王琪

摘要：從物聯(lián)網(wǎng)到互聯(lián)網(wǎng)+、從阿里巴巴的上市到小米的瞬間崛起，所有這些已經(jīng)把消費(fèi)者的關(guān)注和投資者的目光從房地產(chǎn)轉(zhuǎn)移到了互聯(lián)網(wǎng)這個(gè)新的領(lǐng)域。而隨之而來的云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、嵌入式等等新興詞匯也充斥著我們的耳朵，但對這些詞語我們卻顯得熟悉而又陌生。很有幸的和幾位業(yè)內(nèi)的朋友聊起了互聯(lián)網(wǎng)，也讓我對互聯(lián)網(wǎng)有了更全面的認(rèn)識，同時(shí)也分享給讀者。

關(guān)鍵詞：互聯(lián)網(wǎng)云計(jì)算；嵌入式；集群；存儲；Linux；ARM

隨著互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的深入發(fā)展，各種前所未有的創(chuàng)新和應(yīng)用繽紛而至?；诨ヂ?lián)網(wǎng)的創(chuàng)新在悄無聲息地改變著人類發(fā)展的軌跡，而這種趨勢正以幾何的加速度進(jìn)行著。外界如互聯(lián)網(wǎng)+、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等新名詞充斥于耳，信息時(shí)代的洪流把當(dāng)前世界所有存在的事物打上了標(biāo)簽，通過0和1無限的鏈接在一起。然而這些讓我們既熟悉又陌生的詞語背后真正代表的又是什么呢？

來自于土壤里的一種叫硅的東西，通過近30年技術(shù)的高速發(fā)展，不但成為計(jì)算機(jī)的心臟，未來將成為主導(dǎo)全人類生活發(fā)展且賴以生存的核心。CPU的發(fā)展從早期最簡單的邏輯單元，到相對復(fù)雜的MCU，再到現(xiàn)在的超低功耗和高性能CPU；軟件從簡單的幾行匯編到幾十行的C語言，再到成百萬千萬行的大型軟件；產(chǎn)品從簡單的計(jì)算器和遙控器，到智能手機(jī)，集群服務(wù)器。今天逐漸的發(fā)展成了兩個(gè)獨(dú)立的陣營，一部分是基于大型集群服務(wù)器的云平臺；一部分是云里伸出的觸角，各種嵌入式智能設(shè)備。前者進(jìn)行信息的集中管理和處理；后者對散落在世界各個(gè)角落里的信息進(jìn)行有序和無序的采集。通過二者的有機(jī)組合，未來會像人類呼吸的空氣無處不在。

先來說說云計(jì)算。云是網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)的一種比喻說法。是利用互聯(lián)網(wǎng)的云平臺技術(shù)將眾多的服務(wù)器整合后，為用戶提供分布式計(jì)算、并形計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)存儲、虛擬化、負(fù)載均衡等服務(wù)的技術(shù)產(chǎn)物。

而云平臺的技術(shù)不得不提起Linux操作系統(tǒng)，它具有UNIX系統(tǒng)的血緣，在2000年IT歷史上第一次互聯(lián)網(wǎng)危機(jī)的時(shí)候，Linux脫穎而出，作為操作系統(tǒng)的它與X86架構(gòu)CPU組合，成為當(dāng)時(shí)替代價(jià)格不菲的小型機(jī)的替代品。從那次危機(jī)之后基于Linux操作系統(tǒng)的各類應(yīng)用在后續(xù)的若干年里幾乎壟斷了商業(yè)服務(wù)器市場。也正是這次危機(jī)之后，很多我們現(xiàn)今耳熟能詳?shù)幕ヂ?lián)網(wǎng)企業(yè)，如百度、騰訊、搜狐、網(wǎng)易等才開始真正的走入我們的視野，并一步步的邁向成熟和強(qiáng)大。Linux開源免費(fèi)，靈活性高，可隨意裁切，而作為當(dāng)時(shí)世界上最大的開源組織GNU里豐富的工程師和社區(qū)資源也給予了Linux源源不斷的發(fā)展動力。今天，Linux操作系統(tǒng)已經(jīng)成為云架構(gòu)中OS平臺中最重要的角色，也從當(dāng)年的幾千種發(fā)行版慢慢的被幾家大型商業(yè)操作系統(tǒng)公司所代替，如RedHat（全球最大的Linux商業(yè)系統(tǒng)提供商），UBUNTU（桌面級Linux操作系統(tǒng)提供商）SUSE（歐洲市場的主流商業(yè)Linux系統(tǒng)），甚至中國政府推出的自主知識產(chǎn)權(quán)的操作系統(tǒng)，紅旗、麒麟等也是基于Linux內(nèi)核的發(fā)行版。商業(yè)領(lǐng)域阿里巴巴、金融、證券、大量高科技制造業(yè)的后臺系統(tǒng)也全部都構(gòu)架在基于Linux操作系統(tǒng)平臺之上（圖1）。

因此，Linux操作系統(tǒng)發(fā)展將伴隨著后互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的發(fā)展，也將成為未來云時(shí)代不可缺少的核心操作系統(tǒng)（圖2）。

當(dāng)人們提到云計(jì)算這個(gè)超級大概念，不得不先從“集群（Cluster）”這個(gè)小概念開始說起。集群（Cluster）技術(shù)是隨著云時(shí)代到來的種嶄新的技術(shù)，商業(yè)領(lǐng)域?yàn)榱烁冻龈偷某杀径@得在性能、可靠性、等方面的高回報(bào)，任務(wù)和調(diào)度是集群系統(tǒng)中的核心技術(shù)。集群是一組相互獨(dú)立的、通過高速網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的計(jì)算機(jī)，它們構(gòu)成了一個(gè)組，并以單一系統(tǒng)的模式加以管理，它的主要優(yōu)點(diǎn)是高可擴(kuò)展性、高可用性、高性能和高性價(jià)比。一個(gè)客戶與集群相互作用時(shí)，集群像是一個(gè)獨(dú)立的服務(wù)器，而集群配置的目的是用于提高服務(wù)器的可用性和可縮放性。早期的計(jì)算機(jī)集群系統(tǒng)在商業(yè)領(lǐng)域中主要分為兩類，一種是LB集群（LoadB alancing負(fù)載均衡集群），常用于生產(chǎn)服務(wù)器和應(yīng)用服務(wù)器中，一種是HA集群（High Availability高可用集群）常用在數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中（圖3）。

存儲，數(shù)據(jù)集中化管理的核心過程，云平臺的邏輯應(yīng)用服務(wù)器對應(yīng)著后面強(qiáng)大而高效的存儲系統(tǒng)，并且也是主要影響網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流動的關(guān)鍵點(diǎn)，其性能的高低成為云架構(gòu)中的主要瓶頸。目前，全球主要的存儲商都有自己核心的硬件與軟件技術(shù)，如：EMC的系列存儲產(chǎn)品。在技術(shù)層面，商業(yè)云架構(gòu)中主要是NAS和SAN存儲。

NAS技術(shù)被使用在數(shù)據(jù)存儲服務(wù)器上，通過多個(gè)硬盤的RAID真累和系統(tǒng)中的軟件，進(jìn)行跨平臺的文件共享功能。NAS中的節(jié)點(diǎn)在整個(gè)LAN網(wǎng)絡(luò)中都擁有自己各自的節(jié)點(diǎn)，這種配置不需要前端應(yīng)用服務(wù)器的干預(yù)，也能讓用戶在網(wǎng)絡(luò)中存取數(shù)據(jù)。這種管理方式有效地釋放了應(yīng)用服務(wù)器的負(fù)載，有效地降低了前端應(yīng)用部署的成本。NAS本身也支持很多種協(xié)議，例如NFS，F(xiàn)TP，HTTP，并且支持各類操作系統(tǒng)，尤其在較大的具有混合局域網(wǎng)的環(huán)境中，不需要對環(huán)境進(jìn)行任何的修改，簡單配置一下IP地址，就可以讓網(wǎng)絡(luò)上的用戶所共享。

SAN被稱作為“富人的游戲”，以其高昂的價(jià)格和高傳輸率著稱。SAN翻譯過來的解釋是存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)，采用Fibre Channel技術(shù)（光纖通道），全部由光纖交換機(jī)連接后端存儲陣列柜，通過服務(wù)器主機(jī)建立專門用于數(shù)據(jù)存儲。SAN存儲基本上不會受到系統(tǒng)的限制而無法增加磁盤。物理層面可以增加到上千個(gè)磁盤，而普通服務(wù)器最多也只有十幾個(gè)。另外，SAN的性能不會受到網(wǎng)絡(luò)流量和本地磁盤訪問的限制。數(shù)據(jù)通過SAN自己的專用網(wǎng)絡(luò)傳輸，把用戶流量，備份流量，應(yīng)用流量等分開。更為可貴的是，SAN存儲不需要重啟系統(tǒng)就可以即插即用的添加磁盤，更換和配置RAID的組別，增加了數(shù)據(jù)備份和恢復(fù)的性能。通過數(shù)據(jù)分離，負(fù)載的分離，有效的對核心數(shù)據(jù)進(jìn)行保護(hù)，對那些影響性能的高負(fù)載作業(yè)進(jìn)行屏蔽。最后，SAN最大的優(yōu)勢是傳輸距離，大約在10公里左右，這個(gè)優(yōu)勢對于大型數(shù)據(jù)中心和超級企業(yè)的核心機(jī)房的配置和擴(kuò)展提供了無限的空間。

虛擬化，虛擬化的概念源自于早期計(jì)算機(jī)誕生的時(shí)期，隨著大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來，處理器速度的高速提升，多核多線程技術(shù)，集群技術(shù)，網(wǎng)格技術(shù)廣泛的部署在云計(jì)算領(lǐng)域中，虛擬化技術(shù)也逐漸從實(shí)驗(yàn)室走到了當(dāng)下的商業(yè)領(lǐng)域中，并且其優(yōu)勢日益體現(xiàn)出來。虛擬化不僅大量的降低了IT投入的成本，而且同時(shí)增強(qiáng)了系統(tǒng)的安全性和可靠性，虛擬化概念逐漸的被工程領(lǐng)域所認(rèn)可，逐漸滲入到了人們的日常生活和工作中。

基于Linux服務(wù)器的虛擬化技術(shù)主要用于硬件產(chǎn)品的虛擬，操作系統(tǒng)平臺的虛擬，軟件平臺的虛擬。商業(yè)領(lǐng)域中隨著時(shí)間的發(fā)展，產(chǎn)品的更迭，存在著大量的不同時(shí)代，批次，型號的硬件服務(wù)器，由于操作系統(tǒng)本身的限制，無法對所有硬件進(jìn)行統(tǒng)一的整合，進(jìn)而產(chǎn)生了大量的資源浪費(fèi)。硬件虛擬化很好的解決了這個(gè)問題。硬件的虛擬化模擬了完整的硬件層面的仿真，包括各類CPU處理器、物理內(nèi)存、外設(shè)等，為原始硬件設(shè)計(jì)的操作系統(tǒng)無需任何修改就可以在虛擬機(jī)中運(yùn)行。操作系統(tǒng)與硬件之間的交互被看作是通過一個(gè)預(yù)先設(shè)定好的硬件接口，這個(gè)中間層的接口完全是由軟件組成的。由此一來，多種硬件平臺好像混合后的不明液體，而操作系統(tǒng)就站在漂浮在液體中的一塊小木板上。系統(tǒng)平臺的虛擬，軟件平臺的虛擬。商業(yè)領(lǐng)域中隨著時(shí)間的發(fā)展，產(chǎn)品的更迭，存在著大量的不同時(shí)代，批次，型號的硬件服務(wù)器，由于操作系統(tǒng)本身的限制，無法對所有硬件進(jìn)行統(tǒng)一的整合，進(jìn)而產(chǎn)生了大量的資源浪費(fèi)。硬件虛擬化很好的解決了這個(gè)問題。硬件的虛擬化模擬了完整的硬件層面的仿真，包括各類CPU處理器、物理內(nèi)存、外設(shè)等，為原始硬件設(shè)計(jì)的操作系統(tǒng)無需任何修改就可以在虛擬機(jī)中運(yùn)行。操作系統(tǒng)與硬件之間的交互被看作是通過一個(gè)預(yù)先設(shè)定好的硬件接口，這個(gè)中間層的接口完全是由軟件組成的。由此一來，多種硬件平臺好像混合后的不明液體，而操作系統(tǒng)就站在漂浮在液體中的一塊小木板上。

操作系統(tǒng)平臺的虛擬化給予了上層應(yīng)用程序更多的可能，操作系統(tǒng)的內(nèi)核與庫文件被隔離開來，不同的進(jìn)程和實(shí)例獨(dú)立運(yùn)行在虛擬的不同內(nèi)核上，以提高性能，并更靈活的合理地利用資源。

軟件的虛擬化帶來了瘦客戶端時(shí)代的到來，將來本地計(jì)算量會大幅降低，用戶通過極簡的本地設(shè)備，通過互聯(lián)網(wǎng)和桌面瀏覽器遠(yuǎn)程登錄到服務(wù)器上，運(yùn)行軟件。例如：Google的Doc，一套在線的Office系統(tǒng)，集合了Word、Exccl、PPT。作為用戶只需要一個(gè)Gmail的賬戶登錄到服務(wù)器上，即可實(shí)現(xiàn)對文檔表格的編輯，而存儲的文件，也一并存儲在云中的某個(gè)位置，物理數(shù)據(jù)可能在比利時(shí)的數(shù)據(jù)中心，也可能在太平洋的某個(gè)漂浮島上（Google未來利用海洋進(jìn)行散熱的數(shù)據(jù)中心）。

從安全的角度來講，云系統(tǒng)將劃分為公共云和私有云，私有云作為商業(yè)公司來說，數(shù)據(jù)的安全至關(guān)重要。為了防止被競爭對手竊取或被黑客利用，未來將有大量的商業(yè)私有云出現(xiàn)。公共云未來也會進(jìn)入商業(yè)領(lǐng)域，尤其對安全或核心基礎(chǔ)數(shù)據(jù)要求不高的商業(yè)部門中。此外，更多的云端基于硬件的安全設(shè)備將會大量應(yīng)用于市場。就在近期發(fā)生的攜程網(wǎng)事件，給所有私有云的商業(yè)機(jī)構(gòu)敲響了警鐘。漏洞、用戶權(quán)限、容災(zāi)備份顯得額外的重要。

以上所列舉的云平臺技術(shù)僅僅揭開了冰山的一角。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)更加深入的發(fā)展，會有更多的前沿技術(shù)運(yùn)用其中。同樣，數(shù)據(jù)的集中化處理，計(jì)算任務(wù)的整合，一定程度上取決于端設(shè)備的發(fā)展規(guī)模?；谇度胧降闹悄茉O(shè)備，傳感器、機(jī)器人等技術(shù)如今已經(jīng)大量的被應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。“端設(shè)備”會更加的分化，細(xì)分到每個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域中。

再來說說嵌入式端設(shè)備的發(fā)展。尤其是智能化移動設(shè)備領(lǐng)域里，早期的智能機(jī)幾乎全部是經(jīng)過裁切的Linux系統(tǒng)，2008年之后，Google公司推出了基于Linux內(nèi)核的Android（安卓）系統(tǒng)，推出不久就迅速的開源免費(fèi)提供給當(dāng)時(shí)的各大芯片公司和產(chǎn)品公司。在當(dāng)時(shí)蘋果IOS系統(tǒng)一家獨(dú)大的智能機(jī)市場格局中，生生的殺出了一條路，如今安卓系統(tǒng)已經(jīng)占據(jù)智能移動終端半壁江山的份額。如今的智能手機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)電視、車載GPS控制系統(tǒng)，仍然有著Linux操作系統(tǒng)的一席之地。

高性能嵌入式設(shè)備，智能手機(jī)、平板電腦、互聯(lián)網(wǎng)電視逐漸取代了傳統(tǒng)的PC。人們的五官從傳統(tǒng)的電視，逐漸移動到了手里的屏幕上。ARM架構(gòu)從智能設(shè)備出現(xiàn)之初，便被選為其核心的DNA?；贏RM架構(gòu)的處理器，具有優(yōu)秀的功耗控制，令人難以置信的是，今天的智能手機(jī)的處理速度等同于10年前的桌面pe電腦，而給它供電的卻是一塊5000ma不到的一塊鋰電池。由于ARM繼承了RISC架構(gòu)（精簡指令集），因此它未來的成長一定是小而快。在配合著下游的芯片設(shè)計(jì)公司，形成了一整套生態(tài)圈（圖4）。

超低功耗的傳感器領(lǐng)域，如今市場也逐漸接受了基于ARM cortexM系列的處理器。今天淘寶上的運(yùn)動手環(huán)、智能家居、車載控制傳感器、醫(yī)療儀器等產(chǎn)品的核心處理器都是M系列的架構(gòu)。ARM借助于其超低耗的優(yōu)勢快速的切入了市場達(dá)干億美金的可穿戴設(shè)備市場，結(jié)合ARM的生態(tài)圈，進(jìn)步拓展到智能采集，人機(jī)接口，工業(yè)控制領(lǐng)域，大型智能家電，物聯(lián)網(wǎng)芯片領(lǐng)域等。ARM這些構(gòu)建生態(tài)圈的廠商所提供的嵌入式技術(shù)完美的切合于云端。豐富的APP應(yīng)用，聯(lián)通了遠(yuǎn)端的一臺臺集群服務(wù)器。數(shù)據(jù)流匯通進(jìn)入超級計(jì)算中心進(jìn)行分析處理（圖5、圖6）。致謝

咖啡很好喝，午后的陽光也很愜意，F(xiàn)rank現(xiàn)在是一家業(yè)內(nèi)知名的IT服務(wù)支持與培訓(xùn)企業(yè)的高管了，混跡行業(yè)多年使他有了滔滔不絕講述的資本。在他一口東北普通話夾雜著東北腔英語的講述下，為我展開了一幅未來IOT發(fā)展的脈絡(luò)圖。感謝來自行業(yè)一線的朋友的幫助，感謝Frank zhang一個(gè)下午的暢談與分享。