諞一諞透明計(jì)算和云計(jì)算那些事

　　云計(jì)算自提出以來一直受到業(yè)界的廣泛關(guān)注，眾多設(shè)備廠商和平臺服務(wù)提供商紛紛推出各自的云計(jì)算產(chǎn)品與服務(wù)，電信運(yùn)營商也緊跟著進(jìn)入云計(jì)算時(shí)代。而被譽(yù)為“先于云計(jì)算、包含云計(jì)算”的透明計(jì)算，則由于獲得2014年國家最高科技獎(jiǎng)而首次進(jìn)入大眾的視野，并在業(yè)界引起較大反響。究竟什么是透明計(jì)算?兩者有何異同?

　　透明計(jì)算的概念

　　透明計(jì)算的概念是于2004年正式提出的，發(fā)表于電子學(xué)報(bào)上的定義如下：“透明計(jì)算是一種用戶無需感知計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)、支撐工具以及應(yīng)用程序的所在，并能根據(jù)自己的需求，從所使用的各種設(shè)備(包括固定和移動以及家庭的各類設(shè)備)中找到相關(guān)計(jì)算服務(wù)，而這些服務(wù)又是存儲于位于分布式網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器中的計(jì)算模式。用戶使用的設(shè)備(統(tǒng)稱為客戶機(jī))與服務(wù)器之間的連接依靠內(nèi)部的通信協(xié)議完成。”

　　在此基礎(chǔ)上，提出了一種超級操作系統(tǒng)TransOS及其基于4VP+的實(shí)現(xiàn)示例。4VP+定義了服務(wù)端與客戶端交互的兩個(gè)協(xié)議和基于功能劃分的四個(gè)虛擬邏輯層次。TransOS則定義為運(yùn)行在傳統(tǒng)操作系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)主板BIOS之間，對包含各種傳統(tǒng)操作系統(tǒng)在內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行管理的超級操作系統(tǒng)。

　　簡單來說，就是將數(shù)據(jù)的存儲、計(jì)算與管理分離，將存儲放在服務(wù)器端，使用時(shí)可靈活選擇傳統(tǒng)操作系統(tǒng)及應(yīng)用程序，將其通過網(wǎng)絡(luò)以塊流的形式及時(shí)載入到客戶端并運(yùn)行。該方式理論上可簡化客戶端， 使用起來更輕便、更快捷、更安全。

　　透明計(jì)算與云計(jì)算的異同

　　透明計(jì)算的概念最初是作為普適計(jì)算的一種新模式而提出的。普適計(jì)算強(qiáng)調(diào)在任何時(shí)間和地點(diǎn)都可以為人們提供網(wǎng)絡(luò)連接與計(jì)算，計(jì)算設(shè)備的靈活、便捷性非常重要。而現(xiàn)實(shí)中的終端設(shè)備卻無法滿足需求：一方面PC機(jī)指標(biāo)越來越高，軟件操作系統(tǒng)越來越復(fù)雜，維護(hù)成本越來越高;另一方面只能安裝小型嵌入式系統(tǒng)的移動設(shè)備卻面臨難與其他設(shè)備互聯(lián)互通的問題。針對這些問題，透明計(jì)算從用戶服務(wù)選擇透明的角度出發(fā)，通過存儲、運(yùn)算、管理的物理和邏輯分離，軟硬件平臺的跨平臺選擇，用戶端系統(tǒng)流式執(zhí)行等方式，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)服務(wù)的無處不在和不知不覺?？梢哉f，透明計(jì)算的提出是為了解決計(jì)算機(jī)的復(fù)雜性問題，降低客戶端客戶使用和維護(hù)成本，以達(dá)到普適計(jì)算的理想。

　　云計(jì)算的提出，是對當(dāng)時(shí)Google、IBM、Amazon等公司已經(jīng)提供或計(jì)劃提供的技術(shù)服務(wù)的概括?，F(xiàn)階段，廣為接受的是美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院的定義：“云計(jì)算是一種按使用量付費(fèi)的模式，這種模式提供可用的、便捷的、按需的網(wǎng)絡(luò)方式，進(jìn)入可以配置的計(jì)算資源共享池(資源包括網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器、存儲、應(yīng)用軟件、服務(wù))，這些資源能夠被快速提供，只需投入很少的管理工作，或與服務(wù)供應(yīng)商進(jìn)行很少的交互。”相比而言，云計(jì)算更強(qiáng)調(diào)一種商業(yè)模式，集中資源，按需服務(wù)，按量付費(fèi)。云服務(wù)平臺運(yùn)營商在構(gòu)建云平臺時(shí)，主要著力于如何在大規(guī)模的廉價(jià)服務(wù)器集群之上構(gòu)建高可用性的服務(wù)，往往會綜合采用多種技術(shù)手段和方法。

　　透明計(jì)算的技術(shù)特征

　　從技術(shù)實(shí)現(xiàn)的角度，透明計(jì)算與云計(jì)算具備一些共同特征，但在具體細(xì)節(jié)上仍存在各自特點(diǎn)：

　　(1) 以網(wǎng)絡(luò)為中心。云計(jì)算平臺以互聯(lián)網(wǎng)為中心，將存儲和運(yùn)算能力分布在網(wǎng)絡(luò)所連接的各個(gè)節(jié)點(diǎn)之中。透明計(jì)算同樣依賴網(wǎng)絡(luò)，通過網(wǎng)絡(luò)把運(yùn)算和存儲分離，服務(wù)器存儲操作系統(tǒng)、應(yīng)用程序以及用戶數(shù)據(jù)等軟件資源，終端使用時(shí)才從服務(wù)器以塊流方式及時(shí)載入并運(yùn)行。

　　(2)虛擬(透明)化。云計(jì)算將底層的硬件，包括服務(wù)器、存儲與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備全面虛擬化，建立起一個(gè)共享的可以按需分配的基礎(chǔ)資源池。透明計(jì)算需解決多個(gè)操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序在同一臺硬件設(shè)備上的共存及激活切換問題，也需使用虛擬化技術(shù)以實(shí)現(xiàn)“透明”。

　　(3) 分布式計(jì)算和共享資源池。云計(jì)算可以說是分布式計(jì)算技術(shù)的一種延伸，通過計(jì)算機(jī)集群構(gòu)建服務(wù)，將存儲、計(jì)算能力等資源進(jìn)行分布式管理，建立共享資源池，具備可動態(tài)擴(kuò)展的特性。透明計(jì)算的服務(wù)端同樣基于分布式管理，包括對硬件資源、傳統(tǒng)操作系統(tǒng)、開發(fā)和管理工具、應(yīng)用軟件、結(jié)構(gòu)化與非結(jié)構(gòu)化等軟件或數(shù)據(jù)資源的統(tǒng)一管理及調(diào)度。

　　與云計(jì)算相比，透明計(jì)算具備一些獨(dú)有特征：

　　(1)計(jì)算完全在客戶端執(zhí)行和完成。

　　這是透明計(jì)算與云計(jì)算的顯著不同。云計(jì)算平臺中的計(jì)算是由云端的計(jì)算節(jié)點(diǎn)完成的，客戶端不參與計(jì)算和存儲。

　　(2)輕量化的終端客戶機(jī)。

　　終端客戶機(jī)甚至輕量化到僅僅是個(gè)裸機(jī)而無任何預(yù)制操作系統(tǒng)，在需要服務(wù)時(shí)，才從服務(wù)器中獲取所需資源并執(zhí)行。

　　(3)透明計(jì)算是需求驅(qū)動的流式執(zhí)行。

　　終端客戶機(jī)啟動后，駐留在BIOS的TransOS內(nèi)核部分負(fù)責(zé)獲得終端控制權(quán)，并與服務(wù)器聯(lián)系，獲得系統(tǒng)運(yùn)行所需的更多內(nèi)核代碼，并動態(tài)地以塊流的方式加載到終端側(cè)執(zhí)行。塊流是指每次只按需從網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器上獲取一小部分代碼或者數(shù)據(jù)塊到終端上進(jìn)行計(jì)算。如此循環(huán)反復(fù)，形成從網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器到終端的流。

　　云計(jì)算的服務(wù)呈現(xiàn)多樣性，具有設(shè)施即服務(wù)(IaaS)、平臺即服務(wù)(PaaS)和軟件即服務(wù)(SaaS)等多種方式，并提供不同的用戶接口，包括直接面向用戶的軟件服務(wù)界面、僅提供開發(fā)者使用的API接口等，對客戶機(jī)以及服務(wù)的具體執(zhí)行方式?jīng)]有明確規(guī)定。

　　產(chǎn)業(yè)化前景可期

　　透明計(jì)算確實(shí)先于云計(jì)算而提出。盡管兩者在以網(wǎng)絡(luò)為中心、虛擬(透明)化、分布式計(jì)算和共享資源池方面有異曲同工之妙，然而卻不存在包含關(guān)系。云計(jì)算是對商業(yè)模式的概括。透明計(jì)算則是對一種新計(jì)算模式的明確定義，具有云計(jì)算所不具備的獨(dú)有技術(shù)特點(diǎn)：包括計(jì)算在客戶端執(zhí)行、輕量化到?jīng)]有操作系統(tǒng)的客戶端計(jì)算機(jī)、需求驅(qū)動的流式執(zhí)行方式等。

　　雖然透明計(jì)算存在對網(wǎng)絡(luò)要求較高、客戶端計(jì)算效率方面的問題，但其簡化客戶端的理念具有廣泛的應(yīng)用場景，未來產(chǎn)業(yè)化前景可期。