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北京大学计算机科学技术系教授郭耀:把握数字基建新机遇,积极推进软件定义基础设施建设

作者:郭耀来源:中国电子报、电子信息产业网发布时间:2020-04-09 22:22我要评论

编者按:3月4日,中央政治局常务委员会会议指出,加快5G网络、数据中心等新型基础设施建设进度。为响应中央决策部署,推进我国新型数字基础设施建设,中国电子报特推出“推进数字基建·释放经济新动能”专栏,围绕5G、数据中心、软件定义基础设施、工业互联网等领域,邀请业内专家学者、企业家撰写文章,从不同视角认识数字基础设施的内涵和意义,准确把握我国数字基础设施发展现状、建设重点和推进路径,并提出相关举措建议。本期为北京大学计算机科学技术系教授郭耀的署名文章。

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中共中央政治局常务委员会3月4日召开会议,明确指出“加快5G网络、数据中心等新型基础设施建设进度”。软件是人类文明在数字经济时代最为主要的载体和展现形式,在信息技术产业具有核心地位,既能作为数字基础设施的重要组成,也在重新定义传统基础设施的类别、形态和边界,持续放大对经济建设、国家治理、民生改善的赋能作用,为推动实现高质量发展提供新引擎。

软件定义基础设施的概念及内涵

进入21世纪以来,随着互联网、大数据、人工智能等技术的迅速发展与全方位渗透,全球各国基础设施已经基本进入了数字化时代,包括能源、交通、水利、市政等传统基础设施的数字化和网络化也基本完成了布局和建设。近年来,信息技术正在进入新一轮变革,对智能化的需求已经进入了崭新的阶段,对基础设施的新一代信息化建设,特别是底层数据与资源的互联互通和上层应用的灵活构建提出了新的挑战。

软件是信息技术的灵魂,通过“软件定义”可以对计算机系统、计算机网络或数据中心等进行重构,实现下层资源的融合管理与上层应用的灵活构建。软件定义不仅可以应用于计算机和信息化系统,也可以对传统基础设施进行重构,通过构造面向不同领域的泛在操作系统,打通传统基础设施系统之间的信息孤岛,促进全面、灵活、智能的基础设施管理和新型应用成为可能。

软件定义基础设施不仅仅是运用软件来管理基础设施,还是利用软件为基础设施构建像计算机操作系统一样的全方位的“数字大脑”,使之可以像计算机和信息系统一样实现灵活的互联互通,进一步促进基于基础设施的应用开发。

软件定义基础设施的本质,是运用软件对基础设施进行物理资源互联互通和应用开发支撑平台的重构,赋予更多功能,创造更高价值,使其提供更为开放、柔性、智能的管控、调度、研发及应用服务。一方面,软件定义可以使5G、人工智能、工业互联网、数据中心等数字基础设施在一开始就可以拥有高度灵活的信息系统架构,引领我国在相关领域的创新地位;另一方面,通过软件定义对能源、交通、水利、市政等传统基础设施进行重构,也可以促进传统产业的智能化升级,通过跨越式发展超越欧美国家老一代的基础设施信息化系统,引领基础设施的智能化“软件定义”新趋势。

软件定义基础设施的实现途径

软件定义基础设施将体现为多层次协同的系统工程。对下连接各类硬件设备,汇聚海量数据资源,实现统一标准的接入、采集和管理;中间提供集计算、存储、开发等多种能力为一体的虚拟化平台,沉淀业务机理,构建知识模型;向上提供定制化服务和面向不同具体场景的创新应用,打造以软件为核心的智能生态体系。具体来讲,软件定义基础设施主要涵盖如下内容:

一是面向基础设施的资源与能力抽象。针对不同领域的基础设施的各类硬件设备和资源提供统一的抽象方法,构建相应的标准化接口,实现统一标准的接入、采集和管理功能。

二是面向基础设施的泛在操作系统。为不同领域的基础设施构建“数字大脑”——泛在操作系统,通过对底层资源的标准化管理实现互联互通,通过向上提供灵活的应用开发接口。

三是基于软件定义基础设施的应用平台。丰富的应用平台是信息系统赖以生存和发展的基础,建立在泛在操作系统之上的应用构建、分发和运行平台将成为软件定义基础设施实现智能化管理的关键。

四是面向软件定义基础设施的开放生态体系。传统的信息化系统采用的典型封闭式体系阻碍了真正的互联互通与智能化,通过软件定义建立安全可信、保护隐私,同时又能够提供灵活多样服务的开发生态体系,才能真正推进数字基础设施的智能化升级。

软件定义基础设施的重大工程

无论是数字基础设施的软件定义化建设,还是传统基础设施的软件定义化改造,都需要克服一系列的政策和技术挑战,突破本位主义和保护主义壁垒,坚持顶层设计与具体实施相结合,采用技术突破、系统研制、全面建设的分步实施战略。

一是突破软件定义基础设施的一系列关键技术。包括面向基础设施的软件定义编程语言和基础架构,面向基础设施的泛在操作系统结构、运行机理与构造方法,面向基础设施的泛在应用开发、发布、管理、运行和维护技术,面向基础设施的软件定义安全性与隐私保护机制等。

二是构建软件定义基础设施的工具链与开发运行平台。包括面向基础设施的资源管理与共享开放工具与平台、面向基础设施的软件应用开发工具与平台、面向基础设施的应用运行管理工具与平台、面向软件定义基础设施的开源社区等。

三是针对典型场景、构建软件定义基础设施的标准研制及典型参考实现,包括但不限于面向5G和数据中心等领域的数字基础设施的软件定义化建设方案与参考实现,面向能源、水利等传统基础设施的软件定义化改造方案与参考实现,针对软件定义基础设施的一系列标准规范的研制。

最终,通过5到10年的建设,实现全行业基础设施的软件定义化建设和改造,推动全产业链基础设施智能化升级。


责任编辑:赵强
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