透明计算518
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网络的中断与驱动 (boot区启动中断、网络缺页中断等)
单机中断 单机 （有存储） 网络中断： 单机 （无存储） 服务器 中断 传输 恢复中断 执行过程 传输 网络中断处理 执行过程 中断 处理 恢复中断 执行过程
六、几个应用实例
1 台式应用
部队
小宝1 小宝2
教育
龙星4000 网锐2110
龙星2000
终端 轻载
透明操作 系统客户 端 BIOS
6）有缓冲的“流” 执行
CPU I/O
总线
源自文库
内存 外存
服务请求
CPU
I/O
总线
内存 外存
应用 程序
操作 系统
泛在网络
服务响应（块）
Clients
Servers
四、透明计算/云计算操作系统
1. OS的基本概念与变迁
操作系统：管理和控制计算机系统中硬件 和软件资源的系统软件
一、问题的提出
1. 计算机的3个理论基础:
差分方程: 模拟世界到数字世界 布尔代数: 数字运算基础 图灵机:
并行世界到串行世界
2.马克· 维瑟（1953～1999）: 后PC之父 Ubiquitous Computing →无处不在、不知不觉
Pervasive Computing (比尔· 盖茨)
5.“流”式测量仪
全球几千亿美元市场，从示波器到电磁兼容实验室。 测量程序和模拟环境放在服务器端，传感器和计算机在用户端 。 “流”式测量时，测量程序和模拟环境到用户端执行，完成测 量后流掉。
6.T-Pad 7.T-phone
谢 谢 ！ Thanks!
3.2007年IBM、GOOGLE等提出云计算 4.串行世界正回归并行世界
一、问题的提出
1.云计算的目标
：“通过对资源的集中使用和共享，为用户提供不
知不觉、无处不在的个性化服务”
2. 云计算技术的核心和出发点： 从服务器和网管出发，存储、运算和管理分离以及相应的海 量数据存储、管理、搜索、浏览方法与架构（Bigtable、 GFS、MapReduce、SaaS、PaaS、IaaS等） 存储：存储服务器群 运算：前端或指定服务器群 管理：管理服务器群
网络信息获取、存储、处理的“精、广、深”的基础
硬件/软件平台的Independent：
1）用户可灵活选择硬件主板或软件OS，为跨平台资源开放提供基 础 2）OS可被看做资源，供用户自由选择
“流”式执行：
1）端系统少存储，功耗少、体积小、少升级、简单易用、计算虚 拟化 2）安全性高、易实现云管理 3）保护知识产权
2. 3. 4.
二、为什么用户控制的云计算？
1. 用户控制的云计算：
云计算: “存储、运算、管理” 分离 还应加上: “硬件平台和OS软件平台Independent”、
“终端系统以流（Stream）方式执行程序”
由用户控制：自己的存储、运算和管理
二、为什么用户控制的云计算？
存储、运算、管理的分离：
2. 关键技术
1）主板BIOS和传统OS之间的标准接口
透明计算操作系统
标准接口：例如 EFI（新一代BIOS）
X86
ARM
MIPS
数字 电视板
2）基于标准接口的MetaOS(管理其他操作系统等网络软硬件资源)
协议
其他操作系统 (虚拟执行) 服务模块/协议 UEFI MRBP NSAP UDP …
用户控制的云计算:透明计算
A User Controlled Cloud Computing: Transparent computing
张尧学 zyx@csu.edu.cn
2012年05月18日
目录
一、问题的提出 二、为什么用户控制的云计算？ 三、透明计算：用户控制的云计算 四、透明计算/云计算操作系统 五、应用实例
网络中断/驱动 → 虚拟计算与服务
网络资源分配/回收 → 网络存储与管理 网络资源搜索与导航→搜索引擎和浏览器
网络文件系统→非结构化数据库
底层通信→新的传输协议 界面 → 便于服务
体系结构和硬件→网络化设计
五、透明计算/云计算操作系统
5 技术问题示例：网络中断/驱动
单机的中断与驱动 (缺页中断、键盘中断等)
不同操作系统
透明操作系统服务端
网络 有线或无线通信网络
终端系统(MID)
终端
不同硬件和网络平台
5）云管理/虚拟/轻载的端到端服务
OS & APP 集中管理
终端 轻载
透明操作 系统客户 端 BIOS
MRBP NSAP UDP …
透明操作系统 透明操作系统服 服务器端 务器端 BIOS
MRBP NSAP UDP …
四、透明计算/云计算OS（底层的OS）
3. 为什么要透明计算/云计算OS？
是研发新的OS取代已有OS，还是研制管理OS
的OS ? （将OS看作一类网络资源） ?
网络资源是分开管理有效安全? 还是协同管理
有效安全?
五、透明计算/云计算操作系统
4 关键技术
Kernel的布局 网络资源调度 → 虚拟计算与中央管理
一、问题的提出
云计算的问题：
1.
如何解决用户的跨平台需求？ Appstore,OVi,MM等能运行在一个手机上吗？ IBM的云和Google的云能共享吗？ 云计算的终端平台能保持低功耗、低成本、高安全性和 易操作性吗？ 如果用户不愿意把数据提供给云中心，还能得到云中心 提供的个性化服务吗？ 云安全：莫罗佐夫：“互联网不是一股向善的力量”， 能防止云中心的数据作恶吗？
透明 操作 系统 客户 端 透明操作系统 计算平台 服务端
MRBP NSAP…
电话 服务
不同硬件平台
4）MetaOS和传统OS的接口，供用户选择软件平台和服务
QQ skype Internet
iPad 计算 卡拉OK
OVi 电视 DVD
服务
操作系统
不同服务
透明 操作 系统 客户 MRBP 端 NSAP…
无 操 作 系 统 批 处 理 系 统 多 道 程 序 系 统
...
分 时 系 统
有 网 络 功 能
的 操 作 系 统
新 型 操 作 系 统
四、透明计算/云计算操作系统
2. 操作系统的两条技术路线
1）单机操作系统 （Windows, Linux, Symbian）
单机、通信协议、通用 2）嵌入式网络操作系统 （Chrome、iOS等） 单机、通信协议、专用、网络资源平台 3）考虑第3类？ kernel分布在网络、协议通信、管理OS在内的网络资源？
其他操作系统 调度与管理模块 服务模块/协议 UEFI TNOS服务器端
协议
MRBP NSAP UDP … 其他操作系统 (虚拟执行) 服务模块/协议 UEFI
TNOS客户端
TNOS客户端
3）各硬件平台和MetaOS的驱动程序接口，供用户选择 硬件平台
例如：
PC
电话 服务
同一服务
手机
MID LID 数字家电
农村
企业
用于教育培训、管理等，取代原有PC，降低成本1/2以上 提高了可管理性和安全性
五、几个应用实例
2 手机应用
3 平板电脑
4.“流”式管理与监测
管理程序资源存储在服务器端， 用户访问该服务器时按访问路径将管理程序代理安置在端系统 和路由器等上，并监控访问内容和所有资源。 用户访问结束时流掉这些程序代理。
、透明计算：用户控制的云计算
1. 什么是透明计算？
从网络（并行）计算角度出发，把存储、运算、
管理进行逻辑或物理分离，在执行上进行有缓存
的流式运算；把计算还原成“不知不觉、用户可
控”的个性化服务。
三、透明计算：用户控制的云计算
特点：
运算：虚拟化的前端和指定服务器 存储：网络化的云后端 管理：集中化的后端 终端： 轻巧移动小型虚拟化的前端 服务：用户选择
单机中断 单机 （有存储） 网络中断： 单机 （无存储） 服务器 中断 传输 恢复中断 执行过程 传输 网络中断处理 执行过程 中断 处理 恢复中断 执行过程
六、几个应用实例
1 台式应用
部队
小宝1 小宝2
教育
龙星4000 网锐2110
龙星2000
终端 轻载
透明操作 系统客户 端 BIOS
6）有缓冲的“流” 执行
CPU I/O
总线
源自文库
内存 外存
服务请求
CPU
I/O
总线
内存 外存
应用 程序
操作 系统
泛在网络
服务响应（块）
Clients
Servers
四、透明计算/云计算操作系统
1. OS的基本概念与变迁
操作系统：管理和控制计算机系统中硬件 和软件资源的系统软件
一、问题的提出
1. 计算机的3个理论基础:
差分方程: 模拟世界到数字世界 布尔代数: 数字运算基础 图灵机:
并行世界到串行世界
2.马克· 维瑟（1953～1999）: 后PC之父 Ubiquitous Computing →无处不在、不知不觉
Pervasive Computing (比尔· 盖茨)
5.“流”式测量仪
全球几千亿美元市场，从示波器到电磁兼容实验室。 测量程序和模拟环境放在服务器端，传感器和计算机在用户端 。 “流”式测量时，测量程序和模拟环境到用户端执行，完成测 量后流掉。
6.T-Pad 7.T-phone
谢 谢 ！ Thanks!
3.2007年IBM、GOOGLE等提出云计算 4.串行世界正回归并行世界
一、问题的提出
1.云计算的目标
：“通过对资源的集中使用和共享，为用户提供不
知不觉、无处不在的个性化服务”
2. 云计算技术的核心和出发点： 从服务器和网管出发，存储、运算和管理分离以及相应的海 量数据存储、管理、搜索、浏览方法与架构（Bigtable、 GFS、MapReduce、SaaS、PaaS、IaaS等） 存储：存储服务器群 运算：前端或指定服务器群 管理：管理服务器群
网络信息获取、存储、处理的“精、广、深”的基础
硬件/软件平台的Independent：
1）用户可灵活选择硬件主板或软件OS，为跨平台资源开放提供基 础 2）OS可被看做资源，供用户自由选择
“流”式执行：
1）端系统少存储，功耗少、体积小、少升级、简单易用、计算虚 拟化 2）安全性高、易实现云管理 3）保护知识产权
2. 3. 4.
二、为什么用户控制的云计算？
1. 用户控制的云计算：
云计算: “存储、运算、管理” 分离 还应加上: “硬件平台和OS软件平台Independent”、
“终端系统以流（Stream）方式执行程序”
由用户控制：自己的存储、运算和管理
二、为什么用户控制的云计算？
存储、运算、管理的分离：
2. 关键技术
1）主板BIOS和传统OS之间的标准接口
透明计算操作系统
标准接口：例如 EFI（新一代BIOS）
X86
ARM
MIPS
数字 电视板
2）基于标准接口的MetaOS(管理其他操作系统等网络软硬件资源)
协议
其他操作系统 (虚拟执行) 服务模块/协议 UEFI MRBP NSAP UDP …
用户控制的云计算:透明计算
A User Controlled Cloud Computing: Transparent computing
张尧学 zyx@csu.edu.cn
2012年05月18日
目录
一、问题的提出 二、为什么用户控制的云计算？ 三、透明计算：用户控制的云计算 四、透明计算/云计算操作系统 五、应用实例
网络中断/驱动 → 虚拟计算与服务
网络资源分配/回收 → 网络存储与管理 网络资源搜索与导航→搜索引擎和浏览器
网络文件系统→非结构化数据库
底层通信→新的传输协议 界面 → 便于服务
体系结构和硬件→网络化设计
五、透明计算/云计算操作系统
5 技术问题示例：网络中断/驱动
单机的中断与驱动 (缺页中断、键盘中断等)
不同操作系统
透明操作系统服务端
网络 有线或无线通信网络
终端系统(MID)
终端
不同硬件和网络平台
5）云管理/虚拟/轻载的端到端服务
OS & APP 集中管理
终端 轻载
透明操作 系统客户 端 BIOS
MRBP NSAP UDP …
透明操作系统 透明操作系统服 服务器端 务器端 BIOS
MRBP NSAP UDP …
四、透明计算/云计算OS（底层的OS）
3. 为什么要透明计算/云计算OS？
是研发新的OS取代已有OS，还是研制管理OS
的OS ? （将OS看作一类网络资源） ?
网络资源是分开管理有效安全? 还是协同管理
有效安全?
五、透明计算/云计算操作系统
4 关键技术
Kernel的布局 网络资源调度 → 虚拟计算与中央管理
一、问题的提出
云计算的问题：
1.
如何解决用户的跨平台需求？ Appstore,OVi,MM等能运行在一个手机上吗？ IBM的云和Google的云能共享吗？ 云计算的终端平台能保持低功耗、低成本、高安全性和 易操作性吗？ 如果用户不愿意把数据提供给云中心，还能得到云中心 提供的个性化服务吗？ 云安全：莫罗佐夫：“互联网不是一股向善的力量”， 能防止云中心的数据作恶吗？
透明 操作 系统 客户 端 透明操作系统 计算平台 服务端
MRBP NSAP…
电话 服务
不同硬件平台
4）MetaOS和传统OS的接口，供用户选择软件平台和服务
QQ skype Internet
iPad 计算 卡拉OK
OVi 电视 DVD
服务
操作系统
不同服务
透明 操作 系统 客户 MRBP 端 NSAP…
无 操 作 系 统 批 处 理 系 统 多 道 程 序 系 统
...
分 时 系 统
有 网 络 功 能
的 操 作 系 统
新 型 操 作 系 统
四、透明计算/云计算操作系统
2. 操作系统的两条技术路线
1）单机操作系统 （Windows, Linux, Symbian）
单机、通信协议、通用 2）嵌入式网络操作系统 （Chrome、iOS等） 单机、通信协议、专用、网络资源平台 3）考虑第3类？ kernel分布在网络、协议通信、管理OS在内的网络资源？
其他操作系统 调度与管理模块 服务模块/协议 UEFI TNOS服务器端
协议
MRBP NSAP UDP … 其他操作系统 (虚拟执行) 服务模块/协议 UEFI
TNOS客户端
TNOS客户端
3）各硬件平台和MetaOS的驱动程序接口，供用户选择 硬件平台
例如：
PC
电话 服务
同一服务
手机
MID LID 数字家电
农村
企业
用于教育培训、管理等，取代原有PC，降低成本1/2以上 提高了可管理性和安全性
五、几个应用实例
2 手机应用
3 平板电脑
4.“流”式管理与监测
管理程序资源存储在服务器端， 用户访问该服务器时按访问路径将管理程序代理安置在端系统 和路由器等上，并监控访问内容和所有资源。 用户访问结束时流掉这些程序代理。
、透明计算：用户控制的云计算
1. 什么是透明计算？
从网络（并行）计算角度出发，把存储、运算、
管理进行逻辑或物理分离，在执行上进行有缓存
的流式运算；把计算还原成“不知不觉、用户可
控”的个性化服务。
三、透明计算：用户控制的云计算
特点：
运算：虚拟化的前端和指定服务器 存储：网络化的云后端 管理：集中化的后端 终端： 轻巧移动小型虚拟化的前端 服务：用户选择