的下一代产品,已完成原型系统的开发,该原型产品在4月份的Intel IDF上进行了展示。该款产品如果产业化成功,将大大扩展机器的性能和产品的适用范围,构建一种应用广泛的新型云计算平台。

发展前景

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位于湖南长沙的中南大学2012年10月18日宣布,该校联手英特尔在此间建立了透明计算联合实验室,研究实验或将开启下一个“计算时代”的新模式——“透明计算”。

中南大学校长张尧学院士是这种以“用户为中心”的网络化计算模式——“透明计算”的首创者。他解释说,透明计算就是通过网络,把存储、运算、管理进行逻辑或物理分离,将应用和硬件分开,实现个人在任意地点的“不知不觉、用户可控”的统一体验。它的优点还在于用户终端可跨越所有操作系统,在用户终端可运行各类应用程序,有简化用户使用、降低成本等好处。

“因为各类应用都统一安装在‘透明计算服务器’内,还统一更新新的应用程序,这也可解决智能手机为了满足不断下载软件而需更换更大内存,为更新软件升级向服务商支付费用等矛盾。”张尧学说。

此新模式甫一提出,便受到英特尔、卡内基梅隆大学、清华大学等全球知名企业和高校纷纷跟进研究。透明计算在英特尔的IDF公布后一度受到热捧。英特尔高级副总裁詹睿妮评价说,“透明计算将引领下一个计算时代。”

张尧学也认为,这项技术对今后的产业发展,将会带来革命性的变化,“会是一个巨大的产业,有可能成为世界上最好的计算模式。”

打开一台电脑,建立一个新文档,把记者输入的信息保存到远端的“透明计算服务器”后关机。然后,打开实验室另外一台电脑,输入之前注册的个人账号登录到“透明计算服务器”,轻而易举找到了之前的信息文档,在此基础上还可以继续进行其他操作。这一模式彻底“颠覆”了用户文件、音频、视频、图像等数据“根深蒂固”于计算机内部硬盘或附属存储器之中的观念。

发展趋势

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与“云计算”的舶来品身份不同,透明计算却是地道的“中国货”。不少评论认为:这将是首个由中国推动的计算技术,多年来跟着国外走的中国IT行业,有望借此在新的时代实现领跑。

2012年9月在美国举行的英特尔全球信息技术峰会上,英特尔软件与服务事业部总经理詹睿妮表示:“透明计算将引领下一个计算时代。”此言一出,在国际业界引起激烈震荡——在过去十年内的IDF历史上,英特尔还从未如此高调地推崇过一项非英特尔原创的技术。

“透明计算”可追溯至十几年前。2001年起,清华大学计算机系教授张尧学在开发网络计算机(NPC)的基础上,尝试把操作系统从原本已十分精简的终端上去掉,提出了没有操作系统的计算模式,并着手开发终端系统。当时的桌面计算机已可支持多个操作系统的运行。

“最初我们是在桌面系统上完成的,并在局域网上得以实现。”张尧学回忆。2004年,他正式提出“透明计算”思想,其核心是将数据的存储、计算与管理分离,将存储放在服务器端,通过网络以数据流形式及时载入。在此基础上,他们进一步确立了跨终端、跨平台的原则,并提出了“按需服务”的理念。

2006年,透明计算引起了英特尔的关注。张尧学想把英特尔的新一代硬件接口引入透明计算里,从底层开始研发网络化操作系统。英特尔则打算从硬件着手研究透明计算,并逐步将后者推向市场。

UEFI,一种被称为下一代BIOS的新接口标准,当时正欲大举攻占市场。它位于计算机主板层之上,处于所有软件的最底层,用于计算机预启动时的操作环境。对它来说,同样甩开了传统操作系统、体量轻巧而可控的透明计算展示出了迷人的魅力。这意味着,一旦透明计算的核心技术融入UEFI,二者捆绑后共打天下,将对现有的操作系统和软件业生态带来深刻影响。

“我们已经达成一致,都愿意通过开放源代码促成新的标准和产业联盟,这项工作很快就会推进。”在中南大学与英特尔在长沙联合举办的“透明计算与平台创新技术研讨会”上,已是中国工程院院士、中南大学校长的张尧学和来自英特尔的合作伙伴——英特尔亚太研发中心平台软件架构部总监卢炬异口同声地表示。

随着移动互联网时代的到来,用户对移动性和终端小型化的追求为透明计算大展拳脚提供了绝佳机会。

在中国第一代手机上网用户眼里,“移动梦网”四个字一定不会陌生。它的开发者——中国移动旗下卓望公司也瞄准了透明计算。

2011年1月,卓望公司宣布,与英特尔联合建立“卓望—英特尔透明计算联合实验室”,推出基于透明计算模式的智能手机终端。他们还联合清华、北大和北航,试图开发一种新的网络化操作系统——TNOS,以使提供的“透明”服务更适合电信运营商和中小企业。而以阿里巴巴、华为、百度为首的国内网络企业,也纷纷摩拳擦掌,开始加入这支大军,试水新型网络化操作系统和终端的研发。

采访中记者了解到,从中南海警卫队到南沙群岛,从湘西自治州到云南山区, Trans OS已经销售了数十万套。这足以证明在现有业态未发生根本变化前,Trans OS及其透明计算产品仍有其足够的市场空间。

接下来,能否占据城市——家庭、学校和中小企业,无疑将是透明计算产业化成功的关键。

张尧学的现任助手之一、中南大学计算机所所长王国军告诉记者,中南大学团队已开发出一种基于透明计算的移动终端原型,即将在该校校园网上投入使用,供学生第一时间了解自己的选修课进度。得益于张尧学在高校的影响力,校园这一平台很有可能成为TransOS迅速推进的前哨。

英特尔方面则更加乐见其成。“我们早在10年前规划的产业愿景,现在正成为现实。”詹瑞尼在IDF峰会上这样开篇,“透明计算现在似乎也离我们很远,但我们一直相信,未来的计算将会是透明计算的时代。”

在业内人士眼中,“透明计算”的真正挑战来自带宽。由于操作系统必须通过网络实时载入,一旦从局域网延伸到广域网,这无疑将造成带宽的巨大消耗。

但张尧学对此信心十足。“带宽只是时间问题,”他说,“我们完全可以通过多种技术手段加以解决,比如加大缓存处理能力,或者开发更高数据压缩比的新算法。” [1] 

中国发展

编辑 播报

透明计算(Transparent Computing)概念在英特尔的IDF公布后一度受到热捧。

就在英特尔向张尧学伸来橄榄枝后不久,2008年10月,谷歌公司专门为透明计算开了一场研讨会,作主题发言的只有三位:一位是谷歌大中华区副总裁,一位是时任谷歌中国总裁的李开复,另一位就是张尧学。三个人各讲了一个小时。

此时,云计算可谓热火朝天。张尧学只好将透明计算和云计算捆绑在一起,借各种研讨会向学界同行和业界朋友反复讲解二者的异同。他终于不再需要借助云计算来阐明自己了。

2009年开始,张尧学团队将透明计算从原来面向桌面计算机和局域网进一步拓展至无线和移动互联网。到2010年,他们终于在移动互联网上提出了一个模型。

这种新操作系统被命名为“TransOS”,它基于透明计算理念,在“核高基”重大专项支持下研制。国内科技主管部门对之寄予厚望,希望这种原创性的网络化操作系统成为中国反制国外垄断的一张“王牌”。

在10月出版的《国际云计算》杂志上,来自日本、德国和加拿大的计算机科学家对Trans OS进行了充分讨论。这次集中“曝光”将IDF大会上的“地震”半径进一步扩大。众多境外科技媒体迅速跟进,以《在云中的操作系统:TransOS或将取代传统桌面操作系统》、《中国人希望把计算机大脑放在云中》等为题给予报道,反应之快令当时正在国外访问的张尧学大吃一惊:文章刊出不到一个小时,他就在手机上读到了其他媒体刊发的评论文章。

然而“取代”的说法并不准确。“TransOS不破坏、不反对、不消灭原来的体系结构,但透明计算会派生出很多新的终端来,从而改变商业模式和软件的使用模式。”张尧学告诉记者。

想象一下,当你在机场候机,你在机场的终端上插入一个小型的个人身份硬件卡,就可以将机场提供的普通终端变成你常用的那台,无论数据还是用户习惯完全一致,而当你取下这个硬件链接时,你的使用将不会被机场的公用终端保存。这就是透明计算成型后的概念。同时,透明计算概念支持终端跨越所有操作系统,在最后的使用终端可以运行各类应用。

以透明计算概念发明人、中南大学校长张尧学的话说,透明计算就是通过网络,把存储、运算、管理进行物理或逻辑上的分离,将应用和硬件分开,实现个人在任意地点的统一体验。

透明计算从2004年提出后一直处于研究阶段,要投入产业化还需要有统一的操作系统、IP设计和产业化企业的推动。虽然英特尔在全力支持,但没有人能说清透明计算的具体发展进程。

在理想中,TransOS为透明计算的操作系统,允许任何配置的终端从云端访问。其将实现全网络化、硬件虚拟化和软件资源,用户可以获得任何服务需求,而计算能力将完全由网络带宽提供。

透明计算吸引人之处在于跨操作系统、硬件设备,并且不受到地理位置的限制,同时,其数据的安全性将比私有云更安全。

英特尔软件与服务事业部总经理詹睿妮上个月在美国表示,透明计算将是下一代计算技术,而三个关键词是HTML5、云计算和安全。

国外媒体对张尧学的身份也表示出更多的兴趣,不少评论认为这将是首个由中国推动的计算技术,这也被认为在透明计算时代,中国IT行业有望在新的时代领跑。

不过张尧学表示,关于透明计算的研究有多个团队在同时进行,中国团队是否会完全成为该技术的主导尚不能确认。 [2] 

获奖

2015年1月9日,清华大学教授、中南大学校长张尧学院士率队完成的“网络计算的模式及基础理论研究”项目荣获2014年度国家自然科学奖一等奖 [3] 




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