工程上一個不太好的事實(shí)是：商業(yè)計(jì)算的主要模式影響了所有的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，這有些不合理。有時候，這一事實(shí)令人不太愉快。有時候，它也打開了邁向系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)新時代的大門。

　　當(dāng)微處理器第一次征服世界時，系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員即使是在系統(tǒng)性能和功耗上要付出很高的成本，也突然都要使用微處理器。系統(tǒng)開發(fā)人員學(xué)習(xí)了編程。當(dāng)Xerox公司推出以太網(wǎng)，IBM力推PC，兩強(qiáng)聯(lián)合闖入商業(yè)世界時，處理器網(wǎng)絡(luò)成為設(shè)計(jì)所有各類系統(tǒng)“最正確”的方式，包括嵌入式系統(tǒng)。而性能、功耗、易用性以及安全等則顯得沒有那么重要。簡言之，在不斷變換的信息技術(shù)時代（IT），系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員應(yīng)善于應(yīng)對。

　　注定的未來

　　那么，當(dāng)今的商業(yè)計(jì)算規(guī)劃人員感興趣的是什么？在您閱讀本文時，存儲巨人EMC信息基礎(chǔ)設(shè)施產(chǎn)品Intel首席技術(shù)官、首席運(yùn)營官Pat Gelsinger，他也是VMware的CEO，在他的Hot Chips 24主題演講“云變換IT，大數(shù)據(jù)變換業(yè)務(wù)”中，回答了這一問題。

　　Gelsinger的前提是，桌面成為歷史，很可能平靜的退出。他展示了一些數(shù)據(jù)，如圖1 所示，說明了完成計(jì)算的實(shí)際位置是一種雙峰分布。越來越的計(jì)算在服務(wù)器中完成——越來越多的服務(wù)器組成了云結(jié)構(gòu)，也更多的在移動設(shè)備中完成。在一些其他地方完成相對較少的執(zhí)行指令等計(jì)算。Gelsinger繼續(xù)描述了這一兩端鞍型分布發(fā)展的系統(tǒng)。

　　
圖 圖1.工作越來越多的在移動設(shè)備或者云中完成

　　Gelsinger說，在云中，虛擬化正在改變一切。Gelsinger補(bǔ)充說：“今天，數(shù)據(jù)中心是孤立的‘歷史博物館’，孤立的傳統(tǒng)系統(tǒng)運(yùn)行傳統(tǒng)的應(yīng)用程序。”而虛擬化技術(shù)采用計(jì)算和存儲資源池替代了這種孤立的方式，可自動配置，支持各類不同的任務(wù)。Gelsinger宣稱：“今年，越來越多的任務(wù)運(yùn)行在虛擬機(jī)上，而不是實(shí)際的物理機(jī)?！?br />

　　在這些池中，Gelsinger還設(shè)想了一種非常具體的硬件結(jié)構(gòu)。他說：“Intel發(fā)展路線會繼續(xù)下去。只有x86體系結(jié)構(gòu)在服務(wù)器領(lǐng)域是真正重要的?！?a target="_blank">ARM可能對未來有不同的看法，但是現(xiàn)在，數(shù)據(jù)支持了Gelsinger的觀點(diǎn)。

　　這些CPU將會被一組更專用的硬件包圍：虛擬化軟件定義網(wǎng)絡(luò)適配器、為所有移動客戶生成圖形的硬件加速器、用于深入探測數(shù)據(jù)包的可編程硬件，以及進(jìn)一步提高安全對策的加速器等。Gelsinger認(rèn)為：“老的靜態(tài)安全方法無法適應(yīng)當(dāng)今持續(xù)性的高級威脅攻擊。我們需要適應(yīng)應(yīng)用的虛擬化安全功能，對行為進(jìn)行主動可信分析，以加強(qiáng)認(rèn)證。”

　　在Gelsinger的展望中，服務(wù)器發(fā)展超越了x86 CPU集群，成為異構(gòu)多核計(jì)算集群，采用了很多不同種類的實(shí)現(xiàn)方法，主要依靠集成閃存來連接存儲系統(tǒng)，以滿足帶寬要求，以及服務(wù)器的各類存儲申請。

　　在移動客戶側(cè)，Gelsinger展望了非常相似的體系結(jié)構(gòu)，但是規(guī)模要小一些。他預(yù)計(jì)，會對移動設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化以采集用戶數(shù)據(jù)，呈現(xiàn)發(fā)現(xiàn)的數(shù)據(jù)，在云中對其進(jìn)行分析，統(tǒng)一格式。移動設(shè)備會結(jié)合傳感器、媒體輸出設(shè)備、通用計(jì)算和加速器等，應(yīng)用于基于硬件的虛擬化環(huán)境，還要支持較長的電池使用時間。正如在云中，應(yīng)能夠隨時梳理好移動設(shè)備中的資源，以滿足手頭的應(yīng)用需求。

　　大數(shù)據(jù)的推動

　　Gelsinger說：“推動這種轉(zhuǎn)換的力量之一是‘大數(shù)據(jù)’。他認(rèn)為：“我們還處于發(fā)展初期，或者炒作階段，而事實(shí)是，世界數(shù)據(jù)每天都在增加兩千千兆字節(jié)。而這一增長率每年都在加倍。這些數(shù)據(jù)變得如此之大，已經(jīng)打破了現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施。”

　　而且，Gelsinger不僅看到了世界上數(shù)據(jù)的迅猛增長，還注意到其結(jié)構(gòu)的變化。他建議說：“讓我們思考一下數(shù)據(jù)模型的三個階段。”在數(shù)據(jù)處理時期，以金融記錄的方式組織數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)處理產(chǎn)生金融報(bào)告。隨后，在內(nèi)部關(guān)系上，我們開始根據(jù)要生成的報(bào)告來組織數(shù)據(jù)：我們建立數(shù)據(jù)庫。我們與他們的互動主要是通過會話，目前還是這樣。

　　但是，在大數(shù)據(jù)時代，數(shù)據(jù)實(shí)際上是非結(jié)構(gòu)化的。處理既是分析：首先嘗試找到與人查詢相應(yīng)的模式，最終，系統(tǒng)找出他們能夠“理解”的模式——機(jī)器學(xué)習(xí)。

　　Gelsinger說，我們已經(jīng)看到了應(yīng)用。零售商收集客戶的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，開發(fā)非常驚人的“客戶服務(wù)”。投資者積累大量的數(shù)據(jù)，搜索要交易的模式。生產(chǎn)商消化吸收這些輸入檢查數(shù)據(jù)、現(xiàn)場報(bào)告，甚至是其供應(yīng)商的工況數(shù)據(jù)，深入搜索其供應(yīng)鏈，以實(shí)現(xiàn)早期預(yù)警。

　　Gelsinger指出：“在EMC的一個案例中，我們突然遇到越來越多的驅(qū)動失敗。原來是，供應(yīng)商數(shù)月前改變了潤滑油，新設(shè)備在現(xiàn)場出了故障。經(jīng)過這一事件后，我們檢查了提供給我們的數(shù)據(jù)。我們本應(yīng)該十個月前就看出問題，如果能夠?qū)崟r分析我們的數(shù)據(jù)，換掉已經(jīng)很危險的驅(qū)動，就不會使我們的客戶造成嚴(yán)重的停產(chǎn)?！?br />

　　它到底意味著什么？

　　Gelsinger的觀點(diǎn)究竟會對企業(yè)IT部門的系統(tǒng)設(shè)計(jì)產(chǎn)生怎樣的影響？預(yù)計(jì)今后的變革是分階段的。

　　第一個階段已經(jīng)來臨。Android平臺加速了移動設(shè)備和應(yīng)用的實(shí)現(xiàn)，成為很多其他系統(tǒng)開發(fā)的重要選擇。這是一個典型的資源集中導(dǎo)致分散的案例。移動設(shè)備市場有資源，市場集中，在一個開放平臺上集成了Linux、中間件和擴(kuò)展庫。這一平臺不是裸金屬也不是Linux，而是應(yīng)用開發(fā)人員的起點(diǎn)。Android給應(yīng)用開發(fā)人員帶來了很大的好處，也在很多其他領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，為很多不同類系統(tǒng)提供了平臺，遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于以前的各種工具。

　　第二階段有可能是滿足接口需求。由于越來越多的組織對大數(shù)據(jù)產(chǎn)生興趣，因此，各類系統(tǒng)都會面臨壓力，包括交通運(yùn)輸和制造業(yè)領(lǐng)域的移動設(shè)備和嵌入式系統(tǒng)，采集和報(bào)告所有的數(shù)據(jù)，有可能超出數(shù)字系統(tǒng)的能力。平板電腦會報(bào)告接近了其他平板電腦和電話、WiFi熱點(diǎn)，及其位置，甚至還包括天氣情況。車輛會報(bào)告道路和交通狀況。制造系統(tǒng)會報(bào)告內(nèi)部工藝控制數(shù)據(jù)。共同點(diǎn)是對連續(xù)底層操作、內(nèi)部存儲和上行鏈路數(shù)據(jù)帶寬越來越高的需求。

　　新時代

　　不論是在概念上還是在實(shí)施方面，第三階段都可能更具挑戰(zhàn)性。隨著云資源的發(fā)展，成本的降低，以及安全、時間感知網(wǎng)絡(luò)越來越可信，系統(tǒng)會更廣泛的應(yīng)用云計(jì)算技術(shù)，而不是依靠內(nèi)部資源來進(jìn)行計(jì)算和存儲，如圖2所示。這一發(fā)展趨勢將要求非常仔細(xì)的將系統(tǒng)內(nèi)部劃分成低延時和高延時任務(wù)。這也可能使得所有訪問網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)幾乎不受限制的使用計(jì)算和存儲資源。

　　
?圖2.系統(tǒng)會依靠云資源。

　　這一階段的終點(diǎn)可能會是一場革命。試想一下，嵌入式系統(tǒng)會依靠云計(jì)算和大數(shù)據(jù)分析其操作。例如，卡車會根據(jù)云算法來調(diào)整巡航速度和剎車參數(shù)，處理道路和交通流量數(shù)據(jù)，計(jì)算最佳運(yùn)輸時間風(fēng)險策略。銑床會根據(jù)周圍其他銑床采集到的數(shù)據(jù)來調(diào)整切割參數(shù)和速率，其他的這些銑床具有相同的工具、潤滑油和庫存批號。巨大云應(yīng)用的設(shè)想是，接入路由器不會根據(jù)本地軟件驅(qū)動規(guī)則來交換數(shù)據(jù)包，而是基于全球整個網(wǎng)絡(luò)目前的狀態(tài)。他們可能會根據(jù)全球潛在威脅數(shù)據(jù)挖掘情況來檢查這些數(shù)據(jù)包。

　　云計(jì)算和大數(shù)據(jù)可能會改變我們實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的方式，關(guān)注的焦點(diǎn)從本地計(jì)算和存儲轉(zhuǎn)變到安全的寬帶通信。這也會從根本上改變我們怎樣思考算法，從找到并實(shí)現(xiàn)啟發(fā)式技術(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)閷?shí)時分析大量的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。這的確是一個嶄新的世界。