深度解读十四五软件规划中的“软件定义”和SDS

浪潮信息首席架构师 叶毓睿

 摘要：

1、软件定义出圈，从为IT基础架构服务，到为推进制造业数字化转型服务。

2、软件定义的方向是一切皆服务，硬件重构的方向是一切皆计算机。

3、浪潮信息早在5年前，就开启了软件定义存储（也即存储即服务）的全面布局。

工业和信息化部（简称工信部）在2021年11月30日发布了《“十四五”软件和信息技术服务业发展规划》。“软件定义” 、“工业互联网”和“工业软件”、“存储”占据了不少篇幅。

《“十四五”软件和信息技术服务业发展规划》

工信部在11月30日上午召开了新闻发布会，介绍“十四五”软件和信息技术服务业发展规划有关情况，并在答记者问环节提到了 “软件定义未来的世界”。

规划提出，“软件定义”赋能实体经济新变革，并明确指出“软件定义”是新一轮科技革命和产业变革的新特征和新标志， 已成为驱动未来发展的重要力量。 软件定义扩展了产品的功能， 变革了产品的价值创造模式， 催生了平台化设计、 个性化定制、 网络化协同、 智能化生产、 服务化延伸、 数字化管理等新型制造模式， 推动了平台经济、 共享经济蓬勃兴起。 软件定义赋予了企业新型能力，汽车、钢铁、石化等行业企业纷纷加快软件化转型，软件能力已成为工业企业的核心竞争力。 软件定义赋予基础设施新的能力和灵活性，成为生产方式升级、 生产关系变革、 新兴产业发展的重要引擎。

同时，在“强化产业创新发展能力”方面，规划指出：加强政产学研用协同攻关， 做强做大创新载体， 充分释放“软件定义”创新活力， 加速模式创新、 机制创新， 构建协同联动、 自主可控的产业创新体系。

深化软件定义。 加快发展软件定义计算、 软件定义存储、软件定义网络， 重点布局工业互联网、 云计算、 大数据、 人工智能、 自动驾驶等新兴软件定义平台。 引导企业制定相关体系架构和应用规范， 推动创新应用。

软件定义创新应用培育

创新软件运营服务模式， 推广软件订阅、 计次收费等服务， 实现软件交付、 产品升级、 运维服务的一体化。 建立市场化创新机制， 探索建立责任共担的应用保障机制， 进一步完善软件与重点领域融合创新机制。

支撑制造业数字化转型。 不断拓展软件在制造业各环节应用的广度和深度， 打造软件定义、 数据驱动、 平台支撑、 服务增值、 智能主导的新型制造业体系。

下面我们来剖析一下“软件定义”（Software Defined）的发展脉络，以及这个规划，对IT基础架构提供商，或者企业级存储厂商的影响。

2009年，在IT领域首次出现软件定义，Mckeown教授正式提出了SDN概念，也即软件定义网络(Software Defined Network，简称SDN)。通过将网络设备的控制平面与数据平面分离开来，实现可编程化控制，和网络流量的灵活控制，为核心网络及应用的创新提供了良好的平台。

2011年8月21日，Netscape创始人马克·安德森（Marc Andreessen, 硅谷著名投资人, 投资了Facebook、Groupon、Skype、Twitter、Zynga和LinkedIn等高科技新秀），在华尔街日报上发表《软件正在吞噬整个世界》，认为当今的软件应用无所不在，并且正在吞噬整个世界: “越来越多的大型企业及行业将离不开软件，网络服务将无所不在，从电影、农业到国防。许多赢家将是硅谷式的创新科技公司，它们侵入并推翻了已经建立起来的行业结构。未来十年，我预计将有更多的行业被软件所瓦解”。

2015年10月，笔者在准备撰写《软件定义存储：原理、实践与生态》时，提到：

“软件定义，究其本质，就是将原来高度耦合的一体化硬件，通过标准化、抽象化，解耦成不同的部件。围绕这些部件，建立起不同的抽象层，以API(应用编程接口)等方式，实现原来必须由硬件才能提供的功能。再由管理控制软件，自动地进行硬件资源的部署、优化和管理，提供高度的灵活性，为应用提供服务。

简而言之，软件定义就是更多地由软件来驱动并控制硬件资源。

需要注意的是，软件定义其实是一个过程，不是一蹴而就的目标，它分成不同阶段。软件定义逐渐将硬件与软件进行解耦，将硬件的可操控成分按需求，分阶段的，通过编程接口或者以服务的方式逐步暴露给应用，分阶段地满足应用对资源的不同程度、不同广度的灵活调用。”

彼时，软件定义具体落到存储，包括了现在已经普及的分布式存储（彼时也被人叫做Server SAN）和超融合（HCI），但实际上被许多人忽略了另外一部分，也即集中式存储的云化，或曰服务化，也即支持OpenStack之Cinder、VMware之VASA/VAAI、Kubernetes之CSI（容器存储接口）等。如果我们站在使用者视角来看，实际上还可以发现，软件定义做为一个过程，它是分层次，分阶段逐步实现的，对应的服务模式就是IAAS，PAAS和SAAS，使用者分别是运维管理人员、开发部署人员、业务应用用户。

备注：SDS是Software Defined Storage，也即软件定义存储的缩写。

软件定义是分层次、分阶段实现的

当时（2016年），软件定义主要还是围绕着IAAS，通过提高运维的效率，资源池的利用率，来应对讯息万变的市场所需的敏捷性和弹性。五年来，我们逐渐发现，出现了越来越多的“软件定义”，例如软件定义汽车（智能座舱、自动驾驶），软件定义家居（智能家居），软件定义建筑（BIM/建筑信息模型），……，直至软件定义制造（智能制造，如工业软件CAD，3D、数字孪生、元宇宙之Ominiverse等等。

时至今日，业界开始把“软件定义”上升到“赋予基础设施新的能力和灵活性，成为生产方式升级、 生产关系变革、 新兴产业发展的重要引擎”，简而言之就是推进数字化转型的利器。通过分而治之（分层）、术业有专攻、共享平台的能力输出，在供应链和产业上下游的“抽象”，也即解耦、“池化”、“自动化”来实现社会资源的充分共享和利用。解决不同厂商设备间的可移植性、可配置性和互操作性问题，也解决软件和硬件独立性的问题。希望借此来打破一个公司的封闭系统，以开放、融合的心态，在工业软件发展的过程中，在与他国的竞争中，能够追赶甚至超越。

例如，规划在关于完善协同共享产业生态的内容中指出：推进大中小企业融通发展。鼓励大型工业企业、重点行业企业通过剥离软件业务、整合行业软件力量，培育骨干软件企业。 支持软件和信息技术服务企业开展兼并重组和专业化、体系化整合。鼓励大企业开放创新资源， 建设“双创”平台， 向中小企业提供开发环境和科研基础设施， 推动大中小企业深度协同。 支持中小型软件企业深耕特定行业、领域，形成具有市场竞争力的专用产品，实现专业化、特色化发展。

也就是说，软件定义（解耦、池化、自动化）已经“出圈”，从为IT基础架构服务，跃升到，为推进制造业数字化转型而服务了。

举几个例子：

GE有个风电部门，把传感器安装在每一个风机叶片上，通过对风机转速、风力、温度、湿度、环境等近百种数据的采集、分析，风机能够自己进行涡轮叶片转速的调整，不需要把数据传输到数据系统，通过桨片的角度调整能够增强风力，能够增加风力4%。这就是软件定义制造。换句话说，风机即计算机。

再如，在矿山、农场、建筑场地等三维建模的过程中，多数解决方案是通过无人机下面的包含若干个摄像机的吊舱，拍摄大量的照片或影像，再返回建模的工作空间去操作，一旦发现有些地方漏拍，或者拍得不够清晰，还需将带有吊舱的无人机再次派往场地补拍，需要耗费数小时。国内的空陆视觉，通过将吊舱内嵌AI芯片，可实时同步建模并输出图像，能够很快在作业场地感知是否需要补拍或者重拍，能够节省不少时间，提高效率。其实就是，吊舱即计算机。

软件定义助力了智能制造，反过来制造业（含工业等）的不断迭代，智能化的发展过程中，也促进了软件向纵深发展，形成了不同层次，和硬件耦合度不同的形态。当某个软件功能具备普适性的条件（如广需求、大规模、低成本）时，又可能软硬件融合，以固件，或者集成进入硬件的形态出现。软硬件的解耦和耦合，随着场景的变化，需求的调整，不断演化。

由此，我们大略可以清晰地看到一条主线：

软件定义的方向是一切皆服务，硬件重构的方向是一切皆计算机。

实际上，早在2014年的Inspur World (浪潮技术与应用大会) 上，浪潮表示将分三步推进融合架构产品的开发：

第一代硬件特征：服务器即计算机；软件特征：虚拟化以及管理。

第二代硬件特征：机柜即计算机；软件特征：软件定义的数据中心。

第三代硬件特征：数据中心即计算机；软件特征：业务驱动数据中心。

摘自文章《融合架构：云数据中心概念、技术与实践》

在IT基础设施领域内，不只是宏观（超大规模，如数据中心级别）、中观（机柜级别、服务器级别），还有微观（组件、设备），都有类似的趋势。当我们观察服务器的各个设备，如SmartNIC、Nvidia DPU、Intel IPU等；还有SSD（包含了主控、Firmware、颗粒）时，你会发现它们也是一台精简版的，超微型的计算机。也即设备即计算机。一如前面所总结的，风机即计算机、吊舱即计算机；meta（原名FaceBook）的触觉手套，可以看出是手套即计算机。凡此种种，小到手环、眼镜、音箱、鞋子、衣服、杯子；中到电灯杆、交通灯、道路；大到楼宇、机场、城市乃至地球，都会朝着智能体的方向发展。背后的原因是，更快的响应，更低的成本，为人类提供更灵活多样化、更便利的服务。

下面我们谈谈软件定义存储。长期以来，国内有个误区，把软件定义存储几乎等同于分布式存储。实际上，无论是这个概念的首倡者VMware，还是DELL EMC、IBM、Gartner、IDC、SNIA，都认为SDS应具有如下共同点：抽象、解耦、标准化；虚拟化、池化；策略驱动、应用驱动、自动化；等等。 在《软件定义存储：原理、实践与生态》一书中，笔者给出了如下定义：

“软件定义的存储（SDS）是一个不断进化的概念，在现阶段看来，是指存储资源由软件自动控制，通过抽象、池化和自动化，将标准服务器内置存储、直连存储，外置存储，或云存储等存储资源整合起来，实现应用感知，或者基于策略驱动的部署、变更和管理，最终达到存储即服务的目标。

软件定义存储包含两个部分，一部分是控制平面，基于策略或者基于应用的存储资源分配、变更和管理；另一部分是数据平面，负责数据的存放、处理和优化。”

简而言之，软件定义存储的发展方向就是存储即服务。如果把存储放到超大规模的数据中心，例如云巨头的环境里，将会通过NVMe over Fabric来配合实现数据中心即计算机；如果用于云巨头希望淋漓尽致的充分利用SSD资源，类似存储即服务，做为设备即计算机的SSD，其ZNS（Zoned Name Space）就能派上用场了。近几年来，一种新形态的软件定义存储-区块链存储，开始出现，例如类似IPFS、StorJ，可以把他们看成是一种广域网范围内的池化，跨越了城市，甚至洲际。

早在5、6年前，浪潮信息的存储业务就开始同时在集中式存储、分布式存储发力，朝着软件定义方向发展，致力于存储即平台的理念探索和落地。浪潮存储在国内最早在分布式存储上真正实现三合一，也即文件、块、对象；到后面多合一。也正因此，浪潮分布式存储AS13000是全球罕有的，能同时支持OpenStack Cinder、Manila、Swift和S3，以及VMware VAAI和VMware NAS的存储。

浪潮AS13000和OpenStack 文件接口 Manila对接

浪潮集中式存储，包括最新的一代G6，同时支持OpenStack、VMware、Kubernetes等接口。浪潮的集中式存储和分布式存储都支持Kubernetes CSI。

浪潮存储支持Kubernetes CSI

正是基于在技术上的极致追求和不断努力，浪潮存储近年来实现迅猛发展，Gartner最新数据显示，浪潮存储销量排名进入全球前五。

最后总结一下，“十四五软件规划”赋予了“软件定义”更深刻、更广泛的内涵，软件定义这个概念从为IT基础架构服务，扩展到为推进制造业数字化转型服务。而软件定义的方向是一切皆服务，硬件重构的方向是一切皆计算机；通过软件定义可以更好促进智能制造。浪潮信息早在5年前，就开启了软件定义存储（也即存储即服务）全面布局，并且在集中式存储和分布式存储都进入全球存储前列。