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我对分布式操作系统的思考

今天说的操作系统这个操作系统不是那些打着“操作系统”名号的伪操作系统,而是真正运行在硬件上,能够管理硬件、为应用软件提供支持平台支撑的真正的操作系统

包括操作系统在内,任何的商业化产品,我是从三个维度考虑它的可行性:

1. 市场

2. 产品本身

3. 技术

首先是市场,这是做一切商业产品的出发点。

最好的情况是,市场对某一种产品有明确需求,但是市场不存在对应的产品,且实现这个产品有明确可靠的路径,那么可以马上动手做。

其次是当前市场需求不明显,但是可能的用户规模庞大,市场前景大致可以确定,并且实现路径风险可控,那么也可以尝试去做。

还有就是市场需求不明显,但是产品主导者主观认为有市场需求,这种情况需要仔细斟酌考虑。

第一种遇到的机率不高,能碰上的都属于“天选之子”。最后一种有极大的风险,中间一种也需要考量,需要切中用户痛点才有成功的可能。

再说产品本身。

本处说的是具有创意和创新性的产品,跟在别人身后重复造轮子的不在此列。

这样的产品大概分两种。

第一种是纯粹的“无中生有”,完全从0开始。就是市场原来没有,硬生生通过一个产品,创造出一个新的市场。比如100多年诞生的飞机。

第二是颠覆性创新或者局部创新的产品,就是原来有,但是做的不够好,现在通过创意和技术的结合,让新产品比旧产品更好,创造的市场规模比旧市场更大比如当年苹果搞出来的iPhone手机。

最后说说技术。

当市场和产品确定后,就可以谈技术了。

做技术时,必须明确的是,技术是为产品和市场服务的,我们要从市场和产品角度看待技术,而不是相反。通常一件构思中产品,在面对技术和技术路径时,会有很多种选择。但是无论怎么样,做为产品经理和设计师,都应该选择最简单和最容易实现的那条路,即使这种条路不存在,也要努力找到。这很考验产品经理和设计师的素养和能力,而无关技术优劣与否。

现在回到操作系统,延续市场、产品、技术这条思路,谈谈我们为什么要研发分布式操作系统:Laxcus 7.0

【时代和市场】

全球计算机网络正在从互联网时代、移动互联网时代,切换到算力互联网时代。算力互联网除了拥有互联网、移动互联网的全部功能,还拥有它们不具备的能力:庞大的计算规模和算力输出能力。

目前,AI、大数据、云计算等前沿技术已经渗透到我们生活的各个领域。在这些技术的背后,离不开强大的算力支持。然而,传统的单机操作系统在处理大规模、复杂计算任务时,已经显得力不从心。它们面临着应用产品设计、运行、维护复杂,资源利用效率低下、扩展性差、可靠性不足等问题。分布式操作系统的出现,就是补充这些缺陷,逐步承担起大规模、高算力、复杂计算应用业务的底层支撑工作。

分布式操作系统服务面向TO B领域,是超级计算机、云计算、物联网、工业互联网的基础设施,主要赋能AI、大数据、HPC、科学计算等应用产业。随着全国各地算力基础设施的规划、部署和建设逐步落地,对分布式操作系统的需求也在日益增长。分布式操作系统不仅解决了大规模硬件资源和算力的聚合输出问题,还通过提供强大的计算能力、高可扩展性、冗余容错恢复能力,满足现代应用业务对庞大基础计算的需求。

【分布式操作系统的定位】

分布式操作系统本质是多机操作系统,不只是传统单机操作系统的延伸,更重要的是,分布式操作系统把海量的计算资源聚合起来,形成一个物理分散、逻辑统一的整体,对外输出算力。分布式操作系统以节点为计算单元,每个节点是一台物理计算机,这些节点通过网络被连接起来,保持持续的通信状态。每个节点既可以独立工作,执行本地的计算任务,也可以相互组织起来,以分布协同的并行方式,执行超大规模的计算任务。这种设计使得分布式操作系统在计算能力,相比单机操作系统,或者比单机操作系统上搭建的分布式计算框架,拥有天然的巨大优势,以及更好的可靠性、稳定性保证。

除此之外,分布式操作系统不仅是一个计算平台,更是一个未来的生态系统的基础。以Laxcus分布式操作系统7.0为例,它兼容Linux操作系统,平替各大Linux平台,加之其分布式编程接口(DSDK),能够为用户和开发者提供更加简单、快捷的分布式应用软件编程、开发和使用体验。分布式操作系统同时还具备模块化、并行计算、资源管理、一致性、容错保证等特点,它们共同构建了其强大的功能体系。

【实现路径】

Laxcus 7.0为例,我们在分布式操作系统时,采用以下四步走方案:

1. 连起来

2. 动起来

3. 管起来

4. 用起来

分布式操作系统是一个庞大的工程,我们采用了模块化的设计思想,将系统划分成多个功能模块,每个模块完成一个功能,再通过组合和绑定,实现整体目标。这种设计使得系统更加容易维护和升级。

Laxcus 7.0支持多种并行处理模型,如共享内存模型、消息传递模型、无客户/服务器模型,这些模型将充分利用多机、多处理器的运行环境,提高系统的并行计算能力。

Laxcus 7.0还通过松耦合架构和多模通信网络等技术手段,进一步扩大了节点并行运行规模。目前在单集群状态下,集群规模可达8000-10000节点,多集群状态下,集群规模超百万级。这样的集群节点规模,也足以把全国算力中心连接起来,实现“全国算力一张网”。

当前,我们也面临着国产算力卡性能不足的问题,这时我们也可以利用Laxcus 7.0庞大组织和管理能力,通过“硬件不足软件补”,部分解决国产算力不足的问题,更好满足AI算力业务。

在对应用支持层面,Laxcus 7.0将复杂的分布式作业流程进行了规范化和简化处理。同时,通过对云端、边缘端、终端的三方协调,完成多域环境中下大规模、超大规模的分布式处理业务,以最大能力帮助用户实现降本增效。

【未来】

未来的分布式操作系统,除了兼容支持多异构硬件平台,云边端协同,还将考虑实现算网融合,以满足不同应用场的需求。随着算力互联网的逐步落地运营,以及AI在全社会应用和普及,分布式操作系统在聚合算力资源、分配算力资源、管理算力资源过程中,也将面临更多考验。

总之,分布式操作系统作为一种具有广泛应用前景的计算机技术,是未来30年算力产业的基础,将发挥越来越多的重要作用。随着技术的不断进步和应用需求的不断增长,分布式操作系统将不断演进和完善,为现代社会各个应用领域和产业升级提供更加强大的计算能力和技术支持


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