深度解讀十四五軟體規劃中的“軟體定義”和SDS

技術

浪潮資訊首席架構師 葉毓睿

摘要：

1、軟體定義出圈，從為IT基礎架構服務，到為推進製造業數字化轉型服務。

2、軟體定義的方向是一切皆服務，硬體重構的方向是一切皆計算機。

3、浪潮資訊早在5年前，就開啟了軟體定義儲存(也即儲存即服務)的全面佈局。

工業和資訊化部(簡稱工信部)在2021年11月30日釋出了《“十四五”軟體和資訊科技服務業發展規劃》。“軟體定義” 、“工業網際網路”和“工業軟體”、“儲存”佔據了不少篇幅。

《“十四五”軟體和資訊科技服務業發展規劃》

工信部在11月30日上午召開了新聞釋出會，介紹“十四五”軟體和資訊科技服務業發展規劃有關情況，並在答記者問環節提到了 “軟體定義未來的世界”。

規劃提出，“軟體定義”賦能實體經濟新變革，並明確指出“軟體定義”是新一輪科技革命和產業變革的新特徵和新標誌， 已成為驅動未來發展的重要力量。 軟體定義擴充套件了產品的功能， 變革了產品的價值創造模式， 催生了平臺化設計、 個性化定製、 網路化協同、 智慧化生產、 服務化延伸、 數字化管理等新型製造模式， 推動了平臺經濟、 共享經濟蓬勃興起。 軟體定義賦予了企業新型能力，汽車、鋼鐵、石化等行業企業紛紛加快軟體化轉型，軟體能力已成為工業企業的核心競爭力。 軟體定義賦予基礎設施新的能力和靈活性，成為生產方式升級、 生產關係變革、 新興產業發展的重要引擎。

同時，在“強化產業創新發展能力”方面，規劃指出：加強政產學研用協同攻關， 做強做大創新載體， 充分釋放“軟體定義”創新活力， 加速模式創新、 機制創新， 構建協同聯動、 自主可控的產業創新體系。

深化軟體定義。 加快發展軟體定義計算、 軟體定義儲存、軟體定義網路， 重點佈局工業網際網路、 雲端計算、 大資料、 人工智慧、 自動駕駛等新興軟體定義平臺。 引導企業制定相關體系架構和應用規範， 推動創新應用。

軟體定義創新應用培育

創新軟體運營服務模式， 推廣軟體訂閱、 計次收費等服務， 實現軟體交付、 產品升級、 運維服務的一體化。 建立市場化創新機制， 探索建立責任共擔的應用保障機制， 進一步完善軟體與重點領域融合創新機制。

支撐製造業數字化轉型。 不斷擴充軟體在製造業各環節應用的廣度和深度， 打造軟體定義、 資料驅動、 平臺支撐、 服務增值、 智慧主導的新型製造業體系。

下面我們來剖析一下“軟體定義”(Software Defined)的發展脈絡，以及這個規劃，對IT基礎架構提供商，或者企業級儲存廠商的影響。

2009年，在IT領域首次出現軟體定義，Mckeown教授正式提出了SDN概念，也即軟體定義網路(Software Defined Network，簡稱SDN)。通過將網路裝置的控制平面與資料平面分離開來，實現可程式設計化控制，和網路流量的靈活控制，為核心網路及應用的創新提供了良好的平臺。

2011年8月21日，Netscape創始人馬克·安德森(Marc Andreessen, 矽谷著名投資人, 投資了Facebook、Groupon、Skype、Twitter、Zynga和LinkedIn等高科技新秀)，在華爾街日報上發表《軟體正在吞噬整個世界》，認為當今的軟體應用無所不在，並且正在吞噬整個世界: “越來越多的大型企業及行業將離不開軟體，網路服務將無所不在，從電影、農業到國防。許多贏家將是矽谷式的創新科技公司，它們侵入並推翻了已經建立起來的行業結構。未來十年，我預計將有更多的行業被軟體所瓦解”。

2015年10月，筆者在準備撰寫《軟體定義儲存：原理、實踐與生態》時，提到：

“軟體定義，究其本質，就是將原來高度耦合的一體化硬體，通過標準化、抽象化，解耦成不同的部件。圍繞這些部件，建立起不同的抽象層，以API(應用程式設計介面)等方式，實現原來必須由硬體才能提供的功能。再由管理控制軟體，自動地進行硬體資源的部署、優化和管理，提供高度的靈活性，為應用提供服務。

簡而言之，軟體定義就是更多地由軟體來驅動並控制硬體資源。

需要注意的是，軟體定義其實是一個過程，不是一蹴而就的目標，它分成不同階段。軟體定義逐漸將硬體與軟體進行解耦，將硬體的可操控成分按需求，分階段的，通過程式設計介面或者以服務的方式逐步暴露給應用，分階段地滿足應用對資源的不同程度、不同廣度的靈活呼叫。”

彼時，軟體定義具體落到儲存，包括了現在已經普及的分散式儲存(彼時也被人叫做Server SAN)和超融合(HCI)，但實際上被許多人忽略了另外一部分，也即集中式儲存的雲化，或曰服務化，也即支援OpenStack之Cinder、VMware之VASA/VAAI、Kubernetes之CSI(容器儲存介面)等。如果我們站在使用者視角來看，實際上還可以發現，軟體定義做為一個過程，它是分層次，分階段逐步實現的，對應的服務模式就是IAAS，PAAS和SAAS，使用者分別是運維管理人員、開發部署人員、業務應用使用者。

備註：SDS是Software Defined Storage，也即軟體定義儲存的縮寫。

軟體定義是分層次、分階段實現的

當時(2016年)，軟體定義主要還是圍繞著IAAS，通過提高運維的效率，資源池的利用率，來應對訊息萬變的市場所需的敏捷性和彈性。五年來，我們逐漸發現，出現了越來越多的“軟體定義”，例如軟體定義汽車(智慧座艙、自動駕駛)，軟體定義家居(智慧家居)，軟體定義建築(BIM/建築資訊模型)，……，直至軟體定義製造(智慧製造，如工業軟體CAD，3D、數字孿生、元宇宙之Ominiverse等等。

時至今日，業界開始把“軟體定義”上升到“賦予基礎設施新的能力和靈活性，成為生產方式升級、 生產關係變革、 新興產業發展的重要引擎”，簡而言之就是推進數字化轉型的利器。通過分而治之(分層)、術業有專攻、共享平臺的能力輸出，在供應鏈和產業上下游的“抽象”，也即解耦、“池化”、“自動化”來實現社會資源的充分共享和利用。解決不同廠商裝置間的可移植性、可配置性和互操作性問題，也解決軟體和硬體獨立性的問題。希望藉此來打破一個公司的封閉系統，以開放、融合的心態，在工業軟體發展的過程中，在與他國的競爭中，能夠追趕甚至超越。

例如，規劃在關於完善協同共享產業生態的內容中指出：推進大中小企業融通發展。鼓勵大型工業企業、重點行業企業通過剝離軟體業務、整合行業軟體力量，培育骨幹軟體企業。 支援軟體和資訊科技服務企業開展兼併重組和專業化、體系化整合。鼓勵大企業開放創新資源， 建設“雙創”平臺， 向中小企業提供開發環境和科研基礎設施， 推動大中小企業深度協同。 支援中小型軟體企業深耕特定行業、領域，形成具有市場競爭力的專用產品，實現專業化、特色化發展。

也就是說，軟體定義(解耦、池化、自動化)已經“出圈”，從為IT基礎架構服務，躍升到，為推進製造業數字化轉型而服務了。

舉幾個例子：

GE有個風電部門，把感測器安裝在每一個風機葉片上，通過對風機轉速、風力、溫度、溼度、環境等近百種資料的採集、分析，風機能夠自己進行渦輪葉片轉速的調整，不需要把資料傳輸到資料系統，通過槳片的角度調整能夠增強風力，能夠增加風力4%。這就是軟體定義製造。換句話說，風機即計算機。

再如，在礦山、農場、建築場地等三維建模的過程中，多數解決方案是通過無人機下面的包含若干個攝像機的吊艙，拍攝大量的照片或影像，再返回建模的工作空間去操作，一旦發現有些地方漏拍，或者拍得不夠清晰，還需將帶有吊艙的無人機再次派往場地補拍，需要耗費數小時。國內的空陸視覺，通過將吊艙內嵌AI晶片，可實時同步建模並輸出影像，能夠很快在作業場地感知是否需要補拍或者重拍，能夠節省不少時間，提高效率。其實就是，吊艙即計算機。

軟體定義助力了智慧製造，反過來製造業(含工業等)的不斷迭代，智慧化的發展過程中，也促進了軟體向縱深發展，形成了不同層次，和硬體耦合度不同的形態。當某個軟體功能具備普適性的條件(如廣需求、大規模、低成本)時，又可能軟硬體融合，以韌體，或者整合進入硬體的形態出現。軟硬體的解耦和耦合，隨著場景的變化，需求的調整，不斷演化。

由此，我們大略可以清晰地看到一條主線：

軟體定義的方向是一切皆服務，硬體重構的方向是一切皆計算機。

實際上，早在2014年的Inspur World (浪潮技術與應用大會) 上，浪潮表示將分三步推進融合架構產品的開發：

第一代硬體特徵：伺服器即計算機;軟體特徵：虛擬化以及管理。

第二代硬體特徵：機櫃即計算機;軟體特徵：軟體定義的資料中心。

第三代硬體特徵：資料中心即計算機;軟體特徵：業務驅動資料中心。

摘自文章《融合架構：雲資料中心概念、技術與實踐》

在IT基礎設施領域內，不只是巨集觀(超大規模，如資料中心級別)、中觀(機櫃級別、伺服器級別)，還有微觀(元件、裝置)，都有類似的趨勢。當我們觀察伺服器的各個裝置，如SmartNIC、Nvidia DPU、Intel IPU等;還有SSD(包含了主控、Firmware、顆粒)時，你會發現它們也是一臺精簡版的，超微型的計算機。也即裝置即計算機。一如前面所總結的，風機即計算機、吊艙即計算機;meta(原名FaceBook)的觸覺手套，可以看出是手套即計算機。凡此種種，小到手環、眼鏡、音響、鞋子、衣服、杯子;中到電燈杆、交通燈、道路;大到樓宇、機場、城市乃至地球，都會朝著智慧體的方向發展。背後的原因是，更快的響應，更低的成本，為人類提供更靈活多樣化、更便利的服務。

下面我們談談軟體定義儲存。長期以來，國內有個誤區，把軟體定義儲存幾乎等同於分散式儲存。實際上，無論是這個概念的首倡者VMware，還是DELL EMC、IBM、Gartner、IDC、SNIA，都認為SDS應具有如下共同點：抽象、解耦、標準化;虛擬化、池化;策略驅動、應用驅動、自動化;等等。 在《軟體定義儲存：原理、實踐與生態》一書中，筆者給出瞭如下定義：

“軟體定義的儲存(SDS)是一個不斷進化的概念，在現階段看來，是指儲存資源由軟體自動控制，通過抽象、池化和自動化，將標準伺服器內建儲存、直連儲存，外接儲存，或雲端儲存等儲存資源整合起來，實現應用感知，或者基於策略驅動的部署、變更和管理，最終達到儲存即服務的目標。

軟體定義儲存包含兩個部分，一部分是控制平面，基於策略或者基於應用的儲存資源分配、變更和管理;另一部分是資料平面，負責資料的存放、處理和優化。”

簡而言之，軟體定義儲存的發展方向就是儲存即服務。如果把儲存放到超大規模的資料中心，例如雲巨頭的環境裡，將會通過NVMe over Fabric來配合實現資料中心即計算機;如果用於雲巨頭希望淋漓盡致的充分利用SSD資源，類似儲存即服務，做為裝置即計算機的SSD，其ZNS(Zoned Name Space)就能派上用場了。近幾年來，一種新形態的軟體定義儲存-區塊鏈儲存，開始出現，例如類似IPFS、StorJ，可以把他們看成是一種廣域網範圍內的池化，跨越了城市，甚至洲際。

早在5、6年前，浪潮資訊的儲存業務就開始同時在集中式儲存、分散式儲存發力，朝著軟體定義方向發展，致力於儲存即平臺的理念探索和落地。浪潮儲存在國內最早在分散式儲存上真正實現三合一，也即檔案、塊、物件;到後面多合一。也正因此，浪潮分散式儲存AS13000是全球罕有的，能同時支援OpenStack Cinder、Manila、Swift和S3，以及VMware VAAI和VMware NAS的儲存。

浪潮AS13000和OpenStack 檔案介面 Manila對接

浪潮集中式儲存，包括最新的一代G6，同時支援OpenStack、VMware、Kubernetes等介面。浪潮的集中式儲存和分散式儲存都支援Kubernetes CSI。

浪潮儲存支援Kubernetes CSI

正是基於在技術上的極致追求和不斷努力，浪潮儲存近年來實現迅猛發展，Gartner最新資料顯示，浪潮儲存銷量排名進入全球前五。

最後總結一下，“十四五軟體規劃”賦予了“軟體定義”更深刻、更廣泛的內涵，軟體定義這個概念從為IT基礎架構服務，擴充套件到為推進製造業數字化轉型服務。而軟體定義的方向是一切皆服務，硬體重構的方向是一切皆計算機;通過軟體定義可以更好促進智慧製造。浪潮資訊早在5年前，就開啟了軟體定義儲存(也即儲存即服務)全面佈局，並且在集中式儲存和分散式儲存都進入全球儲存前列。