透明计算是什么

小白 QA 2020-04-25 09:58:55 阅读(...)

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的计算模式。

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。

透明计算是什么

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。

解决问题

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和差异性,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

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

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。”

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