云 计 算 : 新 需 求 和 新 挑 战 梅 宏 ( 上 海 交 通 大 学 / 北 京 大 学 ) 高 可 信 软 件 技 术 教 育 部 重 点 实 验 室 Key Laboratory of High Confidence Software Technologies (PKU), Ministry of Education 上 海 2014-9-17
内 容 概 要 云 计 算 之 现 状 云 计 算 之 未 来 网 构 软 件 及 其 实 践
互 联 网 催 生 了 创 新 的 时 代 泡 沫 互 联 网 作 为 信 息 源 信 息 提 供 纳 斯 达 克 综 合 指 数 变 化 图 互 联 网 创 新 的 两 个 阶 段 互 联 网 作 为 计 算 平 台 能 力 提 供 互 联 网 为 创 新 提 供 了 数 据 和 信 息 互 联 网 为 创 新 提 供 了 配 套 设 斲 和 平 台 门 户 网 站 搜 索 引 擎 个 人 空 间 信 息 论 坛 互 联 网 的.C O M 时 代 互 联 网 发 展 的 新 十 年 网 格 计 算 物 联 网 云 计 算 移 动 计 算
千 亿 的 云 市 场 千 亿 的 移 动 市 场 Phone 起 云 涌 的 八 年 2006 年,Amazon 发 布 AWS 服 务 2007 年 1 月,iPhone 发 布 2007 年 11 月,Android 发 布
云 计 算 发 展 三 阶 段 : 概 念 探 索 期 Dot-com 泡 沫 亚 马 逊 大 量 服 务 器 闲 置, 利 用 率 不 到 10% SUN: 云 计 算 就 像 大 型 主 机 IBM: 云 是 一 个 虚 拟 计 算 资 源 池 Microsoft: 云 计 算 就 是 把 IT 发 布 为 服 务 SAP: 云 是 易 于 使 用 和 访 问 的 虚 拟 资 源 池, 需 要 强 大 的 软 件 管 理 系 统 来 对 池 进 行 管 控 Cloud1.0 (2006 年 -2010 年 ) 亚 马 逊 S3 和 EC2 的 发 布 开 启 了 软 件 栈 作 为 服 务 的 新 篇 章 计 算 资 源 像 水 和 电 一 样 按 需 提 供 给 公 众 使 用, 公 众 普 遍 感 知 到 的 云 计 算 时 代 由 此 开 始 然 而, 此 阶 段 人 们 对 云 的 模 式 技 术 和 应 用 呈 众 说 纷 纭 态 势 模 式 技 术 应 用 方 式 及 用 户 以 公 有 云 模 式 为 主, 着 力 提 供 面 向 公 众 的 基 础 设 施 服 务 大 规 模 计 算 资 源 的 虚 拟 化 和 服 务 化 主 要 用 户 是 具 有 计 算 机 知 识 的 与 业 人 员, 以 自 助 方 式 使 用 计 算 和 存 储 资 源
云 计 算 发 展 三 阶 段 : 技 术 落 地 期 中 国 全 球 来 源 :Gartner Cloud2.0 (2011 年 -2014 年 ) 2011 年, 美 国 国 家 标 准 技 术 研 究 所 发 布 了 云 计 算 定 义, 对 云 计 算 技 术 的 模 式 和 技 术 特 征 进 行 了 界 定, 明 确 了 I P S 三 种 服 务 模 式, 以 及 公 私 混 为 主 的 部 署 模 式 截 至 2014 年, 千 亿 美 元 云 市 场 已 形 成 公 有 云 模 式 私 有 云 混 合 云 谷 歌 趋 势 : 公 有 云 私 有 云 混 合 云 私 有 云 飞 速 发 展 ; 开 始 出 现 混 合 云 模 式 技 术 支 持 按 需 自 助 服 务 广 泛 网 络 访 问 资 源 池 化 资 源 弹 性 扩 展 资 源 可 度 量 等 特 征 的 IaaS 云 管 理 平 台 基 本 成 型 应 用 方 式 及 用 户 普 通 大 众 开 始 使 用 如 云 存 储 云 主 机 等 云 服 务 ; 企 业 内 部 开 始 通 过 云 来 降 低 其 IT 管 理 成 本
云 计 算 发 展 三 阶 段 : 应 用 繁 荣 期 谷 歌 眼 镜 2014 年 5 月 公 开 售 卖 运 行 在 Ucloud 中 的 刀 塔 传 奇 手 游 拥 有 1000 万 注 册 用 户 和 300 万 日 活 跃 用 户 Ucloud 为 该 款 游 戏 提 供 每 周 百 台 开 服 量, 幵 确 保 单 台 服 务 器 开 服 时 间 在 数 分 钟 内 2014 年 6 月,Ucloud 宣 布 获 得 中 国 IaaS 领 域 单 笔 最 大 融 资 5000 万 美 元 苹 果 Watch 2014 年 9 月 发 布 腾 讯 路 宝 盒 子 2014 年 3 月 beta 公 测 Cloud3.0 (2015 年 -) 伴 随 着 云 平 台 的 成 熟 和 各 种 端 设 备 的 出 现, 云 计 算 将 进 入 应 用 繁 荣 期 (SaaS2.0) 新 应 用 和 遗 产 应 用 将 越 来 越 多 地 采 用 云 模 式 开 发 或 重 构, 通 过 云 感 知 和 端 融 合 来 提 供 更 好 的 面 向 领 域 的 服 务 模 式 技 术 应 用 方 式 及 用 户 云 - 端 融 合 新 模 式 开 始 出 现 深 度 软 件 定 义 的 云 管 理 平 台 云 感 知 和 端 融 合 的 云 应 用 面 向 领 域 的 开 发 运 行 一 体 环 境 开 发 者 通 过 云 平 台 及 其 API 开 发 云 应 用 ; 大 众 通 过 各 种 端 设 备 使 用 云 应 用 所 提 供 的 各 式 服 务
内 容 概 要 云 计 算 之 现 状 云 计 算 之 未 来 网 构 软 件 及 其 实 践
从 操 作 系 统 发 展 历 程 角 度 看 云 设 斲 的 平 台 化 9 云 设 施 的 平 台 化 通 过 平 台 化, 实 现 应 用 共 性 的 沉 淀 和 复 用 一 方 面, 向 下 有 效 管 理 大 规 模 的 网 络 化 资 源 及 数 据 ; 另 一 方 面, 向 上 高 效 支 撑 应 用 的 开 发 和 运 行 提 高 应 用 服 务 质 量 基 础 设 施 平 台 化 程 度 低, 应 用 程 序 少, 应 用 开 发 难 度 大 应 用 裸 机 通 过 操 作 系 统, 基 础 设 施 平 台 化 程 度 得 以 提 高, 计 算 机 走 向 通 用 化, 得 到 广 泛 应 用 单 机 操 作 系 统 应 用 人 机 接 口 系 统 调 用 资 源 管 理 裸 机 通 过 操 作 系 统 中 间 件, 提 供 网 络 化 的 基 础 设 施 平 台, 支 撑 大 量 基 于 网 络 的 分 布 式 应 用 中 间 件 单 机 操 作 系 统 裸 机 应 用 远 程 调 用 安 全 负 载 均 衡 容 错 人 机 接 口 系 统 调 用 资 源 管 理 网 络 通 过 增 强 云 环 境 的 平 台 化 程 度, 云 感 知 丏 端 融 合 的 云 应 用 将 大 量 出 现 云 感 知 丏 端 融 合 的 应 用 云 操 作 系 统 中 间 件 单 机 操 作 系 统 裸 机 中 间 件 单 机 操 作 系 统 裸 机 资 源 弹 性 伸 缩 云 安 全 大 数 据 处 理 和 业 务 服 务 ( 社 交 地 图 天 气 等 ) 存 储 设 备 网 络 设 备
软 件 定 义 是 云 设 施 平 台 化 的 主 要 手 段 2012 年 6 月 13 日 Cisco ONE (Open Networking Environment) 项 目 发 布 该 项 目 提 供 一 个 :Cisco+Openflow+OpenStack 的 云 计 算 平 台 出 现 了 软 件 定 义 的 X 软 件 定 义 的 存 储 谷 歌 趋 势 :openflow OpenFlow 在 2008 年 左 右 被 提 出,2012 年 前 后 被 用 在 云 里 面 进 行 网 络 管 理 才 被 大 家 认 识 接 受, 幵 迅 速 拓 展 到 存 储 等 其 他 资 源 管 理 斱 面 软 件 定 义 的 数 据 中 心 POMI2020 是 美 国 自 然 基 金 委 划 拨 1000 万 美 元 的 科 研 项 目, 从 08 年 开 始 实 斲 OpenFlow 是 该 项 目 的 一 个 产 出 成 果 OpenFlow 交 换 机 通 过 软 件 来 重 构 交 换 机 硬 件 体 系 结 构, 由 软 件 来 控 制 交 换 协 议 和 路 由 策 略, 极 大 地 提 高 了 交 换 机 的 管 理 灵 活 性 10
软 件 定 义 是 云 设 施 平 台 化 的 主 要 手 段 软 件 定 义 一 体 式 硬 件 设 斲 硬 件 部 件 及 其 虚 拟 化 提 供 标 准 化 的 基 本 功 能 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 软 件 定 义 管 控 软 件 控 制 基 本 功 能, 提 供 更 开 放 灵 活 智 能 的 管 控 服 务 本 质 : 通 过 虚 拟 化 及 其 API 暴 露 硬 件 的 可 操 控 成 分, 以 实 现 硬 件 的 按 需 管 理 如 何 实 现 云 设 施 的 全 面 软 件 定 义, 是 云 计 算 面 临 的 新 挑 战 之 一 在 硬 件 资 源 虚 拟 化 的 基 础 上, 用 户 可 编 写 应 用 程 序, 访 问 资 源 所 提 供 的 服 务, 进 而 改 变 资 源 的 行 为, 以 满 足 应 用 对 资 源 的 多 样 需 求
云 服 务 的 泛 在 化 社 会 网 络 SaaS 云 P2P 等 信 - 物 融 合 系 统 Web 2.0 物 联 网 虚 拟 丐 界 4G Cyberspace 空 天 一 体 化 智 慧 地 球 人 不 社 会 多 网 融 合 信 息 丐 界 多 核 物 理 丐 界 绿 色 计 算
云 - 端 融 合 是 云 服 务 泛 在 化 的 重 要 手 段 移 动 互 联 网 驱 动 云 和 智 能 终 端 开 始 融 合 ( 云 - 端 融 合 ), 未 来 甚 至 涉 及 物 联 网 节 点 的 融 合 网 络 和 计 算 能 力 以 及 应 用 模 式 的 发 展, 决 定 了 如 何 简 单 地 侧 重 使 用 某 一 端 资 源 已 经 丌 再 适 用, 按 需 ( 动 态 可 变 地 ) 使 用 客 户 端 和 服 务 器 资 源, 是 云 计 算 面 临 的 又 一 新 挑 战 灵 活 合 理 地 使 用 客 户 端 和 服 务 器 资 源 进 行 数 据 处 理 使 用 客 户 端 软 件 资 源 电 力 资 源 应 用 ( 计 算 + 数 据 ) 数 据 的 两 端 分 布 存 储 两 端 独 特 资 源 的 共 享 使 用 服 务 器 移 动 计 算 : 独 占 使 用 智 能 终 端 资 源 ( 智 能 手 机 智 能 手 表 等 ), 计 幵 发 算 使 的 用 两 服 端 务 器 分 提 布 供 执 的 行 服 务 云 硬 计 件 算 资 : 源 虚 拟 化 使 用 服 务 器 各 种 资 源, 独 占 使 用 浏 览 器 /PC 的 交 互 资 源 软 件 资 源 硬 件 资 源 电 力 资 源 个 人 计 算 : 充 分 使 用 PC 计 算 和 交 互 资 源, 幵 发 使 用 服 务 器 计 算 资 源 主 机 计 算 : 分 时 使 用 主 机 计 算 资 源, 独 占 使 用 终 端 人 机 交 互 资 源 13
云 应 用 的 领 域 化 家 庭 用 电 智 能 电 表 分 析 App 社 区 居 民 电 力 领 域 框 架 及 中 间 件, 实 现 电 力 领 域 共 性 复 用, 更 好 地 支 撑 领 域 应 用 家 庭 医 生 App 老 年 人 脉 搏 检 测 APP 医 疗 领 域 框 架 及 中 间 件, 实 现 医 疗 领 域 共 性 复 用, 更 好 地 支 撑 领 域 应 用 智 能 导 航 有 车 族 交 通 领 域 框 架 及 中 间 件, 实 现 共 性 复 用, 更 好 地 支 撑 领 域 应 用 电 力 云 医 疗 云 交 通 云 云 计 算 中 心 ( 基 础 架 构 通 过 对 资 源 高 效 管 理, 实 现 信 息 快 速 汇 聚 处 理 和 响 应, 以 更 好 地 支 撑 领 域 业 务 处 理 )
应 用 繁 荣 要 求 支 撑 应 用 的 按 需 开 发 和 运 行 淘 宝 有 超 过 600 万 家 店 铺, 满 足 着 大 众 各 异 的 百 货 商 品 在 线 消 费 需 求 浏 览 器 各 类 应 用 终 端 面 向 领 域 的 应 用 按 需 开 发 为 了 适 应 不 同 的 开 店 要 求, 淘 宝 推 出 聚 石 塔 开 放 平 台 及 API, 保 障 电 商 业 务 在 该 平 台 稳 定 开 展 商 家 通 过 这 些 API 构 建 各 色 店 铺 店 铺 就 是 这 些 API 所 构 造 出 的 应 用 面 向 特 定 领 域 需 求, 提 供 支 撑 应 用 开 发 运 行 的 API 解 决 方 案 及 其 一 体 化 环 境, 以 支 撑 更 多 云 感 知 丏 端 融 合 的 应 用, 也 是 云 计 算 发 展 面 临 的 新 挑 战 面 向 领 域 的 应 用 开 发 运 行 一 体 化 环 境 构 造 SaaS PaaS IaaS
内 容 概 要 云 计 算 之 现 状 云 计 算 之 未 来 网 构 软 件 及 其 实 践
网 构 软 件 : 一 种 新 的 互 联 网 软 件 范 型 现 有 软 件 理 论 不 技 术 难 以 支 撑 互 联 网 软 件 新 形 态 和 特 性 机 器 语 言 结 构 化 高 级 编 程 语 言 及 编 译 器 网 构 软 件 Internetware 面 向 服 务 建 模 语 言 及 代 码 生 成 基 于 构 件 + 软 件 工 程 斱 法 + 中 间 件 面 向 对 象 高 级 编 程 语 言 及 编 译 器 + 软 件 工 程 斱 法 + 中 间 件 高 级 编 程 语 言 及 编 译 器 + 软 件 工 程 斱 法 1950s 1960s 1970s 1980s 1990s 2000s 2010s 17
网 构 软 件 新 特 性 协 同 性 (Collaborative): 软 件 实 体 之 间 多 种 斱 式 的 互 连 互 通 协 作 和 联 盟 情 境 性 (Situational): 软 件 实 体 具 有 感 知 外 部 运 行 和 使 用 环 境 的 能 力 协 同 性 collaborative trustworthy 情 境 性 situational 自 发 性 (Emergent): 软 件 实 体 之 间 的 交 互 往 往 是 非 预 设 随 需 应 变 的, 可 能 隐 含 非 预 期 的 行 为 和 结 果 可 信 性 自 主 性 autonomous 演 化 性 evolvable 自 发 性 emergent 自 主 性 (Autonomous): 软 件 实 体 具 有 相 对 独 立 性 主 动 性 和 自 适 应 性 演 化 性 (Evolvable): 元 素 数 目 可 变 性 结 构 关 系 和 形 态 的 动 态 可 调 性 可 信 性 (Trustworthy): 软 件 实 体 的 行 为 及 其 交 互 必 须 满 足 给 定 的 质 量 要 求 18
网 构 软 件 项 目 研 究 进 展 网 构 软 件 模 型 网 构 软 件 中 间 件 基 准 模 型 按 需 组 装 / 协 同 的 行 为 模 式 以 Agent 为 基 本 实 体 网 构 软 件 开 发 不 演 化 方 法 自 底 向 上 无 序 到 有 序 的 工 程 模 式 以 软 件 体 系 结 构 为 中 心 自 组 织 领 域 / 社 区 的 组 织 模 式 以 中 间 件 为 运 行 支 撑 网 构 软 件 支 撑 工 具 和 平 台 网 构 软 件 基 本 性 质 : 自 主 性 ; 演 化 性 ; 协 同 性 ; 情 境 性 ; 自 发 性 ; 可 信 性 网 构 软 件 技 术 示 范 不 应 用 体 系 结 构 为 中 心 的 网 构 软 件 技 术 体 系
预 祝 大 会 取 得 囿 满 成 功! 谢 谢!