主题：【原创】说一说我对透明计算的疑惑 -- 鸿乾

7月17日,由中国电子学会主办、透明计算技术与产业联盟协办的透明计算/云计算高层研讨会在北京举行。在此次会议之前,很多人甚至没有听说过透明计算这个概念。透明计算是不是云计算的衍生品呢?

透明计算不是舶来品

其实,透明计算概念的提出比云计算要早。2007年,IBM在一份技术白皮书中首次提到了云计算这个名词。云计算提出了一种全新的信息管理的思路。在充分利用互联网的前提下,云计算将计算资源、存储资源等放在网络上,形成一个动态资源池,从而为广大用户提供了一个虚拟化的高可用性的计算平台。

然而早在1998年,由中国工程院院士张尧学领导的小组就提出了透明计算的理论。透明计算是指用户在使用计算机系统时,不必感知操作系统、中间件、应用程序等的具体所在,只要根据自己的应用需求,通过网络从所使用的各种终端设备(如固定和移动的终端设备以及家庭中的各类终端设备)中选择并使用相关计算服务(如计算、电视、上网和娱乐等)的一种计算模式。

透明计算的一个核心是分离,包括计算与存储的分离、硬件与软件的分离。计算与存储的分离是指数据被存储在服务器或网络上,而计算在前端或指定的地点进行。硬件与软件的分离包含两层意思:一是指同一个硬件平台可以支持不同的软件,二是指同一个软件能够运行在不同的硬件平台上。只有实现资源的分离,才能让用户更加灵活地调配和使用各种资源,才能使资源以一种服务的方式被提供。

“计算一定要透明,计算过程不必让用户知道,只要让用户能够自由地享受到所需的服务即可。”张尧学表示,“透明计算要求计算一定是分布式、并行化的。存储与计算资源必须分离,前端的客户端一定要小而轻。”

1998年,在3C融合和家电轻量化的背景下,张尧学领导的小组开发出了SOPCA软件平台。2001年,研究人员又提出了存储与计算分离的想法和本地无操作系统的计算模式,计算可以在局域网上完成。2004年,透明计算的理论已经成型,按需服务成了关键词。从那一年开始,透明计算开始了产业化试点。2006年,透明计算组织与Intel合作,提出了Meta OS体系架构。2009年,透明计算组织发布了面向服务的端到端体系架构。透明计算可以广泛应用于无线网络和广域网,移动互联网成了透明计算新的载体。

张尧学表示:“透明计算的一个典型特征是,计算以流的模式执行,计算资源就像电流一样在CPU上自由流动。由于技术的限制,在现有的网络中,数据传输会有一定的延迟。为此,我们在透明计算系统中特别设计了一个资源缓冲区,相当于蓄水池,从而有效解决了信息传输过程中的延迟问题。将存储资源放在服务器端或网上,在前端完成计算,这有助于减轻CPU的负担,同时提高计算的性能。”

北京航空航天大学校长怀进鹏表示:“如果将互联网看成一台计算机的话,透明计算就是要将网上的闲散资源充分地利用起来。因此,实现聚合资源的管理显得非常重要。当资源分布在不同的地方,而且结构各不相同时,人们就要考虑如何调度、分配和使用这些资源。透明计算能够有效地实现对大规模数据的使用和管理。”

殊途同归

张尧学表示:“透明计算操作系统和现有操作系统是共生共存的,而不是替代关系。在现有的操作系统之上,已经有了很多成熟的应用,用户的使用习惯也很难在短时间内改变。如果非要让这些用户把现有应用迁移到透明计算操作系统之上,这个过程会十分复杂。”

未来,操作系统的发展会走向两个方向:传统的操作系统仍将以单机为开发平台,在功能越来越多的情况下,操作系统本身也会日趋庞大和复杂;新型的操作系统,比如云操作系统、透明计算操作系统,将以网络为开发平台,前端功能会比较少,可以更好地管理系统中的资源。张尧学表示,技术进步带来的一定是应用的简化。

现有的云操作系统的优点是:前端轻载化,系统启动速度快;后端可以更好地存储海量数据,可以实现快速搜索;服务器管理实现自动化。云操作系统的不足是,不支持其他的操作系统或应用。透明计算操作系统(比如Meta OS)的优点是:可以管理其他的操作系统,可以跨越不同的软硬件平台,运行在BIOS之上,能够更好地管理轻载的终端。

张尧学介绍说:“透明计算操作系统其实是一种半虚拟化的技术。比如,透明计算操作系统可以只对硬盘虚拟化,或只把操作系统的某些部分虚拟化,目的是减轻前端硬件平台的压力。透明计算操作系统是一个底层的系统,具有很好的兼容性和安全性,而且使用起来十分方便。我们推出透明计算操作系统是为了解决用户的应用难题,给用户更多的选择。”

张尧学表示,未来透明计算将主要解决以下几个问题:透明计算操作系统不同于传统的以单机为核心的操作系统,也不是在传统操作系统的基础上进行扩展或堆积,而是以全新的方式管理操作系统;可以跨硬件和软件平台实现资源管理;保证海量的非结构化数据的一致性,实现快速搜索和深度挖掘;开发能够支持服务重组的工具;开发面向用户的新型终端。

没有杀手级的应用

目前,透明计算机系统已经成功地应用于军事、教育、企业和金融等领域。张尧学指出了透明计算的三种主要应用,包括桌面应用、移动应用和家电应用。

经过多年的实践,透明计算在桌面系统和局域网上的应用已经十分成熟。但是带宽的不足始终是透明计算应用发展过程中的一个障碍。张尧学举例说:“在军队中,透明计算机系统已经得到了广泛的应用。透明计算机系统的终端配置很简单,使用和管理起来十分方便。有些透明计算机系统在军队中已经使用了10年,从来没有发生过故障。”

透明计算机系统在移动互联网领域的应用正处于发展之中。比如:在手机短信应用中,由于有了透明计算机系统,所有短信都可以存放在服务器上,用户在查看短信时,短信才从服务器上被下载到手机上,阅读完毕,短信被从手机上删除,这样手机就变“轻”了。卓望数码技术管理高级总监、首席架构师刘克鸿表示:“在移动互联网领域,透明计算既面临着机遇,也面临着挑战。透明计算可以实现资源的透明化,降低对终端硬件设备的要求,改变软件应用的模式。在移动互联网领域没有杀手级的应用,只有杀手级的价值主张和商业模式。透明计算的价值就在于简单、透明,即终端简单,服务发现简单,服务订阅简单……”

一位网友在他的博客里留下了这样一段话:云计算也好,透明计算也罢,叫什么名字并不重要。重要的是,我们一定做出具体的、非常简单的应用,让更多不具备太多计算机知识的人也可以很方便地享受到计算机技术带来的种种好处。搞清楚云计算、透明计算等概念固然重要,但是尽快让这些新技术落地,给用户带来方便和实惠才更有意义。这需要政府、研究机构、厂商和企业的共同努力。