7月7日上午，我來到北航校園，在新主樓G座采訪了北航計算機學院的胡春明博士。他主要從事計算資源虛擬化研究，我請他就計算資源虛擬化在移動互聯(lián)網基礎技術體系中的地位及其重要性、北航在計算資源虛擬化方面的技術及其特點、對計算資源虛擬化產業(yè)化的暢想等問題做了闡述，請大家分享。

　　移動互聯(lián)網是未來互聯(lián)網發(fā)展的重要趨勢，在此背景下，從技術層面我們已經實現(xiàn)了與多方的合作，包括與移動研究院的合作、在核高基項目中與卓望的合作等，通過國家項目的推動實現(xiàn)了產學研合作。計算資源虛擬化作為云計算的基石，云計算的應用必定是基于虛擬化的。所以，要了解云計算，就必須要先了解虛擬化。

　　計算資源虛擬化的定義和特點

　　虛擬化是一個廣義的術語，在計算機方面通常是指計算元件在虛擬的基礎上而不是真實的基礎上運行。在計算機出現(xiàn)早期，由于資源有限，所以多人共用一臺機器，但因此產生很多不便，大家都希望能擁有各自的獨占環(huán)境，虛擬化概念由此產生。將一臺大機器虛擬成若干個小機器，然后讓每個人擁有一臺小機器，也就是所謂的獨占環(huán)境。

　　虛擬化并不是很新的技術，最早在IBM的360機器上就已經得到實現(xiàn)。而直到最近虛擬化才成為關注熱點，其中經歷了兩個階段，第一個階段為PC化，就是將大型機器實現(xiàn)個人電腦的過程;第二階段則是英特爾推出的VT技術，也就是Vanderpool Technology虛擬技術，VT實現(xiàn)了CUP指令集的擴展，大大提升了計算機的性能。

　　另外，虛擬化本身的一些特點也是值得研究的：隔離性。虛擬化可以通過虛擬若干個機器來實現(xiàn)不同應用的存儲，以此來形成隔離，通過隔離可以解決四大類型的沖突，包括磁盤沖突、網絡端口沖突、安全策略沖突、操作系統(tǒng)版本沖突。資源分配。最典型的為業(yè)務的峰值統(tǒng)計，各個業(yè)務的忙時與閑時有所不同，為了保證業(yè)務能良好運轉，所以在系統(tǒng)程序上需要按照其峰值進行一一配備，由此產生了大量工作，而虛擬化則可以實現(xiàn)錯峰，即根據(jù)忙閑時靈活分配資源。如IBM的硬分區(qū)就是利用了虛擬化的該特性。靈活性。虛擬化通過虛擬若干個機器來實現(xiàn)不同應用的存儲，我們可以直接將虛擬的機器實現(xiàn)“在線遷移”，實現(xiàn)了在不同環(huán)境的持續(xù)服務。

　　這三大特點也是使虛擬化在2000年后成為關注熱點的重要原因之一。但真正使虛擬化得到關注的應該是目前應用十分廣泛的云計算。云計算就是將所有業(yè)務都放在云端，而這個云端需要在一個大的資源池上去運作業(yè)務，運作業(yè)務時是否有沖突、是否需要隔離、是否需要錯值、如何調試資源等問題就正好是虛擬化所能解決的，虛擬化成為云計算的基石。從Amazon和Google的云計算里，我們能看到彈性計算，就是根據(jù)需要按需分配計算能力，也就是目前云計算的重要技術之一，而虛擬化則是支撐這樣一個需求的重要實現(xiàn)手段。

　　虛擬化在移動領域的應用

　　隨著移動互聯(lián)網的飛速發(fā)展，網絡的帶寬也會越來越大，而基于帶寬的應用也會越來越多，但一些應用很難在帶寬上得到支撐，例如最典型的模式，一種是傳統(tǒng)的Web應用;另一種是類似Mobile Market、App Store的應用模式。

　　傳統(tǒng)Web應用是基于Web的在線訪問模式，應用模式則是通過下載執(zhí)行的模式。而計算資源虛擬化很可能會支撐一種新的應用執(zhí)行的模式——云計算模式，或者被稱為透明計算模式，是通過一種透明的方式讓終端屬于計算環(huán)境中的一部分，然后利用這一部分與可以滿足終端的各種計算需求的后臺環(huán)境實現(xiàn)對接。從應用執(zhí)行模式來看，虛擬化能夠實現(xiàn)遠程執(zhí)行，利用應用程序實現(xiàn)在后臺的云端實現(xiàn)，然后通過終端來展開?；蛘呃锰摂M化直接對支撐的后臺業(yè)務資源進行管理。如運營商的數(shù)據(jù)資源中心中的IDC機房，也通過虛擬化來對其進行管理。

　　在核高基項目中，就是希望通過透明計算來提供遠程執(zhí)行的能力，然后通過透明的方式去訪問后臺環(huán)境，定位于為新型的網絡操作系統(tǒng)提供一個虛擬化軟件執(zhí)行環(huán)境和服務化軟件運營功能。這里面包含了兩個層次，第一層是利用云端的計算資源執(zhí)行原本在客戶端執(zhí)行的程序，也就是遠程執(zhí)行。遠程執(zhí)行的優(yōu)點在于跨平臺，如目前各個系統(tǒng)的手機只對應相應的系統(tǒng)操作，如果將執(zhí)行轉移到后臺，則對終端的環(huán)境沒有過多的要求，可以通過虛擬的存儲空間滿足不同系統(tǒng)平臺的操作需求。第二層則是結合SaaS的“軟件即服務”，目前典型的包括Salesforce和移動的Mobile Market都屬于這一層面的應用。移動的Mobile Market現(xiàn)在也在做基于Web的遠程執(zhí)行，如Flash的應用模式或基于Web基于HTTP的程序，而虛擬化則可以支撐這種基于遠程執(zhí)行的模式，作為這類應用的補充。

　　北航虛擬化工作布置

　　虛擬化工作大體上可以分為兩部分，一部分叫虛擬的HAS，即virtual hardware as service，簡稱為VHAS，主要解決虛擬化的資源管理，也就是上面提到的后臺環(huán)境的資源管理。VHAS的主要的特點包括：1.虛擬機作為資源或者應用任務封閉的單元，以虛擬機作為單元進行調度;2.網絡拓撲，目前很多廠商側重于單獨的虛擬機，但很多業(yè)務并不能靠一臺機器完成，一個業(yè)務可能包括一個Web服務加一臺數(shù)據(jù)庫服務器，可能還要再加一組Application Server共同構成，最后要通過虛擬網絡搭建起來，網絡拓撲就是按需構建，根據(jù)業(yè)務需求去找尋網絡，同時還可以實現(xiàn)網絡的性能信息優(yōu)化。另一部分則是VsaaS，也就是虛擬的Surveillance as a Service，提供類似于Mobile Market的一個軟件商店，其不同點在于軟件的應用模式和執(zhí)行模式。

　　它是一個遠程執(zhí)行的模式，在VsaaS中的很多機制都是針對這一特點設計的。如在一臺虛擬機上啟動多種應用進程，通過遠程執(zhí)行實現(xiàn)一個融合的桌面，不管用戶用何種系統(tǒng)的軟件，通過后臺多種平臺環(huán)境來實現(xiàn)對應。這種應用也被稱為桌面虛擬化，把應用的桌面以一個虛擬化的方式呈現(xiàn)到用戶終端。VsaaS還有一個特點就是流式訪問，流式訪問又包括兩個層面，一層是后臺，利用Application Streaming，應用流，這種模式可以按需訪問、按需加載，是透明計算里最核心的概念。另一層面則是Presentation Streaming，表現(xiàn)流，是以一種類似視頻流的方式來實現(xiàn)終端和遠程在后臺數(shù)據(jù)中心里的應用程序的交互，通過這種流式的訪問進行優(yōu)化，包括壓縮等技術來降低帶寬的負載。

　　計算資源虛擬化的未來前景

　　隨著云計算應用趨勢明顯化，很多重要的應用價值已經得到證實，特別是在互聯(lián)網企業(yè)中的應用。其中很重要的一點就是互聯(lián)網企業(yè)希望通過借助云計算來降低運營成本，如Google處理每個GB的成本就已經成功控制在25美分之下。而對于計算資源虛擬化來講，它是云計算產業(yè)里一個很重要的支撐技術。所以從這個角度出發(fā)，計算資源虛擬化產業(yè)的意義也就清晰了，互聯(lián)網企業(yè)通過計算資源虛擬化來更好地利用計算資源的能力去降低成本和耗能。另外，還可能對運營商的數(shù)據(jù)中心起到一定的影響。運營商利用自己的優(yōu)勢，如在網絡、用戶、環(huán)境等條件下形成的數(shù)據(jù)通信中心，結合計算資源虛擬化就可以為其打造一個完善的存儲、計算環(huán)境，更方便運營商去服務于客戶。

　　虛擬化通過云計算或透明計算的應用，所有東西都在云端、網絡上可以實現(xiàn)，這樣一來，在終端上也帶來很大的方便，包括更換設備、異地漫游等。從存儲的角度來講，云端則提供了一個超級硬盤供存儲;從計算的角度來講，云端提供的虛擬計算能力，可以隨時進行訪問。

　　目前，類似這樣的應用包括像電信的網盤業(yè)務就已經取得了初步的效果，前景是值得期待的。

　　核高基項目在國家科技戰(zhàn)略中的地位和價值

　　基于以上一些了解，核高基項目本身就是要打造一個面向新型應用模式的網絡化操作系統(tǒng)。操作系統(tǒng)本身已經是IT的核心技術，但傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)領域競爭已經十分激烈，Linux開源則提供了一個新的機會，Linux的開放性平臺可以省去很多系統(tǒng)開發(fā)所需的時間和精力，同時保證了系統(tǒng)安全。

　　最重要的一點是認知的改變，我們已經很難與一些操作系統(tǒng)，如微軟等去進行競爭，但借由互聯(lián)網我們可以在應用模式上去實現(xiàn)突破，如搜索引擎、即時通信等互聯(lián)網時代出現(xiàn)的新型應用模式，其支撐其實只是網絡化的一個資源管理平臺，而基于此管理平臺的研究應用遠大于單機上操作系統(tǒng)的研究應用。而這些技術和應用必須由核高基、國家戰(zhàn)略角度去主導和布置，因為網絡化應用范圍很廣，而且產業(yè)風險很大。如Google的核心技術和核心數(shù)據(jù)都是由公司去掌控，這樣對產業(yè)和國家安全都造成很大風險。此次核高基項目集合了北大、清華、北航、卓望等極具實力的單位和企業(yè)，通過強強聯(lián)手，在透明計算概念下實現(xiàn)網絡化的資源管理來支撐網絡化的應用。