从后互联网时代谈起

王琪

摘要：从物联网到互联网+、从阿里巴巴的上市到小米的瞬间崛起，所有这些已经把消费者的关注和投资者的目光从房地产转移到了互联网这个新的领域。而随之而来的云计算、大数据、嵌入式等等新兴词汇也充斥着我们的耳朵，但对这些词语我们却显得熟悉而又陌生。很有幸的和几位业内的朋友聊起了互联网，也让我对互联网有了更全面的认识，同时也分享给读者。

关键词：互联网云计算；嵌入式；集群；存储；Linux；ARM

随着互联网时代的深入发展，各种前所未有的创新和应用缤纷而至。基于互联网的创新在悄无声息地改变着人类发展的轨迹，而这种趋势正以几何的加速度进行着。外界如互联网+、物联网、大数据、云计算等新名词充斥于耳，信息时代的洪流把当前世界所有存在的事物打上了标签，通过0和1无限的链接在一起。然而这些让我们既熟悉又陌生的词语背后真正代表的又是什么呢？

来自于土壤里的一种叫硅的东西，通过近30年技术的高速发展，不但成为计算机的心脏，未来将成为主导全人类生活发展且赖以生存的核心。CPU的发展从早期最简单的逻辑单元，到相对复杂的MCU，再到现在的超低功耗和高性能CPU；软件从简单的几行汇编到几十行的C语言，再到成百万千万行的大型软件；产品从简单的计算器和遥控器，到智能手机，集群服务器。今天逐渐的发展成了两个独立的阵营，一部分是基于大型集群服务器的云平台；一部分是云里伸出的触角，各种嵌入式智能设备。前者进行信息的集中管理和处理；后者对散落在世界各个角落里的信息进行有序和无序的采集。通过二者的有机组合，未来会像人类呼吸的空气无处不在。

先来说说云计算。云是网络、互联网的一种比喻说法。是利用互联网的云平台技术将众多的服务器整合后，为用户提供分布式计算、并形计算、网络存储、虚拟化、负载均衡等服务的技术产物。

而云平台的技术不得不提起Linux操作系统，它具有UNIX系统的血缘，在2000年IT历史上第一次互联网危机的时候，Linux脱颖而出，作为操作系统的它与X86架构CPU组合，成为当时替代价格不菲的小型机的替代品。从那次危机之后基于Linux操作系统的各类应用在后续的若干年里几乎垄断了商业服务器市场。也正是这次危机之后，很多我们现今耳熟能详的互联网企业，如百度、腾讯、搜狐、网易等才开始真正的走入我们的视野，并一步步的迈向成熟和强大。Linux开源免费，灵活性高，可随意裁切，而作为当时世界上最大的开源组织GNU里丰富的工程师和社区资源也给予了Linux源源不断的发展动力。今天，Linux操作系统已经成为云架构中OS平台中最重要的角色，也从当年的几千种发行版慢慢的被几家大型商业操作系统公司所代替，如RedHat（全球最大的Linux商业系统提供商），UBUNTU（桌面级Linux操作系统提供商）SUSE（欧洲市场的主流商业Linux系统），甚至中国政府推出的自主知识产权的操作系统，红旗、麒麟等也是基于Linux内核的发行版。商业领域阿里巴巴、金融、证券、大量高科技制造业的后台系统也全部都构架在基于Linux操作系统平台之上（图1）。

因此，Linux操作系统发展将伴随着后互联网时代的发展，也将成为未来云时代不可缺少的核心操作系统（图2）。

当人们提到云计算这个超级大概念，不得不先从“集群（Cluster）”这个小概念开始说起。集群（Cluster）技术是随着云时代到来的种崭新的技术，商业领域为了付出更低的成本而获得在性能、可靠性、等方面的高回报，任务和调度是集群系统中的核心技术。集群是一组相互独立的、通过高速网络互联的计算机，它们构成了一个组，并以单一系统的模式加以管理，它的主要优点是高可扩展性、高可用性、高性能和高性价比。一个客户与集群相互作用时，集群像是一个独立的服务器，而集群配置的目的是用于提高服务器的可用性和可缩放性。早期的计算机集群系统在商业领域中主要分为两类，一种是LB集群（LoadB alancing負载均衡集群），常用于生产服务器和应用服务器中，一种是HA集群（High Availability高可用集群）常用在数据库服务器中（图3）。

存储，数据集中化管理的核心过程，云平台的逻辑应用服务器对应着后面强大而高效的存储系统，并且也是主要影响网络数据流动的关键点，其性能的高低成为云架构中的主要瓶颈。目前，全球主要的存储商都有自己核心的硬件与软件技术，如：EMC的系列存储产品。在技术层面，商业云架构中主要是NAS和SAN存储。

NAS技术被使用在数据存储服务器上，通过多个硬盘的RAID真累和系统中的软件，进行跨平台的文件共享功能。NAS中的节点在整个LAN网络中都拥有自己各自的节点，这种配置不需要前端应用服务器的干预，也能让用户在网络中存取数据。这种管理方式有效地释放了应用服务器的负载，有效地降低了前端应用部署的成本。NAS本身也支持很多种协议，例如NFS，FTP，HTTP，并且支持各类操作系统，尤其在较大的具有混合局域网的环境中，不需要对环境进行任何的修改，简单配置一下IP地址，就可以让网络上的用户所共享。

SAN被称作为“富人的游戏”，以其高昂的价格和高传输率著称。SAN翻译过来的解释是存储区域网络，采用Fibre Channel技术（光纤通道），全部由光纤交换机连接后端存储阵列柜，通过服务器主机建立专门用于数据存储。SAN存储基本上不会受到系统的限制而无法增加磁盘。物理层面可以增加到上千个磁盘，而普通服务器最多也只有十几个。另外，SAN的性能不会受到网络流量和本地磁盘访问的限制。数据通过SAN自己的专用网络传输，把用户流量，备份流量，应用流量等分开。更为可贵的是，SAN存储不需要重启系统就可以即插即用的添加磁盘，更换和配置RAID的组别，增加了数据备份和恢复的性能。通过数据分离，负载的分离，有效的对核心数据进行保护，对那些影响性能的高负载作业进行屏蔽。最后，SAN最大的优势是传输距离，大约在10公里左右，这个优势对于大型数据中心和超级企业的核心机房的配置和扩展提供了无限的空间。

虚拟化，虚拟化的概念源自于早期计算机诞生的时期，随着大数据时代的到来，处理器速度的高速提升，多核多线程技术，集群技术，网格技术广泛的部署在云计算领域中，虚拟化技术也逐渐从实验室走到了当下的商业领域中，并且其优势日益体现出来。虚拟化不仅大量的降低了IT投入的成本，而且同时增强了系统的安全性和可靠性，虚拟化概念逐渐的被工程领域所认可，逐渐渗入到了人们的日常生活和工作中。

基于Linux服务器的虚拟化技术主要用于硬件产品的虚拟，操作系统平台的虚拟，软件平台的虚拟。商业领域中随着时间的发展，产品的更迭，存在着大量的不同时代，批次，型号的硬件服务器，由于操作系统本身的限制，无法对所有硬件进行统一的整合，进而产生了大量的资源浪费。硬件虚拟化很好的解决了这个问题。硬件的虚拟化模拟了完整的硬件层面的仿真，包括各类CPU处理器、物理内存、外设等，为原始硬件设计的操作系统无需任何修改就可以在虚拟机中运行。操作系统与硬件之间的交互被看作是通过一个预先设定好的硬件接口，这个中间层的接口完全是由软件组成的。由此一来，多种硬件平台好像混合后的不明液体，而操作系统就站在漂浮在液体中的一块小木板上。系统平台的虚拟，软件平台的虚拟。商业领域中随着时间的发展，产品的更迭，存在着大量的不同时代，批次，型号的硬件服务器，由于操作系统本身的限制，无法对所有硬件进行统一的整合，进而产生了大量的资源浪费。硬件虚拟化很好的解决了这个问题。硬件的虚拟化模拟了完整的硬件层面的仿真，包括各类CPU处理器、物理内存、外设等，为原始硬件设计的操作系统无需任何修改就可以在虚拟机中运行。操作系统与硬件之间的交互被看作是通过一个预先设定好的硬件接口，这个中间层的接口完全是由软件组成的。由此一来，多种硬件平台好像混合后的不明液体，而操作系统就站在漂浮在液体中的一块小木板上。

操作系统平台的虚拟化给予了上层应用程序更多的可能，操作系统的内核与库文件被隔离开来，不同的進程和实例独立运行在虚拟的不同内核上，以提高性能，并更灵活的合理地利用资源。

软件的虚拟化带来了瘦客户端时代的到来，将来本地计算量会大幅降低，用户通过极简的本地设备，通过互联网和桌面浏览器远程登录到服务器上，运行软件。例如：Google的Doc，一套在线的Office系统，集合了Word、Exccl、PPT。作为用户只需要一个Gmail的账户登录到服务器上，即可实现对文档表格的编辑，而存储的文件，也一并存储在云中的某个位置，物理数据可能在比利时的数据中心，也可能在太平洋的某个漂浮岛上（Google未来利用海洋进行散热的数据中心）。

从安全的角度来讲，云系统将划分为公共云和私有云，私有云作为商业公司来说，数据的安全至关重要。为了防止被竞争对手窃取或被黑客利用，未来将有大量的商业私有云出现。公共云未来也会进入商业领域，尤其对安全或核心基础数据要求不高的商业部门中。此外，更多的云端基于硬件的安全设备将会大量应用于市场。就在近期发生的携程网事件，给所有私有云的商业机构敲响了警钟。漏洞、用户权限、容灾备份显得额外的重要。

以上所列举的云平台技术仅仅揭开了冰山的一角。随着互联网技术更加深入的发展，会有更多的前沿技术运用其中。同样，数据的集中化处理，计算任务的整合，一定程度上取决于端设备的发展规模。基于嵌入式的智能设备，传感器、机器人等技术如今已经大量的被应用于各个领域。“端设备”会更加的分化，细分到每个应用领域中。

再来说说嵌入式端设备的发展。尤其是智能化移动设备领域里，早期的智能机几乎全部是经过裁切的Linux系统，2008年之后，Google公司推出了基于Linux内核的Android（安卓）系统，推出不久就迅速的开源免费提供给当时的各大芯片公司和产品公司。在当时苹果IOS系统一家独大的智能机市场格局中，生生的杀出了一条路，如今安卓系统已经占据智能移动终端半壁江山的份额。如今的智能手机、互联网电视、车载GPS控制系统，仍然有着Linux操作系统的一席之地。

高性能嵌入式设备，智能手机、平板电脑、互联网电视逐渐取代了传统的PC。人们的五官从传统的电视，逐渐移动到了手里的屏幕上。ARM架构从智能设备出现之初，便被选为其核心的DNA。基于ARM架构的处理器，具有优秀的功耗控制，令人难以置信的是，今天的智能手机的处理速度等同于10年前的桌面pe电脑，而给它供电的却是一块5000ma不到的一块锂电池。由于ARM继承了RISC架构（精简指令集），因此它未来的成长一定是小而快。在配合着下游的芯片设计公司，形成了一整套生态圈（图4）。

超低功耗的传感器领域，如今市场也逐渐接受了基于ARM cortexM系列的处理器。今天淘宝上的运动手环、智能家居、车载控制传感器、医疗仪器等产品的核心处理器都是M系列的架构。ARM借助于其超低耗的优势快速的切入了市场达干亿美金的可穿戴设备市场，结合ARM的生态圈，进步拓展到智能采集，人机接口，工业控制领域，大型智能家电，物联网芯片领域等。ARM这些构建生态圈的厂商所提供的嵌入式技术完美的切合于云端。丰富的APP应用，联通了远端的一台台集群服务器。数据流汇通进入超级计算中心进行分析处理（图5、图6）。致谢

咖啡很好喝，午后的阳光也很惬意，Frank现在是一家业内知名的IT服务支持与培训企业的高管了，混迹行业多年使他有了滔滔不绝讲述的资本。在他一口东北普通话夹杂着东北腔英语的讲述下，为我展开了一幅未来IOT发展的脉络图。感谢来自行业一线的朋友的帮助，感谢Frank zhang一个下午的畅谈与分享。