軟件定義的本質(zhì)是把原先一體化的硬件設(shè)施打破，將基礎(chǔ)硬件虛擬化并提供標(biāo)準(zhǔn)化的基本功能，然后通過(guò)管控軟件，控制其基本功能，提供更開(kāi)放、靈活、智能的管控服務(wù)。

無(wú)處不在的軟件

某種意義上來(lái)說(shuō)，我們這個(gè)時(shí)代就是一個(gè)軟件定義的時(shí)代?；仡欉^(guò)去計(jì)算機(jī)軟件發(fā)展，大概分為三個(gè)階段。第一個(gè)是1946年到1975年中期，是軟硬一體化階段。第二個(gè)是1975年以后，軟件產(chǎn)品化、產(chǎn)業(yè)化階段;第三個(gè)是1995年以后，軟件的網(wǎng)絡(luò)化、服務(wù)化階段。

在軟硬一體化階段，也就是計(jì)算機(jī)剛出現(xiàn)的時(shí)候，是沒(méi)有軟件的，都是以程序?qū)崿F(xiàn)的，大體上展現(xiàn)方式的是機(jī)器語(yǔ)言、匯編語(yǔ)言。早期應(yīng)用領(lǐng)域以破解密碼，軍事領(lǐng)域的計(jì)算為主。上世紀(jì)60年代初期，開(kāi)始出現(xiàn)“軟件”一詞，融合程序和文檔為一體，作為獨(dú)立的形態(tài)從硬件分離出來(lái)，以IBM 360系列機(jī)為代表（盡管還是和硬件捆綁一起銷售），也逐漸形成了計(jì)算機(jī)學(xué)科和程序員行業(yè)。它的展性形式是高級(jí)程序語(yǔ)言+文檔，應(yīng)用領(lǐng)域主要是商業(yè)計(jì)算和其他科學(xué)計(jì)算領(lǐng)域。

軟件產(chǎn)品化、產(chǎn)業(yè)化階段，以Microsoft和Oracle的出現(xiàn)，標(biāo)志著軟件開(kāi)始成為一個(gè)獨(dú)立產(chǎn)業(yè)。PC的廣泛應(yīng)用和軟件產(chǎn)品化催生了人類歷史上信息化的第一波浪潮，其主要特征即以單機(jī)應(yīng)用為特征的數(shù)字化階段。緊接著就出現(xiàn)了辦公軟件，徹底改變了人類傳統(tǒng)的辦公行為，微軟office迄今依然是微軟標(biāo)志性產(chǎn)品之一。上世紀(jì)90年代中期開(kāi)始，軟件進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)化，服務(wù)化階段?；ヂ?lián)網(wǎng)推動(dòng)了軟件從單機(jī)向網(wǎng)絡(luò)計(jì)算環(huán)境的延伸，帶來(lái)了信息化的第二波浪潮，其基本特征是以聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用為特征的網(wǎng)絡(luò)化階段。

做軟件的人總希望把互聯(lián)網(wǎng)作為平臺(tái)來(lái)研究軟件。軟件的形式也因互聯(lián)網(wǎng)發(fā)生變化，從傳統(tǒng)的拷貝行為變?yōu)檐浖?wù)。后期移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)生，促成APP的誕生，整個(gè)軟件模式都發(fā)生了變化。應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)滲透到社會(huì)經(jīng)濟(jì)生活中的方方面面。

互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下軟件的新特性和新特征

網(wǎng)構(gòu)軟件指的是面向互聯(lián)網(wǎng)計(jì)算的軟件新范型。這些新范型是什么，總結(jié)有幾個(gè)性質(zhì)，實(shí)體的自主性，實(shí)體對(duì)環(huán)境的情景感知，實(shí)體之間的自主協(xié)同，實(shí)體的在線演化，以及可信性需求。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，軟件呈現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化體系結(jié)構(gòu)，基于網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行開(kāi)發(fā)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)交付分發(fā)并提供服務(wù)，這就是軟件的服務(wù)化。

軟件和硬件相比，同樣都作為功能性產(chǎn)品，但軟件這種工具和互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合就能夠?qū)崿F(xiàn)一種真正的服務(wù)化。緊接著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)生，又產(chǎn)生了一種新的模式，這就是APP。蘋果商店擁有多300萬(wàn)+個(gè)APP，累計(jì)下載量超過(guò)1500億次。這創(chuàng)造了一種新的模式，客戶端要和服務(wù)器端合起來(lái)完成一件任務(wù)，他也是一種拷貝，不過(guò)是一種新的拷貝方式?；ヂ?lián)網(wǎng)深刻改變了人類社會(huì)和生活模式，而互聯(lián)網(wǎng)的核心價(jià)值是連接，軟件是實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)核心價(jià)值的重要使能技術(shù)。硬件連接雖然很重要，但最終的靈活連接還要靠軟件。

軟件定義的時(shí)代

互聯(lián)網(wǎng)及其延伸，正推動(dòng)我們走向一個(gè)新模式，即人機(jī)物融合。信息技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化、泛在化、智能化趨勢(shì)蘊(yùn)含了人機(jī)物和諧發(fā)展的愿景。

隨著科技的發(fā)展，在人機(jī)物融合環(huán)境下的信息基礎(chǔ)設(shè)施是海量的資源，且需求形態(tài)多樣。因此，人機(jī)物融合需要新的平臺(tái)環(huán)境。如何凝練應(yīng)用共性，如何有效管理資源是對(duì)這個(gè)平臺(tái)的基本要求。在這樣的平臺(tái)之下，由于應(yīng)用需求變化頻繁和應(yīng)用場(chǎng)景動(dòng)態(tài)多變，這個(gè)平臺(tái)能否實(shí)現(xiàn)按需靈活定制？

軟件定義的真正落地，還于云計(jì)算平臺(tái)里面的應(yīng)用。2011年前后，OpenFlow被用于云計(jì)算平臺(tái)中進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)管理，并被廣泛接受。在2015年的時(shí)候，Gartner戰(zhàn)略報(bào)告首次出現(xiàn)SDN（軟件定義），SDN重新“定義”了傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)甚至通信產(chǎn)業(yè)。

軟件定義網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)原理是通過(guò)一組API對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行任意的編程從而實(shí)現(xiàn)新型的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、拓?fù)浼軜?gòu)而不需改動(dòng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備本身。

計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)是什么？是管理硬件資源、控制程序運(yùn)行、改善人機(jī)界面和為應(yīng)用軟件提供支持的一種系統(tǒng)軟件，即向上提供公共服務(wù)，向下管理資源。從操作系統(tǒng)視角來(lái)看軟件定義，操作系統(tǒng)是軟件定義的“計(jì)算機(jī)”;從軟件研究者的視角，操作系統(tǒng)體現(xiàn)了“軟件定義”之集大成。

在我的理解看來(lái)，軟件定義的技術(shù)本質(zhì)就是把過(guò)去的一體化硬件設(shè)施打破，基礎(chǔ)硬件及其虛擬化提供標(biāo)準(zhǔn)化的基本功能，然后通過(guò)管控軟件控制基本功能，提供更開(kāi)放、靈活、智能的管控服務(wù)。

軟件定義的技術(shù)本質(zhì)：硬件資源虛擬化，管理功能可編程。硬件資源抽象為虛擬資源，然后用系統(tǒng)軟件對(duì)虛擬資源管理和調(diào)度。就是在硬件資源虛擬化的基礎(chǔ)上，用戶可編寫應(yīng)用程序，滿足訪問(wèn)資源的多樣性的需求。

大家現(xiàn)在可以看到軟件定義出現(xiàn)了各種各樣的延伸，軟件定義的存儲(chǔ)，軟件定義的計(jì)算，軟件定義的環(huán)境，軟件定義的數(shù)據(jù)中心等。但所有架構(gòu)都跳不出操作系統(tǒng)的三層架構(gòu)，就是說(shuō)軟件平臺(tái)的三層架構(gòu)，這些SDX均符合“硬件資源虛擬化”與“管理任務(wù)可編程”的技術(shù)原理。

軟件定義帶來(lái)的機(jī)遇和挑戰(zhàn)是什么

目前，我們可以看到的機(jī)遇就是軟件定義一切。定義一切，人-機(jī)-物互聯(lián)是我們追求的目標(biāo)。我們是不是最終能做到萬(wàn)物皆可互聯(lián)，一切均可編程呢？這就是軟件定義給未來(lái)世界達(dá)成的目標(biāo)，也就是我們的機(jī)遇所在。隨著人、機(jī)、物的融合，軟件定義的挑戰(zhàn)可以分為這幾個(gè)方面：體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)決策、系統(tǒng)質(zhì)量、系統(tǒng)安全、更輕量的虛擬化、從原有系統(tǒng)到軟件定義系統(tǒng)平滑過(guò)渡高度自適應(yīng)智能軟件平臺(tái)。

體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)決策，包括比如如何確定受管元素的合理“粒度”和“層次”？如何界定軟、硬件的功能劃分并組裝、配置相應(yīng)元素等。

系統(tǒng)的質(zhì)量需要解決的問(wèn)題有如何合理平衡管理靈活性和“虛擬化”后的性能損耗（與直接訪問(wèn)原系統(tǒng)相比），如何降低“軟件實(shí)現(xiàn)”的復(fù)雜性和故障率，如何有效定位故障以保障可靠等。

系統(tǒng)安全，對(duì)硬件資源管理可編程帶來(lái)開(kāi)放性、靈活性的同時(shí)，也可能會(huì)帶來(lái)更多的安全隱患。對(duì)于工業(yè)控制等安全重點(diǎn)領(lǐng)域來(lái)說(shuō)，可能會(huì)帶來(lái)難以難以估量的損失。

更輕量的虛擬化。大量的新設(shè)備產(chǎn)生，虛擬化實(shí)現(xiàn)了對(duì)硬件資源的軟化，是軟件定義的基礎(chǔ)技術(shù)，現(xiàn)有以虛擬機(jī)為單位的技術(shù)過(guò)于重載，難以滿足性能和實(shí)時(shí)性要求。原有系統(tǒng)到軟件定義系統(tǒng)平滑過(guò)渡。如何將原有系統(tǒng)平滑過(guò)渡到軟件定義系統(tǒng)？通過(guò)對(duì)已有的資源進(jìn)行大幅度的改造，我們需要安裝新的硬件，需要做新的軟件管理系統(tǒng)，以及面臨的人力、時(shí)間、經(jīng)濟(jì)、風(fēng)控等因素。這個(gè)平滑過(guò)渡也需要合理的方案，否則很難達(dá)成。

高度自適應(yīng)軟件平臺(tái)。從軟件人追求的目標(biāo)來(lái)看，我們想追求一種更為高度自適應(yīng)的智能軟件平臺(tái)?，F(xiàn)在平臺(tái)方式是以硬件資源為中心的，如果基礎(chǔ)設(shè)施層發(fā)生變化，軟件平臺(tái)就要發(fā)生改變，改完之后，上面的應(yīng)用也可能發(fā)生改變。我們追求的理想方式是，軟件平臺(tái)具有預(yù)測(cè)和管理未來(lái)硬件資源變化的能力。

（本文根據(jù)中國(guó)工程院梅宏院士公開(kāi)演講整理而成，未經(jīng)本人確認(rèn)。）