諞一諞透明計算和云計算那些事

　　云計算自提出以來一直受到業(yè)界的廣泛關(guān)注，眾多設(shè)備廠商和平臺服務(wù)提供商紛紛推出各自的云計算產(chǎn)品與服務(wù)，電信運營商也緊跟著進入云計算時代。而被譽為“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)表于電子學報上的定義如下：“透明計算是一種用戶無需感知計算機操作系統(tǒng)、支撐工具以及應(yīng)用程序的所在，并能根據(jù)自己的需求，從所使用的各種設(shè)備(包括固定和移動以及家庭的各類設(shè)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。用戶使用的設(shè)備(統(tǒng)稱為客戶機)與服務(wù)器之間的連接依靠內(nèi)部的通信協(xié)議完成。”

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

　　簡單來說，就是將數(shù)據(jù)的存儲、計算與管理分離，將存儲放在服務(wù)器端，使用時可靈活選擇傳統(tǒng)操作系統(tǒng)及應(yīng)用程序，將其通過網(wǎng)絡(luò)以塊流的形式及時載入到客戶端并運行。該方式理論上可簡化客戶端， 使用起來更輕便、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(diào)在任何時間和地點都可以為人們提供網(wǎng)絡(luò)連接與計算，計算設(shè)備的靈活、便捷性非常重要。而現(xiàn)實中的終端設(shè)備卻無法滿足需求：一方面PC機指標越來越高，軟件操作系統(tǒng)越來越復(fù)雜，維護成本越來越高;另一方面只能安裝小型嵌入式系統(tǒng)的移動設(shè)備卻面臨難與其他設(shè)備互聯(lián)互通的問題。針對這些問題，透明計算從用戶服務(wù)選擇透明的角度出發(fā)，通過存儲、運算、管理的物理和邏輯分離，軟硬件平臺的跨平臺選擇，用戶端系統(tǒng)流式執(zhí)行等方式，實現(xiàn)計算機服務(wù)的無處不在和不知不覺?？梢哉f，透明計算的提出是為了解決計算機的復(fù)雜性問題，降低客戶端客戶使用和維護成本，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。現(xiàn)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(yīng)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(yīng)商進行很少的交互。”相比而言，云計算更強調(diào)一種商業(yè)模式，集中資源，按需服務(wù)，按量付費。云服務(wù)平臺運營商在構(gòu)建云平臺時，主要著力于如何在大規(guī)模的廉價服務(wù)器集群之上構(gòu)建高可用性的服務(wù)，往往會綜合采用多種技術(shù)手段和方法。

　　透明計算的技術(shù)特征

　　從技術(shù)實現(xiàn)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(jié)上仍存在各自特點：

　　(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)所連接的各個節(jié)點之中。透明計算同樣依賴網(wǎng)絡(luò)，通過網(wǎng)絡(luò)把運算和存儲分離，服務(wù)器存儲操作系統(tǒng)、應(yīng)用程序以及用戶數(shù)據(jù)等軟件資源，終端使用時才從服務(wù)器以塊流方式及時載入并運行。

　　(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(shè)備全面虛擬化，建立起一個共享的可以按需分配的基礎(chǔ)資源池。透明計算需解決多個操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序在同一臺硬件設(shè)備上的共存及激活切換問題，也需使用虛擬化技術(shù)以實現(xiàn)“透明”。

　　(3) 分布式計算和共享資源池。云計算可以說是分布式計算技術(shù)的一種延伸，通過計算機集群構(gòu)建服務(wù)，將存儲、計算能力等資源進行分布式管理，建立共享資源池，具備可動態(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(tǒng)操作系統(tǒng)、開發(fā)和管理工具、應(yīng)用軟件、結(jié)構(gòu)化與非結(jié)構(gòu)化等軟件或數(shù)據(jù)資源的統(tǒng)一管理及調(diào)度。

　　與云計算相比，透明計算具備一些獨有特征：

　　(1)計算完全在客戶端執(zhí)行和完成。

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

　　(2)輕量化的終端客戶機。

　　終端客戶機甚至輕量化到僅僅是個裸機而無任何預(yù)制操作系統(tǒng)，在需要服務(wù)時，才從服務(wù)器中獲取所需資源并執(zhí)行。

　　(3)透明計算是需求驅(qū)動的流式執(zhí)行。

　　終端客戶機啟動后，駐留在BIOS的TransOS內(nèi)核部分負責獲得終端控制權(quán)，并與服務(wù)器聯(lián)系，獲得系統(tǒng)運行所需的更多內(nèi)核代碼，并動態(tài)地以塊流的方式加載到終端側(cè)執(zhí)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(shù)據(jù)塊到終端上進行計算。如此循環(huán)反復(fù)，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(xiàn)多樣性，具有設(shè)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，并提供不同的用戶接口，包括直接面向用戶的軟件服務(wù)界面、僅提供開發(fā)者使用的API接口等，對客戶機以及服務(wù)的具體執(zhí)行方式?jīng)]有明確規(guī)定。

　　產(chǎn)業(yè)化前景可期

　　透明計算確實先于云計算而提出。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：包括計算在客戶端執(zhí)行、輕量化到?jīng)]有操作系統(tǒng)的客戶端計算機、需求驅(qū)動的流式執(zhí)行方式等。

　　雖然透明計算存在對網(wǎng)絡(luò)要求較高、客戶端計算效率方面的問題，但其簡化客戶端的理念具有廣泛的應(yīng)用場景，未來產(chǎn)業(yè)化前景可期。