梅宏院士：从操作系统的视角理解“软件定义”

虽然 “软件定义” 是最近几年的研究热点，梅宏教授在Science China Information Sciences发表的观点文章则认为软件定义的核心概念其实很早就已经存在了。文章从操作系统的视角阐释了软件定义的前世今生，并对其面临的技术挑战进行了展望。

· PERSPECTIVE ·

Understanding "software-defined" from an OS perspective: technical challenges and research issues

Mei HONG

Sci China Inf Sci, 2017, 60(12): 126101

随着软件定义网络 (SDN)、软件定义存储 (SDS)、软件定义数据中心 (SDDC) 等的出现与流行，随之出现了软件定义一切 (Software-defined everything，SDX) 的概念，用来指代各种不同的 “软件定义”。虽然软件定义的这一波热潮始于近年来斯坦福大学推出的OpenFlow，但是如果究其起源，软件定义的概念很早就已经存在。

梅宏教授在Science China Information Sciences发表的观点 (Perspective)文章从操作系统的角度阐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，从而将软件定义的缘起追溯到了几十年前。另一方面，新的软件定义趋势则代表了操作系统概念的进一步泛化，孕育着新型网络化操作系统的未来。文章还进一步探讨了软件定义面临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管理功能可编程。所谓硬件资源虚拟化，是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。管理功能可编程，则是应用对通用计算系统的核心需求。主要表现在访问资源所提供的服务，以及改变资源的配置和行为两个方面。从程序设计的角度，管理功能可编程意味着计算系统的行为可以通过软件进行定义，成为所谓的 “软件定义的系统”。

如果追根溯源的话，作为计算系统中最为重要的系统软件，操作系统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，在此意义上，操作系统体现了 “软件定义的系统” 技术的集大成。当前出现的所谓软件定义的网络、软件定义的存储等技术，如同设备互联技术、磁盘存储技术之于单机操作系统一样，本质上正反映了 “网络化操作系统” 对网络化、分布式设备的管理技术的诉求，也将成为 “网络化操作系统” 核心的底层支撑技术，并在操作系统的整体协调下，发挥最佳的功效。同样，未来互联网范围的操作系统，也仍然会通过各种 “软件定义” 途径，有效管理互联网范围的计算资源。

随着互联网以及移动互联网和物联网等延伸网络的进一步发展，云计算、社会计算、信息物理融合系统、大数据等新型计算和应用模式的不断普适和深化，特别是，面向未来 “以人为中心”、“人-机-物” 三元融合的新型计算模式需求，资源的 “按需使用、随需随用、无需停用” 将成为常态。可以预料，“软件定义” 将扮演日益重要的角色，这对软件技术，特别是操作系统技术发展既提出了一系列新挑战，也提供了新的机遇。