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我国云计算发展面临的问题与挑战
来源:   发布时间: 2023-05-11

1 直接的战争冲突会严重打击云计算产业,直接影响经济发展和人民生活

随着全社会的数字化转型,云计算的渗透率大幅提升,市场规模持续扩张,2021年中国云计算市场规模达到2330.6亿元,预计2022年可达2983.4亿元。云计算的主要受众包括互联网企业、金融企业、政府机关等,“云”已经深入到人们生活的方方面面。

公有云和私有云是云服务存在的两种方式。公有云是第三方提供的服务,而私有云是企业内建的供企业自身使用的云服务。伴随着云计算技术的成熟,云提供商已经可以提供安全、廉价、全面的云设施服务,可以快速地帮助企业实现上云,这使得公有云的占比逐步提升,从而促使了超大性云数据中心建立。

然而企业应用数据的集中于大型数据中心也带来了安全隐患,超大型数据中心的地理位置是暴露,并且集中分布在一栋建筑或一座建筑群中,这在战时可能受到敌人的集中式打击,尽管各大云提供商都提供了数据冗余备份的防护机制,如”两地三中心”或”三地五中心”,然而超大型云数据中心数目难以维持在一个很大的量级,因此无法有效抵御针对性的精确打击。一旦数据被摧毁,那么在短时间内将难以重启服务,这将重创云上企业,特别是拥有大量核心数据的金融企业,数据的丢失往往意味着公司的破产。,

数据中心严重依赖于电力资源以驱动计算的执行和控制数据中心的温度。尽管数据中心都建立了UPS系统确保不间断供电,但是无法维持太长时间,敌人可以通过打击数据中心的电力设备或附近电网以切断电力供应从而直接导致服务中断瘫痪。

2 西方国家的技术封锁会在短期内使我国云计算发展陷入停滞

2.1 云基础设施

我国目前尚未完全掌握独立设计、测试、制造核心云基础设施的能力,缺乏相关自主知识产权,未形成完整的产业上下游生态,严重依赖于国外的先进技术。

CPU,作为云计算服务器最核心的硬件设备,尽管国内存在多种架构的国产CPU厂商,然而Intel和AMD仍然占据绝对的主导地位,我们难以绕开他们的技术专利设计与现今应用生态兼容的芯片设备。近年来,开源指令集 RISC-Ⅴ 以其“指令集应该免费”(instruction sets want to be free)的宗旨得到全世界的广泛认可与积极投入,然而短时间内依然无法撼动Intel等巨头公司的地位。虽然 RISC-Ⅴ 在中国发展得如火如荼,但基于 RISC-Ⅴ 构建开源芯片生态仍面临若干挑战,首先是生态不成熟和碎片化严重,缺少技术主线和主导力量,难以真正有效汇聚研发力量,使得技术无法持续迭代和应用拓展;其次,国内自发形成的联盟事实上承担了极为有限的职能,组织松散且力度不足,无法形成对生态的系统性支持和引导;然后国内相关科研院校、龙头企业未能形成合力,诸多共性技术未能有序布局、合作攻关,重复投入导致资源浪费严重;最后,我国 RISC-Ⅴ 相关企业和科研机构在与 RISC-Ⅴ 国际基金会的合作过程中,虽有合作松散等自身原因,但更因国际话语权缺失,导致尚未能在国际上协同推动有利于我国的技术生态标准。

高性能GPU具有强大的并行计算能力和良好的可编程性,广泛应用于大数据处理,人工智能等领域,是数据中心重要的基础架构设施。放眼全球GPU格局,早已进入了寡头时代。传统的GPU市场中,英伟达、AMD、英特尔几乎霸占了整个市场。国内GPU底层技术空白点较多,IP大多受制于国外厂商,产品前端稳定性不理想,目前又很难在主线中高端电子产品上得到普及化应用,需多年沉淀形成自主IP积累才能具有一定替代性。而在GPGPU领域,几乎是被英伟达一手打造的CUDA生态所垄断。

其他核心基础设施,如SSD、DRAM等同样被三星、海力士、美光等企业占据遥遥领先的优势。

2.2 云系统软件

我国在云系统软件方面严重依赖于开源系统,尽管国内各大云厂商都积极活跃于各大开源社区,但是缺乏核心主导地位,一旦社区变动开源协议或者停止更新维护,那么我们的云服务将受到较大影响。

操作系统,目前云中主流的操作系统包括Linux、Microsoft-Server等,由于微软并为开源其操作系统,因此国内云厂商主攻Linux服务器。目前我国几乎所有自研操作系统都是基于Linux进行开发。但由于核心技术缺失、产业生态薄弱等问题,导致市场认可度低,市场应用少。即使在国家政策大力扶植下,国产操作系统的市场占有率仍不足2%,产业化道路上依旧步履维艰。我国国产操作系统全部采用了开源技术路线,国产操作系统的内核、基础函数库、网络协议、图形库、浏览器引擎等底层开源代码,都是直接拿来使用,并没有做单独开发。但这些底层开源代码受各种开源协议的限制,依然受所在国家法律的约束。如果美国将我国基础软件厂商列入实体清单,或对我国实施全面禁运,我们将无法继续获得这些开源的底层源代码。

云操作系统,是指能管理和驱动云平台上海量服务器、存储、网络等硬件资源,为云应用软件提供统一、标准接口,并可以管理海量计算任务和实施资源调配的基础管理平台。然而无论是基于VM的OpenStack还是基于容器的Kubernates,都是由美国主导研发。我国的云计算软件系统一直在跟进国外的先进技术,缺乏自己的开创性的设计。

在云计算的核心虚拟化技术层面,我们依然面临类似的问题,无论是广泛运用的Xen、KVM等传统虚拟机技术,还是Container、LightVM、Unikernel等轻量级虚拟化技术,都是由国外技术公司推进,而我们在其基础之上做国产化,始终无法发引领核心技术的发展。