万物皆可互联 一切均可编程

软件定义的本质是把原先一体化的硬件设施打破，将基础硬件虚拟化并提供标准化的基本功能，然后通过管控软件，控制其基本功能，提供更开放、灵活、智能的管控服务。

无处不在的软件

某种意义上来说，我们这个时代就是一个软件定义的时代。回顾过去计算机软件发展，大概分为三个阶段。第一个是1946年到1975年中期，是软硬一体化阶段。第二个是1975年以后，软件产品化、产业化阶段;第三个是1995年以后，软件的网络化、服务化阶段。

在软硬一体化阶段，也就是计算机刚出现的时候，是没有软件的，都是以程序实现的，大体上展现方式的是机器语言、汇编语言。早期应用领域以破解密码，军事领域的计算为主。上世纪60年代初期，开始出现“软件”一词，融合程序和文档为一体，作为独立的形态从硬件分离出来，以IBM 360系列机为代表（尽管还是和硬件捆绑一起销售），也逐渐形成了计算机学科和程序员行业。它的展性形式是高级程序语言+文档，应用领域主要是商业计算和其他科学计算领域。

软件产品化、产业化阶段，以Microsoft和Oracle的出现，标志着软件开始成为一个独立产业。PC的广泛应用和软件产品化催生了人类历史上信息化的第一波浪潮，其主要特征即以单机应用为特征的数字化阶段。紧接着就出现了办公软件，彻底改变了人类传统的办公行为，微软office迄今依然是微软标志性产品之一。上世纪90年代中期开始，软件进入网络化，服务化阶段。互联网推动了软件从单机向网络计算环境的延伸，带来了信息化的第二波浪潮，其基本特征是以联网应用为特征的网络化阶段。

做软件的人总希望把互联网作为平台来研究软件。软件的形式也因互联网发生变化，从传统的拷贝行为变为软件服务。后期移动互联网的产生，促成APP的诞生，整个软件模式都发生了变化。应用领域已经渗透到社会经济生活中的方方面面。

互联网环境下软件的新特性和新特征

网构软件指的是面向互联网计算的软件新范型。这些新范型是什么，总结有几个性质，实体的自主性，实体对环境的情景感知，实体之间的自主协同，实体的在线演化，以及可信性需求。简单来说，软件呈现网络化体系结构，基于网络进行开发，通过网络交付分发并提供服务，这就是软件的服务化。

软件和硬件相比，同样都作为功能性产品，但软件这种工具和互联网结合就能够实现一种真正的服务化。紧接着移动互联网的产生，又产生了一种新的模式，这就是APP。苹果商店拥有多300万+个APP，累计下载量超过1500亿次。这创造了一种新的模式，客户端要和服务器端合起来完成一件任务，他也是一种拷贝，不过是一种新的拷贝方式。互联网深刻改变了人类社会和生活模式，而互联网的核心价值是连接，软件是实现互联网核心价值的重要使能技术。硬件连接虽然很重要，但最终的灵活连接还要靠软件。

软件定义的时代

互联网及其延伸，正推动我们走向一个新模式，即人机物融合。信息技术的网络化、泛在化、智能化趋势蕴含了人机物和谐发展的愿景。

随着科技的发展，在人机物融合环境下的信息基础设施是海量的资源，且需求形态多样。因此，人机物融合需要新的平台环境。如何凝练应用共性，如何有效管理资源是对这个平台的基本要求。在这样的平台之下，由于应用需求变化频繁和应用场景动态多变，这个平台能否实现按需灵活定制？

软件定义的真正落地，还于云计算平台里面的应用。2011年前后，OpenFlow被用于云计算平台中进行网络管理，并被广泛接受。在2015年的时候，Gartner战略报告首次出现SDN（软件定义），SDN重新“定义”了传统的网络架构甚至通信产业。

软件定义网络的技术原理是通过一组API对网络设备进行任意的编程从而实现新型的网络协议、拓扑架构而不需改动网络设备本身。

计算机操作系统是什么？是管理硬件资源、控制程序运行、改善人机界面和为应用软件提供支持的一种系统软件，即向上提供公共服务，向下管理资源。从操作系统视角来看软件定义，操作系统是软件定义的“计算机”;从软件研究者的视角，操作系统体现了“软件定义”之集大成。

在我的理解看来，软件定义的技术本质就是把过去的一体化硬件设施打破，基础硬件及其虚拟化提供标准化的基本功能，然后通过管控软件控制基本功能，提供更开放、灵活、智能的管控服务。

软件定义的技术本质：硬件资源虚拟化，管理功能可编程。硬件资源抽象为虚拟资源，然后用系统软件对虚拟资源管理和调度。就是在硬件资源虚拟化的基础上，用户可编写应用程序，满足访问资源的多样性的需求。

大家现在可以看到软件定义出现了各种各样的延伸，软件定义的存储，软件定义的计算，软件定义的环境，软件定义的数据中心等。但所有架构都跳不出操作系统的三层架构，就是说软件平台的三层架构，这些SDX均符合“硬件资源虚拟化”与“管理任务可编程”的技术原理。

软件定义带来的机遇和挑战是什么

目前，我们可以看到的机遇就是软件定义一切。定义一切，人-机-物互联是我们追求的目标。我们是不是最终能做到万物皆可互联，一切均可编程呢？这就是软件定义给未来世界达成的目标，也就是我们的机遇所在。随着人、机、物的融合，软件定义的挑战可以分为这几个方面：体系结构设计决策、系统质量、系统安全、更轻量的虚拟化、从原有系统到软件定义系统平滑过渡高度自适应智能软件平台。

体系结构设计决策，包括比如如何确定受管元素的合理“粒度”和“层次”？如何界定软、硬件的功能划分并组装、配置相应元素等。

系统的质量需要解决的问题有如何合理平衡管理灵活性和“虚拟化”后的性能损耗（与直接访问原系统相比），如何降低“软件实现”的复杂性和故障率，如何有效定位故障以保障可靠等。

系统安全，对硬件资源管理可编程带来开放性、灵活性的同時，也可能会带来更多的安全隐患。对于工业控制等安全重点领域来说，可能会带来难以难以估量的损失。

更轻量的虚拟化。大量的新设备产生，虚拟化实现了对硬件资源的软化，是软件定义的基础技术，现有以虚拟机为单位的技术过于重载，难以满足性能和实时性要求。原有系统到软件定义系统平滑过渡。如何将原有系统平滑过渡到软件定义系统？通过对已有的资源进行大幅度的改造，我们需要安装新的硬件，需要做新的软件管理系统，以及面临的人力、时间、经济、风控等因素。这个平滑过渡也需要合理的方案，否则很难达成。

高度自适应软件平台。从软件人追求的目标来看，我们想追求一种更为高度自适应的智能软件平台。现在平台方式是以硬件资源为中心的，如果基础设施层发生变化，软件平台就要发生改变，改完之后，上面的应用也可能发生改变。我们追求的理想方式是，软件平台具有预测和管理未来硬件资源变化的能力。

（本文根据中国工程院梅宏院士公开演讲整理而成，未经本人确认。）