系统的概念 梅宏院士: 从操作系统的视角理解“软件定义”

虽然“软件定义”是近年来的研究热点，但梅红教授在《科学·中国信息科学》上发表的观点文章认为，软件定义的核心概念由来已久。本文从操作系统的角度解释了软件定义的前世，并展望了它面临的技术挑战。

视角

从操作系统的角度理解“软件定义的”:技术挑战和研究问题

洪梅

Sci中国信息科学，2017，60(12): 126101

随着软件定义网络(SDN)、软件定义存储(SDS)和软件定义数据中心(SDDC)的出现和普及，出现了软件定义一切(SDX)的概念，用来指代各种“软件定义”。虽然这场软件定义的热潮始于斯坦福大学近年来推出的OpenFlow，但如果考察其起源，软件定义的概念已经存在了很长时间。

梅红教授发表在《科学·中国信息科学》上的《透视》一文，从操作系统的角度解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，软件定义的起源可以追溯到几十年前。另一方面，软件定义的新趋势代表了操作系统概念的进一步泛化，孕育了新的网络化操作系统的未来。文章进一步讨论了软件定义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可编程管理功能。所谓硬件资源虚拟化，就是将硬件资源抽象成虚拟资源，然后通过系统软件对虚拟资源进行管理和调度。可编程管理功能是通用计算系统的核心要求。主要表现在获取资源提供的服务，改变资源的配置和行为。从编程的角度来看，管理功能的可编程性意味着计算系统的行为可以由软件定义，成为所谓的“软件定义系统”。

如果追根溯源，操作系统作为计算系统中最重要的系统软件，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。从这个意义上说，操作系统体现了“软件定义系统”技术的集成。目前所谓的软件定义的网络和软件定义的存储技术，像设备互联技术和磁盘存储技术到单机操作系统，本质上反映了网络化操作系统对网络化和分布式设备管理技术的需求，也将成为网络化操作系统核心的底层支撑技术，在操作系统的整体协调下发挥最佳作用。同样，在未来，互联网范围内的操作系统仍将通过各种“软件定义”方法有效地管理互联网范围内的计算资源。

随着互联网、移动互联网和物联网等扩展网络的进一步发展，云计算、社交计算、信息与物理集成系统、大数据等新的计算和应用模式不断涌现。继续普及和深化。特别是面对未来“以人为本”、“人-机-物”三位一体的新计算模式需求，资源的“按需使用、按需使用、无需停止使用”将成为常态。可以预见，“软件定义”将发挥越来越重要的作用，这给软件技术尤其是操作系统技术的发展带来了一系列新的挑战和新的机遇。