以下為演講實(shí)錄：
今天給大家在這里匯報一下透明計算，很多人都挺熟悉這個題目，在這里給大家匯報一下透明計算在近期研究上的一些進(jìn)展，包括對透明計算原理的介紹，以及它的應(yīng)用前景的一些介紹。
首先，講講背景。透明計算大概在這么一個環(huán)境下開始產(chǎn)生出來的。由于計算理論本身的建立，使人們在上個世紀(jì)40年代，第一臺計算機(jī)問世了。然后在這么幾十年來，計算機(jī)硬件大概朝著兩個方向發(fā)展，一個是大的方向發(fā)展，像后來的大型機(jī)，超大型機(jī)，巨型機(jī)，中國的“天河二號”。另外一個方面是向小的方面發(fā)展，經(jīng)歷過原來的小型機(jī)、臺式機(jī)，以及筆記本，以及后來的平板電腦，還有手機(jī)。但目前來說，越來越多的我們看到就是很多的穿戴式的一些計算儀器。
隨著計算機(jī)硬件的發(fā)展，計算機(jī)軟件，特別是計算機(jī)的系統(tǒng)程序的核心，操作系統(tǒng)本身也經(jīng)歷過一系列的發(fā)展。從最開始沒有操作系統(tǒng)的這樣的計算機(jī)，到后來有像多程序的，以及分時的操作系統(tǒng)。然后，隨著小型機(jī)這個方向發(fā)展，在臺式機(jī)、手機(jī)，以及目前的智能終端系統(tǒng)方面都在有一系列的操作系統(tǒng)本身的開發(fā)，以及它的應(yīng)用。
然后，70年代開始，計算進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)時代，特別是互聯(lián)網(wǎng)出來以后，互聯(lián)網(wǎng)中間有三大要素，一個是大數(shù)據(jù)，另外一個是移動互聯(lián)網(wǎng)，再加上云計算。特別我們看看這三個要素，一方面在大數(shù)據(jù)方面，由于互聯(lián)網(wǎng)的建立，使得人們可以現(xiàn)在用到以前根本不可想象的大量的數(shù)據(jù)，并且提供了分析跟處理它的能力。移動互聯(lián)網(wǎng)是以移動無線網(wǎng)為基礎(chǔ)的做成的一個互聯(lián)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)。這個結(jié)構(gòu)本身它有一些特點(diǎn)。一個是它的移動性很大，另外，它是比較容易攜帶，并且有用戶跟系統(tǒng)本身的粘連性，還有比如即時性，時間碎片化等一系列的特點(diǎn)。云計算可以這么理解，它是由于在互聯(lián)網(wǎng)的存在下，現(xiàn)在可以把大量的數(shù)據(jù)，以及處理數(shù)據(jù)的能力都把它匯集在我們大的計算中心中間去。
在這中間，特別是介紹一下在云計算的基礎(chǔ)上有那么一套虛擬機(jī)的技術(shù)，虛擬機(jī)的技術(shù)可以想像是在大的計算機(jī)上面，我們可以開發(fā)不同的虛擬機(jī)，不同的虛擬機(jī)可以運(yùn)行不同的平臺，從用戶的角度上來說，他們就可以用道不同的平臺，而起到跨平臺使用計算機(jī)的這么一個特點(diǎn)。
在整個過程中間，網(wǎng)絡(luò)計算本身它也面臨新的一些挑戰(zhàn)問題。一個最大的問題就是由于大家對終端本身的功能要求越來越高，于是終端就越來越大，多核的現(xiàn)在已經(jīng)有了。一個直接的效果就是它耗電量非常大，對能量產(chǎn)生很多的影響。在傳統(tǒng)的機(jī)器上面，終端本身，它的硬件本身是跟某一個平臺，或者更明確一點(diǎn)，某個操作系統(tǒng)捆定的，在一個操作系統(tǒng)下，沒有辦法用跨平臺的應(yīng)用，比如蘋果上沒有辦法用Android的APP，也不好用。終端本身的相對獨(dú)立性，使得對管理整個系統(tǒng)本身也變得非常困難，使安全性降低了。但是操作從某種程度來說，還是太復(fù)雜，我們一般要用新的APP，我們現(xiàn)在到網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行搜索，搜索到我們要下載，下載以后還要安裝，然后我們可以使用這樣的新的APP，本身這個過程比較長，很多時候如果我們是即時要使用APP，我們都不大耐煩了，好像做一系列的工作才能把APP下載下來。另外一個特點(diǎn)，它的換代特別快，幾個月之內(nèi)就換代了，這些性質(zhì)本身，影響它的成本造價比較高。
另外一個方面，按照虛擬技術(shù)來說，很多應(yīng)用中間，其實(shí)我們并不需要那么大的能力，很多情況只是起輸出輸入和顯示的作用，如果我們造出很大的終端，實(shí)際上它中間的計算資源本身都被浪費(fèi)掉了。而我們現(xiàn)在在IT服務(wù)這個行業(yè)中間，有一個趨勢是把計算儀器游戲化，游戲化牽扯到很多高度的交互式的應(yīng)用，以及在本地處理的，需要本地計算能力的一些應(yīng)用。
另外，從系統(tǒng)的角度上來說，也因?yàn)榻K端本身的相對獨(dú)立性，使整個系統(tǒng)本身的控制不容易，可信度也下降了。從互聯(lián)網(wǎng)本身來看，互聯(lián)網(wǎng)本身已經(jīng)做到了像我們在數(shù)據(jù)上的匯集，而且云計算的技術(shù)已經(jīng)把計算能力本身的匯集都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了。沒有著重的去討論對軟件的匯集以及它的服務(wù)這個問題，沒有明確的討論這個問題。這是我們的研究背景。
第二、介紹一下透明計算本身是怎么一回事。按照Intel的定義，實(shí)際上這個定義本身是Intel的總裁Renee James在2012年做主題報告的大會上提出的一個思路，另外的一些高層人員，比如軟件中心的總經(jīng)理Michael Greene都對這個進(jìn)行了評價，他們都認(rèn)為透明計算本身會成為下一代的計算時代，他們對透明計算給予了一個定義，包括它的跨平臺語言，他特別指出用HTML5，另外就是它的云結(jié)構(gòu)，或者透明計算結(jié)構(gòu)在中間，第三個是安全問題。在Renee James跟Michael Greene提到云計算這一塊的時候，他們都指出，他們整個工作來源于中國透明計算的研究。這中間有一些東西，比如通過我們和Intel高層人員之間的通訊，以及Michael Greene做的一些講話。在所有這些上面，他們都明確的提出來，透明計算這一塊工作是源于我們中國的計算原來的研究。恩
什么叫透明計算?透明計算它強(qiáng)調(diào)要把軟件是放在服務(wù)器端，但是把計算放到用戶端，而且實(shí)現(xiàn)流式性的執(zhí)行方式，從而達(dá)到小終端和跨平臺的目的。其實(shí)可以這么說，透明計算是云計算的一種形式，實(shí)際上透明計算的概念比云計算提出來的時間更早，透明計算給出了一套非常明確的具體的計算方案，但是可以說透明計算是云計算的一種體現(xiàn)形式。我們把透明計算用三個詞語來描述一下，一個它強(qiáng)調(diào)著重研究的是軟件的云化問題。第二、它堅持研究把計算本身下放，放到用戶端進(jìn)行。第三、流式執(zhí)行的方式。
由于這些特點(diǎn)，云計算在透明計算中間比較容易達(dá)到跨軟件和硬件的平臺，并且可以在小終端上面運(yùn)行大的軟件，并且在安全上面也可以有一套新的思路，達(dá)到低成本和使用方便這么一些目的。所以，對云計算的幾個要素討論一下，一個是HTML5，另外一個是云結(jié)構(gòu)，另外一個是安全問題。安全問題主要的技術(shù)措施是通過Meta Os實(shí)現(xiàn)的。首先看一下HTML5，這個不是我們做的工作，HTML5它本身現(xiàn)在跟以前的版本比起來，顯得更加豐富，特別它是加強(qiáng)了在它的離線處理的能力，在離線存儲的操作中間，可以使得網(wǎng)絡(luò)暫時終端的時候，可以繼續(xù)運(yùn)行。
它跟一般的APP比有一些特點(diǎn)。APP當(dāng)我們下載下來以后，我們是直接在本地的資源進(jìn)行執(zhí)行，HTML5是放在應(yīng)用層。整個執(zhí)行過程也不一樣，一個APP本身，如果需要用，先從網(wǎng)絡(luò)上查找，查找以后下載，下載以后安裝，軟件裝在你自己的機(jī)器中間，你再執(zhí)行。HTML5本身也是通過網(wǎng)址的查找，但是通過解析它的網(wǎng)頁，就可以對它進(jìn)行執(zhí)行，所以它們的方法是不太一樣的。這中間由于這個特點(diǎn)，HTML5有它的優(yōu)點(diǎn)，一種優(yōu)點(diǎn)就是讓它實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用層的跨平臺，就是在HTML5中間可以裝不同版本上平臺上的應(yīng)用，開發(fā)成本比較高，因?yàn)樗皇亲鲕浖_發(fā)。但是，HTML5還是有一些缺點(diǎn)，一個缺點(diǎn)就是HTML5它主要是基于瀏覽器的，所以瀏覽器本身的差異也會對整個HTML5的執(zhí)行本身產(chǎn)生比較大的影響。另外，它必須要求終端能夠支持比較強(qiáng)大的瀏覽器。由于HTML5是在應(yīng)用層做的，所以它在安全方面可以做一些處理，來處理應(yīng)用層的安全問題，但是沒有辦法再往底下走。
所以，透明計算這個項(xiàng)目在做的過程中間，跟HTML5在技術(shù)上有一個不同。我們把HTML5在應(yīng)用層這個東西下沉到操作系統(tǒng)底下，把它放在計算機(jī)硬件平臺跟操作系統(tǒng)之間。這樣使得我們可以屏蔽掉瀏覽器本身的差異性。
另外是透明計算的云架構(gòu)。透明計算有透明服務(wù)器跟透明終端，就是透明用戶。服務(wù)器終端包括硬件本身的要求，整個透明計算系統(tǒng)有一個Meta Os來對透明計算本身系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行管理。所以，在這個服務(wù)器端它有一個Meta Os來管這些事情，并且它匯集了很多的應(yīng)用程序跟現(xiàn)有程序，包括各式各樣的操作系統(tǒng)。在客戶端，它有必要的硬件，以及它也用Meta Os管理它在透明計算系統(tǒng)中間整個的運(yùn)行。但是，除了這兩個東西以外，它上面所需要的計算平臺，也就是操作系統(tǒng)，以及操作系統(tǒng)上面所需要的這些APP，這些硬程序，它都不裝在上面。我們假設(shè)在用戶端，我們的透明計算用戶端是沒有硬盤的，所以一關(guān)機(jī)，上面東西都沒有了。每當(dāng)我們要執(zhí)行一個應(yīng)用，這個應(yīng)用本身它需要某一個平臺的時候，我們從用戶端通過網(wǎng)絡(luò)向服務(wù)其端下載和啟動必要的操作系統(tǒng)，應(yīng)用程序來進(jìn)行執(zhí)行。由于這個原因，所以我們在透明用戶段五可以運(yùn)行不同的平臺以及不同的應(yīng)用程序。所以，如果我們在不同的平臺上面，由于這點(diǎn)通過透明計算本身我們可以在不同平臺里面，屏蔽到硬件本身的差異，而達(dá)到可以使用的，得到同樣的服務(wù)。反過來說，如果我們用的是同一個平臺，通過透明計算這個系統(tǒng)，并且通過透明計算中間所提供的各種不同的計算資源，我們可以獲取不同的服務(wù)。
比較技術(shù)一點(diǎn)的透明計算的架構(gòu)。我們介紹一下整個支持透明計算系統(tǒng)的技術(shù)方案主要體現(xiàn)在Meta Os方面。Meta Os從概念上來說，它是一個運(yùn)行在傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)跟機(jī)器的硬件平臺之間的這么一個系統(tǒng)程序。這個系統(tǒng)本身，要使這個系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行，它必須解決一些關(guān)鍵問題，一個是內(nèi)核本身的分布，我們傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)該放在哪里，然后再啟動Meta Os的時候，到底這個內(nèi)核應(yīng)該怎么樣處理，以及我們明確提出在計算、管理跟存儲，我們要在物理上跟邏輯上都把他們分開。第二、透明計算整個運(yùn)行的過程采取的是流式化的執(zhí)行過程，或者不是以文件系統(tǒng)為基礎(chǔ)，而是以運(yùn)行快為基礎(chǔ)的方式。另外，它的緩存方案本身，由于系統(tǒng)不一樣，我們需要研究新的緩存方案以及它的通訊協(xié)議和虛擬化技術(shù)。
在透明計算服務(wù)器端可能是高度分布式的服務(wù)器，通過網(wǎng)絡(luò)跟用戶服務(wù)器連接起來，當(dāng)用戶需要某一種計算資源的時候，可以通過整個網(wǎng)絡(luò)共享在整個服務(wù)器端所有的計算資源。另外，比較重要的從觀念上來說，我們物理說，跟邏輯上把存儲，管理、存儲分開，我們把計算放到用戶端執(zhí)行，把管理跟存儲交給服務(wù)器端進(jìn)行管理。
塊-流，事實(shí)上它沒有硬盤這一塊，所有它需要的數(shù)據(jù)，以及需要的計算資源都存在服務(wù)器中間，這個時候當(dāng)然我們傳統(tǒng)的計算本身需要在硬盤拿到新的數(shù)據(jù)，或者新的計算資源的時候，它解決的方案是通過網(wǎng)絡(luò)把這些請求直接傳到服務(wù)器端，而服務(wù)器本身根據(jù)他們的要求提供所需要的或者是數(shù)據(jù)，或者是軟件，甚至系統(tǒng)軟件，包括操作系統(tǒng)，把它再傳到用戶端。而用戶端在執(zhí)行完這個操作以后，把這些軟件直接就流掉了，而不是返回到服務(wù)器端去。由于現(xiàn)在的系統(tǒng)跟原來的不一樣，現(xiàn)在在邏輯上跟物理上已經(jīng)把它分作兩塊了，有用戶端，有服務(wù)器端。以前傳統(tǒng)緩存方面的方案不能直接用，所以在用戶端，在服務(wù)器端我們都有新的緩存方案。
在透明計算用戶端跟透明計算服務(wù)器端之間，它們網(wǎng)絡(luò)連接的地方我們設(shè)計了兩個通信協(xié)議，一個叫做MRBP這個協(xié)議主要管的事情就是管操作系統(tǒng)，就是多操作系統(tǒng)本身的遠(yuǎn)程動態(tài)的啟動。一旦客戶端需要啟動一個新的操作系統(tǒng)的時候，MRBP通過網(wǎng)絡(luò)從服務(wù)器端把所需要的操作系統(tǒng)以及還有它需要的APP都通過網(wǎng)絡(luò)下載到用戶端，用戶端再把它啟動，運(yùn)行到所需要的這個平臺來。另外一個網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，透明計算的用戶端在用戶中間用了，透明計算原來是沒有硬盤的，每當(dāng)讀硬盤的時候讀不到，這個就是把原來傳統(tǒng)的I/O中斷請求，轉(zhuǎn)換成網(wǎng)絡(luò)上的中斷請求。
由于網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)出現(xiàn)了一些問題，用戶端本身沒有磁盤，但是用的時候，從用戶端本身來看，看不出來有沒有磁盤，所以必須處理一些傳統(tǒng)的像磁盤讀寫這樣的問題，所以有一整套的序列磁盤的方案。我們跟VMware比，VMWare是多個大虛擬機(jī)并行在不同平臺運(yùn)行。我們是小終端，好像沒有必要同時運(yùn)行幾個不同的平臺。所以，我們做的辦法是用串行的形式，每當(dāng)要一個平臺，把一個平臺下載下來運(yùn)行，當(dāng)換一個平臺，把前一個平臺流掉，再下載下一個平臺進(jìn)行應(yīng)用。這就是我們畫的表，把透明計算、云計算、以及虛擬技術(shù)本身的一個總結(jié)，大概有這么一些特點(diǎn)。另外，我們寫出來一些近年來在透明計算中間發(fā)表的論文，大概有這么一些論文，大部分論文都是2012年以后的。
最后談一談透明計算跟安全的關(guān)系。有幾點(diǎn)，一方面對操作系統(tǒng)啟動本身的安全，我們對它如何加強(qiáng)。透明計算系統(tǒng)它的Meta Os跟傳統(tǒng)的Os，可以說跟硬件平臺之間的一個系統(tǒng)，因?yàn)樗诒容^底層，所以它更容易監(jiān)控到這個指令本身的執(zhí)行，這樣可以達(dá)到做一些更多的安全的措施。然后，遠(yuǎn)程操作系統(tǒng)啟動本身通過MRBP這么一個協(xié)議執(zhí)行，在MRBP當(dāng)中可以加入很多安全方面的措施，保證操作系統(tǒng)啟動的安全性。另外流式執(zhí)行本身，這個方案對病毒防范所起的作用?？梢赃@樣看，傳統(tǒng)的系統(tǒng)中間，事實(shí)上當(dāng)從服務(wù)器傳了一個數(shù)據(jù)到終端，或者終端在別的網(wǎng)上拿了一個數(shù)據(jù)，如果這個數(shù)據(jù)有病毒，在執(zhí)行以后，偶然傳統(tǒng)的終端它是有硬盤的，這個數(shù)據(jù)可能存在硬盤里邊，這個終端本身的安全就受到了傷害。而在透明計算的系統(tǒng)中間，假設(shè)終端中間沒有硬盤，當(dāng)流過來的數(shù)據(jù)哪怕是有病毒的，或者是軟件，執(zhí)行完以后一關(guān)機(jī)，它已經(jīng)流掉了，不能永久的保存在終端。當(dāng)然，你說我服務(wù)器本身出了差錯怎么辦?服務(wù)器本身我們還是假設(shè)用傳統(tǒng)的安全措施，用比較有利的方法來保證服務(wù)器的安全。但是，這種方式本身使得在終端本身的安全方面，我們有一定的優(yōu)勢。
最后，用透明計算在數(shù)碼流控制的監(jiān)控和管理方面也可以做一些工作。大概思路是這么一個情況。傳統(tǒng)的機(jī)器CPU，以及它的內(nèi)存跟外層中間是被總線綁定的，在這個過程中間，數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程很難再加入新的監(jiān)控。透明計算系統(tǒng)本身，它本內(nèi)層跟外層中間拉開來了，中間加入了一個網(wǎng)絡(luò)，這中間有更多可能的測試點(diǎn)保證數(shù)據(jù)本身的安全。
透明計算這幾年在國內(nèi)外的一些影響。事實(shí)上這幾年國際上有很多媒體都報道了這個課題的工作。比如在美國的每日科學(xué)中間說的云中的操作系統(tǒng)，TransOS，就是我們的Meta Os，或者代替?zhèn)鹘y(tǒng)的OS。在英國的技術(shù)視野上也說，研究人員想把操作系統(tǒng)放到云中間。美國的技術(shù)新聞?wù)f中國人希望把計算機(jī)的大腦放到云中，有一系列的報道。一些專家也都給透明計算思路很高的評價，我們列出來近期一些專家對它的評價。美國國防部曾經(jīng)發(fā)布了一個透明計算招標(biāo)書，它的透明計算跟我們的并不是完完全全一樣的，它其實(shí)跟我們中間很多的思路都是吻合的。它是把信息平面的東西放到系統(tǒng)平面上，使得可以進(jìn)行監(jiān)控，特別可以對網(wǎng)絡(luò)上面的攻擊行為進(jìn)行追溯。其實(shí)剛才的介紹，因?yàn)橥该饔嬎惚旧斫o我們增加了一些新的監(jiān)控點(diǎn)，我們都可以實(shí)現(xiàn)這樣的操作。
日本今年成立了一個透明計算聯(lián)盟，這個聯(lián)盟本身包括了日本很多的大學(xué)跟企業(yè)。它們主要研究跨終端本身的應(yīng)用，以及透明計算跟大數(shù)據(jù)的關(guān)系等一系列有關(guān)的課題。
下面介紹一下透明計算的產(chǎn)業(yè)案例。一個是核高基的重大專項(xiàng)項(xiàng)目里面，中國移動旗下卓望公司牽頭研發(fā)開發(fā)了NTOS的系統(tǒng)，另外透明計算產(chǎn)生了一些產(chǎn)業(yè)化的成果，比如形成了服務(wù)平板電腦的商用化，以及促進(jìn)了Mobile Market跟開發(fā)者社區(qū)的發(fā)展，并且打造了中國移動的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的搜索引擎。透明計算的原理也甬道了一些其他的方面，比如說通用測試公司他們在測試系統(tǒng)本身，德百祺公司做定位系統(tǒng)，東方世紀(jì)做物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，應(yīng)用了透明計算的原理，中間很重要的一件事情，就是他們是小終端，測試系統(tǒng)本身，他們在測試的時候其實(shí)不知道需要什么樣的軟件，又不可能把終端做的很大。所以，透明計算的原理，很簡單的一件事，你有那么多軟件，就放到網(wǎng)里面去，你要什么，再把它下載下來就是了，大概這么一個原理在這兒。這是湘雅大數(shù)據(jù)的系統(tǒng)，通過透明計算做的軟件本身的技術(shù)加載，把技術(shù)在終端執(zhí)行，達(dá)到數(shù)據(jù)共享以及軟件共享的這么一個程度。
最后它未來的發(fā)展。首先，有一些動態(tài)，Google提出把Android應(yīng)用移植到 Chrome OS系統(tǒng)上。透明計算本身的產(chǎn)業(yè)化方面，一方面在透明計算終端本身它提出了一些新的要求，這些對透明計算本身的制造，對于芯片以及接口服務(wù)都會產(chǎn)生一些商業(yè)化的影響。透明計算服務(wù)器中間，也由于我們需要一些更大的能力，而且不同的一些要求，它對像計算中心，以及硬件，意見基礎(chǔ)設(shè)施這些方面也都可以產(chǎn)生商業(yè)化的影響。最后是由這些在互聯(lián)網(wǎng)上產(chǎn)生的影響，因?yàn)槲覀兓ヂ?lián)網(wǎng)上透明計算本身對它的要求是比較特殊的。從而能夠形成一種新興的透明計算的終端，再加上基礎(chǔ)設(shè)施，再加上互聯(lián)網(wǎng)，形成一個新的一種產(chǎn)業(yè)鏈，這就是我的報告，謝謝大家!
