中国虚拟化与云计算进程揭秘

中国计算系统虚拟化研究项目简介

在于近日召开的Xen技术峰会（Xen Summit 2009）上，除了能听到来自Xen专家的最新技术讲解，我们还有幸看到了来自中国的虚拟化研究成果。对于中国的虚拟化技术，相信很多人还是比较陌生的，不过向来喜欢陌陌耕耘的中国研究人员所带来的成果也着实让我们眼前一亮，当我们熟悉了VMware、CITRIX、微软、RedHat等公司的虚拟化解决方案后，来自中国的虚拟化技术研究也就格外的引起了我们的关注。

在本次技术峰会上，中国计算系统虚拟化研究项目（973项目）的首席科学家，华中科技大学计算机科学与技术学院教授金海博士做了较为详细的汇报，为我们揭开了中国虚拟化技术研究的面纱。

中国计算系统虚拟化研究项目（973项目）计划时长5年，预算2600万元人民币，而这个项目正是基于Xen开源平台开发的，因为与其他虚拟化技术相比，开源的Xen最符合973项目的需求

973项目的主要研究方向有8个，第一个是虚拟计算系统的架构研究，由国防科大主持；第二个是单维系统资源的虚拟化研究，比如Xen和KVM的单机虚拟化，由北京大学主持；第三个是多维系统资源虚拟化，主要是多机环境下的跨节点虚拟化研究，由清华大学主持；第四个是桌面虚拟化研究，由华中科大主持；第五个是虚拟计算系统的安全、受信、隔离等研究，由上海交大主持；第六个是虚拟化系统估计研究，由浙江大学主持；第七个是基于虚拟化的高性能计算的研究，由江南计算研究所主持；第八个则是应用虚拟化仿真系统研究，由航天部二院主持

973项目有关于虚拟化迁移的研究成果，中国虚拟化的虚拟机迁移采用的是Checkpointing/Recover技术，将比Pre-Copy技术缩减72.4%的停机时间，总迁移时间也将平均减少31.5%

Checkpointing/Recover技术还将平均减少95.9%的同步开销，从而更有利于在低带宽环境下完成快速的迁移

973项目的桌面虚拟化架构，可以看出Xen在其中的地位，其中COS是指Capability OS，SOS是指Service OS，前者负责与主用户进行交互，后者则负责执行特定的服务任务，包括网络包过滤

973项目还包括了对虚拟机进行动态内存平衡的研究，基于LRU（最近最少使用算法）策略，将能实现自动调整内存空间，并对内存空间增长提供预报

973项目中对于桌面虚拟化的总体架构图，看上去是不是有些眼熟，和现在各厂商主推的方案很相似，从中也可以看出973项目未来所将涉足的领域

在应用虚拟化方面，973项目重点提出了对终端的外设支持，比如USB设备，后端的应用虚拟化平台将会自动检测到终端上的USB设备的插入，之后实现对USB设备的访问

在最后，金海博士对973项目进行了总结，其中提到了基于虚拟化的云计算，并据此提出了今后的研究目标，当然也提到了所面临的挑战，包括了虚拟化的规划、动态迁移、能效管理、内存与I/O虚拟化以及桌面虚拟化

而Xen主会场的讲演之后，金海博士与英特尔亚太研发有限公司总经理梁兆柱、中国开放源码软件推进联盟主席陆首群教授共同接受了记者的访问，进一步就中国虚拟化技术、云计算以及开源软件业发展进行了探讨和交流。

中国与Xen及开源软件

记者：我想问陆教授一个问题。中国开源社区对虚拟化的贡献具体有哪些？今天上午您讲到中国的社区，说中国现在从消费者便成了贡献者，您觉得有哪些方面来支持呢？

陆首群：中国已经有230多个开源社区，这些设计大部分都是靠开源、自由软件、开源软件来做的。搞虚拟化的应该说还不是很多。像金海教授他们搞虚拟化，但并没有进入到社区。现在虚拟化发展越来越快，一个是因为经济失衡，全球经济下滑，要求节能、绿色IT，要节约成本、盘活经济，所以要向虚拟化要能源、资源。现在有虚拟化网络、虚拟化服务器、虚拟化桌面等各个方面。但中国现在专门研究虚拟化的还比较少。另外现在云计算发展很快，而云计算当中很重大的一个技术支撑就是虚拟化。现在搞云计算的很多，我们初步统计一下，中国现在大概有二三十家，搞实用的有12家。举个例子来说，中国电信在上海搞了一个虚拟化中心，以云存储为主；阿里巴巴在南京搞了一个云中心；IBM在无锡搞了两个半云，还跟中国化工总公司、中国银行进行云计算合作。银行系统也在搞云计算。现在不仅要把云搞出来，还要把效果搞出来。我现在听各届反映，无锡也在研究这个，中国移动研究院也在研究，这里都接触了一部分虚拟化技术。

梁兆柱：您的问题是说中国从消费者到贡献者，这需要时间来转变。比如说Linux，做了很久了。过去几年都是我们从社区拿，但经过多年培育，中国的市场也在扩大。比如说安徽就有一个学生吴峰光为Linux贡献很大，他的内存方面的代码写得很好，全世界都很有名。现在Xen刚刚开始，也有这样的趋势，Xen开源社区之星，全球是36个人，英特尔就占7个，而中国人有5个。我相信随着时间推移，中国人又很聪明，比例一定会慢慢增加。现在Xen的中国用户也比较多，今天Ian Pratt也讲了，说在美国举行都没有那么多人来。我跟他说还有很多人想来但是没有办法来现场的。我相信现在还仅仅是一个开端。

英特尔亚太研发有限公司总经理梁兆柱

陆首群：这个问题确实是这样的，三年前我碰到开源界的很多领袖都说，看不到中国人的贡献，大部分都是消费者。我可以告诉你，从今年开始人家就不这么说了，我们的贡献慢慢增加起来了。现在有一个问题，中国的社区有230多个，搞各种各样开源的。这些可以作为培养人才的基地以及跟我们向开源社区做贡献的基地。但是开源社区有一个问题，前几年一直使我们很困惑。比如说清华、北京大学有爱好者组成社区，但关键是没有资金支持，就算有，钱也不多。前两天我们找了很多的跨国公司，其中就包括英特尔、IBM、微软，我说你们能不能支持我们社区发展，资助他们搞搞活动，或者是你们组织活动让他们参与进去。这一块英特尔做的最好，你们组建了Moblin社区，很多人参与进来，他们拿钱，组织社区，帮助他们一起活动，这样就搞起来了。上一次Linux基金会来的时候，他们请Jim Zemlin（Linux基金会执行董事）发表意见，问道中国人现在是消费者还是贡献者呢？他说他感觉到中国很多人已经转变为贡献者了，也许还不够，但是已经有转变了。我们也在考虑这个问题，怎么样把社区搞好。因为以前有很多社区，自生自灭了，做活动也没有人引导，没有活动经费，靠几个穷学生怎么可以呢？我觉得要有远大的眼光。在这里我们再呼吁一下。

记者：现在社区当中有越来越多中国人进行贡献，这是我们的骄傲，另一方面也有的社区自生自灭，发展困难。我想问对中国用户来说，怎么样可以应用到这些贡献和成果，梁博士您对用户有什么建议吗？

梁兆柱：我们和学界、政府界都有很多的想法和沟通。你讲的这个很复杂，已经有了这么一个社区，有人贡献进来。但还要想到应用，应用之前还有支持的问题，之后还有服务的问题。很多的东西都在转型，可以说最早红帽有自己的一个社区，有着最大的贡献，但是他也要有自己的商业模式，所以他就有一种服务性的心态。我们在考虑从政府到学校，要搭建一个生态系统，这是非常重要的。从社区培养也是非常重要的。做完了以后我们要整理看怎么办，怎么样让他更具安全性、可靠性，再变成一个商业模式让大家在上面可以加东西。我们正在做，现在红帽已经做出来了，中国人很聪明，他是可以做出来的，但是还需要时间。

记者：Xen是一个开源组织，这个组织实际上赞助人是以企业为主，都是带商业性质。对于一些个人爱好者而言，从英特尔的角度来说，他应该有哪些切入点去关注这个。作为简单的技术发烧友，我要做贡献，产生商业价值，要怎么样关注开源虚拟化的技术呢？

梁兆柱：这是一个很复杂的问题。社区一开始并不是商业性的，只是一个研究型的社区。当你开源去贡献的时候，就会有多少年积累的东西在那里。有一些事情，在开源上面等于说展示以前需要的东西，有点像打擂台，比如说这一行有很多人写代码对他来说就是个人很满足，并没有想到说要做什么。我以前也做教授，写论文并不是说想到利益怎么样，而是说创造新的知识。所以做开源贡献的人，更多是个人价值体现。刚刚开始的时候，是最难的。几年前就是几家公司做这个，后来才慢慢发展的。

陆首群：你的问题实际上是开源社区和开源企业的关系。开源社区搞的是开源项目，开源企业搞的是开源产品。开源项目有点像发烧友一样搞出来的东西，你要搞的比较稳定，他要有资金支持，所以一般开源社区都有一个基金会，比如说Linux有Linux基金会，Apache有Apache基金会。如果没有基金会的话，他是搞不下去的。搞基金会谁来支持是另外一回事。但是搞出来的产品比较简单。这个产品应该说，第一是不太成熟的，第二质量不给你保证的，第三不给你服务，不提供支持的。所以你可以从网站拿下来自己用，一些发烧友、学校拿下来自己用，小打小闹可以，但不能形成产业。你要形成产业就需要加工，企业拿来进行加工，社区的开源软件要找到一个商业模式，进行规模生产。这个时候这个东西就要收钱了。他要加工什么呢？要进行质量保证，比如说他拿来之后，首先要进行兼容性测试，在各个品牌服务器当中要进行实验，如果说不行的话还要进行修改、质量认证，原来不成熟的就要变成熟。原来Xen是一个社区，搞出来的东西是不要钱的。但是Xen被思杰收购了，必须要找到一个盈利模式，否则的话，就会被吃掉。

中国的软件业与云计算

记者：我们知道前几年中国的行业在搞集中建设，实际上这个集中建设是给全国各种分支机构提供服务，构建一个以数据中心为核心的支持平台。我的问题是，现在这个行业的数据中心平台，跟我们所提的云计算，或者是跟私有云之间到底有什么样的差异？我们能说各个行业的数据中心就是私有云的提供商吗？

金海：其他行业我不太清楚，但教育行业的话，原来我们一起做教育网格时，就有一个大学在线，现在已经变成了精品课程资源共享平台，实际上相当于构建一个数据中心，但这个数据中心是分布式的，所有学校把自己的基本课程上传到数据中心来分享，其实就是一种云计算。云计算有很多种，并不一定说非要强调概念。其实云计算的概念是经常发生变化的。

记者：我们以招行为例。招行做的数据中心工作是服务业最好的。招行内部的数据中心本身就是招行私有云服务提供商。招行达到的数据中心的水平，跟我们所提的云计算还有什么差距？是不是在这个当中加上更好的虚拟化就是云计算？

梁兆柱：云计算这个东西，你的云和我的云不太一样。Xen的主席Ian Pratt也讲到，第一层是基础结构。比如说英特尔的云，是上面一层平台的；谷歌的云就是应用的云，他是外包的。我们要看招行的云里面是什么样的程度，这要看他的应用怎么样。可能大家现在都在摸索阶段，但云计算不要一板一眼，可以一层层的分开做。虚拟化是很必要的，关键是怎么应用。

金海：其实说到云计算，大家没有必要把界限分的那么清楚。比如说招行这个，你就可以认为是云计算，但是他以前是否利用云计算的技术有效整合数据中心的资源，我们不知道。也许他只是云存储的服务，也许他没有做有效的数据、服务器整合。他觉得云计算里面很多东西值得借鉴，通过虚拟化可以做很多整合以及各种各样其他的业务，这样的话他可以更好的应用设备，这也可以称之为云计算。一个新的技术出现不是突然之间出来的，他一定是有很多成熟的案例放在那里了，才会说我应该提这个理念了。只是说原来叫数据中心，现在叫云计算了。云计算的概念出来之后，还需要有更多的技术放在里面。这一次来参会的很多是我专门请来的业界的公司，他有那么多的数据，现在也在搞云计算，但是以前就不叫云计算了吗？他们遇到一些问题，这一次就专门来学习。我觉得他们原来就在应用这些技术，只是说新的理念出来以后，更进一步深化他们的技术。

中国开放源码软件推进联盟主席陆首群教授

陆首群：要以发展的眼光看云计算。比如说招行，第一有一个数据中心，第二有一个服务平台。所以你可以认为他现在就是云计算，但是这个云计算是不是完善、效果是不是很好？还需要改进。改进有两方面，一是结构上改变，刚刚梁博士也提到三个层次，你要逐步的完善，原来是初步的云计算，你要进一步的完善提高。以前金教授搞网格，实际上网格也是云计算的一种，你可以说云计算正在发展。发展要考虑两个问题，一个是内部结构问题，就是怎么样把他整合的更好，第二个要研究服务交付和使用的方式。什么叫云计算，现在有很多概念和争论，但是有一条是肯定的，云计算归纳起来是使用交互使用的方式，跟过去老的方式不大一样。我也在一个场合当中也谈到过，比如说托管，我把东西托管到你哪里去，租给你或外包给你，都是拥有权的表现，而你只有使用权。这恐怕也和我们开源有关。过去我们支付方式是软件收费，按照什么收费，购买软件。现在不行了，软件免费，服务收费。而像谷歌这样的，他的软件、服务免费，广告收费。时代在变化，服务和交付使用方式也在变化。刚提到的招商银行，具备了数据中心、服务平台，初步就可以看成一个云计算，但发展起来还要进一步完善的。

梁兆柱：我有一次跟金老师聊天说，中国的云计算不要跟着美国人叫云计算，我们改一个名字。比如说刚刚提到的产业公司跑来找金老师合作或问你问题，这都是比较开放的合作。这对我们来说是非常好的机会，比如说对一些做学术、产业的来说，就会有一个很好的实验室，也许可以从这里激发出新的贡献、技术。可以将定义标准从这里做起。

金海：这是一个很好的机会。我想说的第一个问题，中国对开源和虚拟化的开源有什么样的贡献。今天来的很多人都是Xen发烧友，都很感兴趣。但我们是研究者，一方面这些发烧友做贡献，另一方面像我们做研究的，所有的工作都是基于Xen，这对Xen的本身就是贡献。很多发烧友看到我们的论文，觉得很有启发，就把他做到Xen当中。我觉得我们的贡献也是非常大的。所以对虚拟化来说，我们国家这几年在国际上的虚拟化研究都很有声誉。中国有非常大的团队在做虚拟化，而且每年都有成果颇丰，这在国外是没有的。而且我们绝大多数都是在Xen上做的，当然也有一个团队在KVM上做，都是开源的。

记者：你对软件产业比较了解。我采访一个中国工程院院士的时候，他说中国软件产业未来应该沿着印度的发展道路走，您有什么样的看法？

陆首群：我刚从日本回来，日本产业经济的记者给我出了几道题，一个是说对中国的软件有什么样的看法？我回答说，第一中国软件规模在全球来说是比较大的，软件发展速度也是比较快的。中国软件不受全球经济危机的影响，继续增长，整个规模可能是4700多亿人民币，发展速度是30%-50%。外包的话，我们跟印度比还差很大一个档次，我们发展速度很快，但印度发展速度也很快。现在有人说走印度的道路，那中国是不是把原来世界制造基地变成全球办公基地，这个我想还是不可能的。另外从外包结构来说，中国也有特色，我们是日本的外包比较多，而印度主要是欧美比较多。所以你让我来谈，我想外包将来还要发展，但是是均衡发展，不可能像印度这样，走那么一条道路，这是很难走的。就外包上来说，还是跟印度有差距，差距缩小是可能的。现在中国和印度的发展都快，但是中国的发展速度更快。

记者：你刚刚提到中国有二三十朵云，在你的感觉来说，那一朵云更有效果呢？

陆首群：我觉得中国人爱跟风，一跟风就一窝都上去了。对中国的云来说，我是谨慎乐观。但是这个要结合应用来看，你有这个业务需要，才能把云计算搞起来。比如说像电信方面，包括银行，你刚刚说到像招商银行、中国银行等。我还是中国人民银行的高级顾问，对这个东西也比较清楚。他们的业务量很大，真正的把初步的云计算搞起来没有太大问题，关键是业务问题、经营问题。云计算搞起来要赚钱，当中很多问题你要处理好。还有云安全的问题，你搞到上面不安全了，人家就对你失去信任了。我希望集中力量抓好几个方面。

第二点，中国、日本、韩国有一个合作，在云计算方面也有很多合作。日本人写了一个提纲，就是怎么样做云计算，我觉得日本人思考问题比我们中国人要扎实。他要搞一个开源的云计算，然后在某个地方，比如说虚拟化或数据中心方面，要用什么技术，技术当中具体哪些东西已经成熟了，用什么东西等。他就会列一个大表，然后一个一个进行测试。我觉得这个东西比中国要搞的快。我们现在统计，十几朵云都起来了，大家理解不理解不知道，赚钱不赚钱也不知道，现在日本人在扎扎实实的搞。我想我们应该一起开一个会，中国的云计算就要像日本那样搞。我觉得用搞运动的形式搞云计算是不行的。我们现在积极性有了，大家要在一起好好研究一下，搞的更加扎实一点。

中国的虚拟化研究与未来的可能形态

记者：在国内做虚拟化研究的高校蛮多的。是否会有一些问题产生，包括像Xen的接口标准是否一致？你们的研究和英特尔的研究没有什么区别，都是基于技术上的研究，专注的事是一样的。产业化、市场化方面，你们是否考虑过？

金海：其实中国做虚拟化的高校并不是很多。据我所知，除了我们目前973的团队之外，还有做虚拟化的大学不超过3所，研究队伍非常少。你现在随便抓一个题目，都有几十家高校在做。但是虚拟化加在一起不超过15家。我们这个团队为了保证大家开发都是在一个平台上做事，我们自己内部有一个维护KVM和Xen的序列，每一个团队改变的东西，都会在上面有反映，下一次就是按照新的序列，这是由北京大学维护的。你说的问题不会在我们的团队当中出现。至于说将来我们的研究会不会产业化，我个人觉得我们的目的不是说将来自己办一个公司，而是希望我们的技术更好为企业做技术支持和服务。比如说我们这一次请腾讯来，比如说我们和移动公司合作时，会把技术给他们，也许我们做的东西不是很成熟，但经过他们的研发部门或开发队伍的研究后，再跟系统结合，就会成为他们产品很好的组成部分。我觉得这才是高校做研究，最后可以为企业效益贡献的非常重要的途径。并不是说我们自己要去开公司。

中国计算系统虚拟化研究项目（973项目）的首席科学家，华中科技大学计算机科学与技术学院教授金海博士

记者：咱们的计划当中有多个院校和研究机构参与。现在是什么样的组织架构呢？是不是有一个统一的对外接口，比如说有很好的体系架构把资源集中起来贡献给国内相关的开源开发商，有没有这样的一个框架？

金海：没有。我们六家高校加两个研究所，侧重点都不一样，企业的需求也不一样。比如说他做安全之类，找我们的话我们就是没有的。

记者：但是企业也不知道你们有什么啊？

金海：不是我们找企业，而是企业找我们、主要靠我们的学术影响力，他知道有这么一个团队，需要支持的时候，他就会来找这个团队，当然他可能不是先找我们，而先找清华大学。

记者：但厂商不知道你们的分工，有没有一个接口的计划？

金海：现在大家多数知道我是973首席科学家，会找我。或者是这个领域当中做的非常好的清华大学。然后了解之后，就会找另外一家。你刚刚说的比较困难。

记者：开源对创新和人才有非常重要的作用，现在Xen的开发者还是非常少。那么在华中的课程设置上或者是学生的引导上，是不是会让他们更多的参与其中？另外你提到的这个项目973项目，最初会用在那里，之后会不会把一些结果也开源呢？

金海：在操作系统Linux之前，很多学校是开不出操作系统开发实践这个课程的，现在很多学校开出来了，就是因为Linux开源软件做出的贡献。现在教育部也在强调，四年制本科教育中，至少有一年是从事实践性的课程设计。所以在计算机当中，开源是非常重要的。我们学校对虚拟化这一块，在研究生课程当中也开了这个课程。通过973项目也带动了一批学生不断训练开发。第二方面，你说将来我们的成果最先应用到哪里？我们在自己的应用范围之内就是三大块，一个是高性能计算，我们也在研究虚拟化在高性能计算中的应用，第二个是国家高校计算机将来会用到973的成果，也就是China Grid。第三个，是我们国家的仿真网格现在改成仿真云，因为还不是很成熟，现在他们还是买的VMware的。将来我们的成果会应用到这个平台当中。我们的项目建好之后，会在全国建几个大的中心，将来都会用到973的成果。我们的成果会在我们的学校当中使用。这是一些可见的应用。当然我们也希望和IT企业合作，把成果转移到各个企业当中，包括我们和移动厂商、互联网企业的合作，都是把设计的比较好的软件，让他们进行完善，或者是我们从他们当中吸取一些后，将更好的东西应用到研究当中，这也是我们应用的前景。

梁兆柱：过两天我们在交通大学会有一个研讨会，希望推广这个。开源之后，你可以进来，这方面的推广还需要做很多的事情。

记者：您在做虚拟化研究的时候，最大的挑战是什么？

金海：我们不是站在国内的圈子里做研究，而是站在国际前沿做研究。我们最大的压力是，你有一些东西想到之后别人也在想，就要看谁可以先做出来，这是我们做973基础研究最大的压力。你必须要及时发现问题，而且还要把问题解决好。不解决好，你第一次尝试就会失败，就不是最前沿的技术了，可能别人就已经做了。尤其大家都在为Xen做贡献，都在发现问题，这是我们最大的挑战。