諞一諞透明計算和云計算那些事

　　云計算自提出以來(lái)一直受到業(yè)界的廣泛關(guān)注，眾多設備廠(chǎng)商和平臺服務(wù)提供商紛紛推出各自的云計算產(chǎn)品與服務(wù)，電信運營(yíng)商也緊跟著(zhù)進(jìn)入云計算時(shí)代。而被譽(yù)為“先于云計算、包含云計算”的透明計算，則由于獲得2014年國家最高科技獎而首次進(jìn)入大眾的視野，并在業(yè)界引起較大反響。究竟什么是透明計算?兩者有何異同?

　　透明計算的概念

　　透明計算的概念是于2004年正式提出的，發(fā)表于電子學(xué)報上的定義如下：“透明計算是一種用戶(hù)無(wú)需感知計算機操作系統、支撐工具以及應用程序的所在，并能根據自己的需求，從所使用的各種設備(包括固定和移動(dòng)以及家庭的各類(lèi)設備)中找到相關(guān)計算服務(wù)，而這些服務(wù)又是存儲于位于分布式網(wǎng)絡(luò )服務(wù)器中的計算模式。用戶(hù)使用的設備(統稱(chēng)為客戶(hù)機)與服務(wù)器之間的連接依靠?jì)炔康耐ㄐ艆f(xié)議完成。”

　　在此基礎上，提出了一種超級操作系統TransOS及其基于4VP+的實(shí)現示例。4VP+定義了服務(wù)端與客戶(hù)端交互的兩個(gè)協(xié)議和基于功能劃分的四個(gè)虛擬邏輯層次。TransOS則定義為運行在傳統操作系統與計算機主板BIOS之間，對包含各種傳統操作系統在內的網(wǎng)絡(luò )資源進(jìn)行管理的超級操作系統。

　　簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是將數據的存儲、計算與管理分離，將存儲放在服務(wù)器端，使用時(shí)可靈活選擇傳統操作系統及應用程序，將其通過(guò)網(wǎng)絡(luò )以塊流的形式及時(shí)載入到客戶(hù)端并運行。該方式理論上可簡(jiǎn)化客戶(hù)端， 使用起來(lái)更輕便、更快捷、更安全。

　　透明計算與云計算的異同

　　透明計算的概念最初是作為普適計算的一種新模式而提出的。普適計算強調在任何時(shí)間和地點(diǎn)都可以為人們提供網(wǎng)絡(luò )連接與計算，計算設備的靈活、便捷性非常重要。而現實(shí)中的終端設備卻無(wú)法滿(mǎn)足需求：一方面PC機指標越來(lái)越高，軟件操作系統越來(lái)越復雜，維護成本越來(lái)越高;另一方面只能安裝小型嵌入式系統的移動(dòng)設備卻面臨難與其他設備互聯(lián)互通的問(wèn)題。針對這些問(wèn)題，透明計算從用戶(hù)服務(wù)選擇透明的角度出發(fā)，通過(guò)存儲、運算、管理的物理和邏輯分離，軟硬件平臺的跨平臺選擇，用戶(hù)端系統流式執行等方式，實(shí)現計算機服務(wù)的無(wú)處不在和不知不覺(jué)?？梢哉f(shuō)，透明計算的提出是為了解決計算機的復雜性問(wèn)題，降低客戶(hù)端客戶(hù)使用和維護成本，以達到普適計算的理想。

　　云計算的提出，是對當時(shí)Google、IBM、Amazon等公司已經(jīng)提供或計劃提供的技術(shù)服務(wù)的概括?，F階段，廣為接受的是美國國家標準與技術(shù)研究院的定義：“云計算是一種按使用量付費的模式，這種模式提供可用的、便捷的、按需的網(wǎng)絡(luò )方式，進(jìn)入可以配置的計算資源共享池(資源包括網(wǎng)絡(luò )、服務(wù)器、存儲、應用軟件、服務(wù))，這些資源能夠被快速提供，只需投入很少的管理工作，或與服務(wù)供應商進(jìn)行很少的交互。”相比而言，云計算更強調一種商業(yè)模式，集中資源，按需服務(wù)，按量付費。云服務(wù)平臺運營(yíng)商在構建云平臺時(shí)，主要著(zhù)力于如何在大規模的廉價(jià)服務(wù)器集群之上構建高可用性的服務(wù)，往往會(huì )綜合采用多種技術(shù)手段和方法。

　　透明計算的技術(shù)特征

　　從技術(shù)實(shí)現的角度，透明計算與云計算具備一些共同特征，但在具體細節上仍存在各自特點(diǎn)：

　　(1) 以網(wǎng)絡(luò )為中心。云計算平臺以互聯(lián)網(wǎng)為中心，將存儲和運算能力分布在網(wǎng)絡(luò )所連接的各個(gè)節點(diǎn)之中。透明計算同樣依賴(lài)網(wǎng)絡(luò )，通過(guò)網(wǎng)絡(luò )把運算和存儲分離，服務(wù)器存儲操作系統、應用程序以及用戶(hù)數據等軟件資源，終端使用時(shí)才從服務(wù)器以塊流方式及時(shí)載入并運行。

　　(2)虛擬(透明)化。云計算將底層的硬件，包括服務(wù)器、存儲與網(wǎng)絡(luò )設備全面虛擬化，建立起一個(gè)共享的可以按需分配的基礎資源池。透明計算需解決多個(gè)操作系統和應用程序在同一臺硬件設備上的共存及激活切換問(wèn)題，也需使用虛擬化技術(shù)以實(shí)現“透明”。

　　(3) 分布式計算和共享資源池。云計算可以說(shuō)是分布式計算技術(shù)的一種延伸，通過(guò)計算機集群構建服務(wù)，將存儲、計算能力等資源進(jìn)行分布式管理，建立共享資源池，具備可動(dòng)態(tài)擴展的特性。透明計算的服務(wù)端同樣基于分布式管理，包括對硬件資源、傳統操作系統、開(kāi)發(fā)和管理工具、應用軟件、結構化與非結構化等軟件或數據資源的統一管理及調度。

　　與云計算相比，透明計算具備一些獨有特征：

　　(1)計算完全在客戶(hù)端執行和完成。

　　這是透明計算與云計算的顯著(zhù)不同。云計算平臺中的計算是由云端的計算節點(diǎn)完成的，客戶(hù)端不參與計算和存儲。

　　(2)輕量化的終端客戶(hù)機。

　　終端客戶(hù)機甚至輕量化到僅僅是個(gè)裸機而無(wú)任何預制操作系統，在需要服務(wù)時(shí)，才從服務(wù)器中獲取所需資源并執行。

　　(3)透明計算是需求驅動(dòng)的流式執行。

　　終端客戶(hù)機啟動(dòng)后，駐留在BIOS的TransOS內核部分負責獲得終端控制權，并與服務(wù)器聯(lián)系，獲得系統運行所需的更多內核代碼，并動(dòng)態(tài)地以塊流的方式加載到終端側執行。塊流是指每次只按需從網(wǎng)絡(luò )服務(wù)器上獲取一小部分代碼或者數據塊到終端上進(jìn)行計算。如此循環(huán)反復，形成從網(wǎng)絡(luò )服務(wù)器到終端的流。

　　云計算的服務(wù)呈現多樣性，具有設施即服務(wù)(IaaS)、平臺即服務(wù)(PaaS)和軟件即服務(wù)(SaaS)等多種方式，并提供不同的用戶(hù)接口，包括直接面向用戶(hù)的軟件服務(wù)界面、僅提供開(kāi)發(fā)者使用的API接口等，對客戶(hù)機以及服務(wù)的具體執行方式?jīng)]有明確規定。

　　產(chǎn)業(yè)化前景可期

　　透明計算確實(shí)先于云計算而提出。盡管兩者在以網(wǎng)絡(luò )為中心、虛擬(透明)化、分布式計算和共享資源池方面有異曲同工之妙，然而卻不存在包含關(guān)系。云計算是對商業(yè)模式的概括。透明計算則是對一種新計算模式的明確定義，具有云計算所不具備的獨有技術(shù)特點(diǎn)：包括計算在客戶(hù)端執行、輕量化到?jīng)]有操作系統的客戶(hù)端計算機、需求驅動(dòng)的流式執行方式等。

　　雖然透明計算存在對網(wǎng)絡(luò )要求較高、客戶(hù)端計算效率方面的問(wèn)題，但其簡(jiǎn)化客戶(hù)端的理念具有廣泛的應用場(chǎng)景，未來(lái)產(chǎn)業(yè)化前景可期。