Laxcus集群操作系统-智能时代的信息基础设施

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作者:LAXCUS集群操作系统

在3有17日，由工信部信息通信研究院举办的“2021算网融合产业发展论坛暨CCSA TC610 WG4技术年会”上，Laxcus集群操作系统获得“2020年度优秀边缘计算方案”。面对即将到来的智能化时代，我司CFO张颖女士，做了“Laxcus集群操作系统-智能时代的信息基础设施”的主题演讲，为当前的高性能计算、大数据、人工智能、边缘计算、信息安全等处于发展中、亟待解决的工作，提供了一揽子全集成解决方案。

以下是本次主题演讲PPT的详细解读，部分内容略有删减。

Laxcus集群操作系统相当于给智能社会提供了一个信息服务基座，在这个平台上，任何大规模和超大规模的存储、计算、开发、管理工作，Laxcus集群操作系统都可以提供和辅助实现，并且保证足够安全、可靠。

回顾IT产业发展的70多年，从第一台电子计算机算起，我们已经经历了电子管计算机、晶体管计算、大型机、小型机、微机、手机时代。一块CPU集成的晶体管，也从最初几千个发展到现在的几十亿个，性能越来越强，体积却越来越小。与之适配的操作系统，从早期的Unix/DOS到现在的Linux/Windows，代码数量从数千行发展到上亿行，功能越来越丰富。

我们现在来到了智能化社会的边缘，高性能计算、大数据、人工智能、边缘计算，由它们衍生出来的相关产业将无处不在，深深嵌入到我们的生产生活中。实际上，每一次IT技术和产业革新，都给我们带来了“更低的价格、更广阔的市场、更完善的功能、更好的用户体验”。

Laxcus集群操作系统服务于智能社会，它已经整合了智能时代需要的主流基础技术和功能，实现了大量技术创新。Laxcus集群操作系统是由我司完全独立自主设计研发，我司拥有完整的知识产权。

为了节省文章内容和大家阅读时间，我在PPT演讲原稿基础上做了删减，分成“Laxcus是什么”和“技术和规划”两部分来介绍Laxcus集群操作系统。先说说“Laxcus是什么”。

Laxcus是什么？Laxcus是一款基于计算机集群和云环境的大型分布式操作系统，用来处理超大规模的分布存储和分布计算工作。与目前“Android、iOS、Windows、Macintosh、Unix、Linux”这些单机操作系统不同，Laxcus集群操作系统管理着巨量的服务器，借助网络把服务器组织起来，形成巨大的算力，以虚拟化分割的方式，分配给许多用户共享使用。Laxcus集群操作系统管理的集群规模，随服务器数量的不同，提供的算力也是普通服务器的几十倍到几十万倍。Laxcus集群操作系统同时还集成了大数据、人工智能、边缘计算、安全管理等功能模块，整合“云端、边缘端、终端”，实现三位一体协同工作。基于Laxcus集群操作系统运行的分布式应用软件，同样具备“云端、边缘端、终端”的协同运行能力。

Laxcus集群操作系统支持的运行规模，我列举几个设计指标来说明。

1. 集群管理规模：千级

2. 节点管理规模：百万级

3. 数据处理规模：EB级

4. 应用软件运行规模：百万 - 千万级

5. 在线用户数：亿级

6. 支持语言：全球所有语言/语种

Laxcus集群操作系统正在开辟一个全新的市场，任何分布式、大规模、超大规模、高并发、高性能的计算工作，都可以在Laxcus集群操作系统上开发、部署、运行。

CPU方面，Laxcus集群操作系统支持业界所有芯片，包括：MIPS架构的龙芯、ALPHA架构的申威芯片、X86架构的英特尔、AMD、兆芯、海光芯片，ARM架构的飞腾、鲲鹏芯片，以及PowerPC、SPARC芯片。Laxcus集群操作系统还支持不同芯片类型的服务器混合组网，这样能够充分利用现有硬件资源，降低成本，为用户提供混合无差别的存储、计算平台。

Laxcus集群操作系统一套软件解决了云端、边缘端、终端不兼容和隔离状态。Laxcus的云端部分对标计算机集群、云计算、超级计算机这类应用场景，终端面向PC、手机、PDA等设备，边缘端介于终端和云端，通常是提供一些中继或者实时的计算服务，主要部署环境是单体服务器。

Laxcus集群操作系统目前集成和支持的应用层面功能，分别是：虚拟化、安全、大数据、人工智能、应用软件。虚拟化前面讲过，它主要是把一个物理集群分割成许多逻辑的虚拟集群，分配给用户共享使用。目的是提高存储资源和计算资源的复用能力。Laxcus安全管理是全栈式的，覆盖从用户硬盘到服务器硬件所有环节点，保护用户操作每一步安全可控。大数据主要对标Hadoop，除了提供了类似HDFS、Map/Reduce、HBase，Zookeeper、Spark等功能外，也提供数据库的SQL操作，这些功能全部进行了内置处理，开发者和用户只需要调用API或者系统命令即可实现。相比Hadoop模组化的设计，Laxcus集成内置的改进能够极大减少用户开发和使用大数据的难度。人工智能采用自研的DFL3模型，这是一个小样本深度学习、自监督学习、残差卷积网络的混合体。它是源自DFL1和DFL2，DFL1和DFL2解决的是Laxcus集群的智能管理问题，DFL3是在它们基础上进一步放大，目标是为用户提供一个可以在云端、边缘端运行的通用化机器大脑。DFL3借鉴了脉动处理理念，把数据和规则分开处理，彼此独立又能够相互映射，利用数据和数据行为学习各种规则。规则本身是逻辑和算术计算的组合，具备自主学习、自主迭代、自我升级的特性，通过对各种外界行为的分析，持续演进，找到最佳路径。DFL3目前仍然在发展中，未来也将API化，用户只需要调用相关接口，结合Laxcus集群操作提供的巨大算力和分布应用平台，就可以轻松构建各种AI应用工作。

有了虚拟化、安全、大数据、人工智能做为基础，分布式应用软件的角色就被定位为计算机集群和用户的交互界面。分布式应用软件是系统提供API，由开发者开发，被用户操作使用，在终端、边缘端，以及虚拟化分配后的云端空间里运行，接受安全模型的监督管理，调用大数据和人工智能接口，进行各种分布式的存储、计算工作，最后以可视化或者其他形式展示提供给用户。

通过上面介绍，各位肯定已经明白，Laxcus集群操作系统本身是一个一体化的大型分布式处理平台，它把“云端、边缘端、终端”整合到一起，在上面集成了“虚拟化、安全、大数据、人工智能、分布式应用软件”。这种全方位全功能的组合，实际上解决的正是分布处理环境中，一直存在的平台和应用碎片化、软件和框架不兼容、开发成本高昂、使用效率低下，缺乏统一平台和生态支持等问题。在Laxcus集群操作系统之前，这些情况一直长期存在。随着Laxcus生态的发展，这些情况将会慢慢消失。

第二部分，我们来谈谈Laxcus集群操作系统使用的技术和未来发展规划。

先说一下，Laxcus集群操作系统非常庞大，采用自顶向下的体系结构设计，涉及大量基础技术领域，如果要完全说清楚，是需要一本书的篇幅，所以这里只能做个大概介绍。如果按照结构模块来划分，可以分成“松耦合架构、虚拟化、多模通信网络、分布资源管理、分布存储、分布计算、流计算、分布锁、数据库、冗灾冗余、日志服务、安全管理模型、集群智能模型、应用容器、应用运行环境、语言模型、人机交互、边缘计算、终端服务、分布编程接口DSDK”等模块。若按照软件分层的方法来划分，Laxcus集群操作系统大致分成六个层面：“基础层、分布层、管理层、公共设施层、虚拟化层、应用层”，每个层面有不同的模块，同时有些模块是跨层面的存在。

不论从哪种角度来解释，Laxcus集群操作系统基本涵盖了分布体系所有主要功能。

这是Laxcus集群的拓扑结构。每个Laxcus集群运行环境，都是由一个主控集群和任意数个子域集群组成的多域并行集群，所有子域集群接受主控集群管理。在联网状态下，Laxcus集群可以跨网段跨地域存在。每组集群由不同类型的节点组成，随业务需求的不同，可以通过增加节点的方式任意组合扩展。节点是Laxcus集群的基本单元，它向所属集群提供一项或者几项服务。若按照功能分类，节点分为管理节点、工作节点、网关节点、运维节点、用户节点。因为一体化全栈设计的缘故，使得Laxcus集群与目前的所有集群，包括Hadoop集群很不一样。这些特点也促使Laxcus集群具有足够的冗余冗灾能力，保证集群规模的扩展能力足够强大，容纳的用户和运行的应用软件足够多，而运维管理相对简单。

Laxcus集群操作系统为用户提供了原生安全设计，贯穿系统所有环节。如果按照网络环境划分，Laxcus集群操作系统把集群分成内外两个网络，内网由管理员掌握，不允许用户直接使用。外网归用户所有，需要通过网关节点与集群内网节点进行联系，执行分布处理工作。用户发向集群内网的所有操作，都会受到途经节点的监管和识别，这个过程涉及网络通信、密码、IO、沙箱、权限等多道关口。每项操作都会受到绵密的安全监控，保护用户操作每一步安全可控。

Laxcus集群操作系统可能是目前大型分布式系统软件中，安全检查最严格的软件。

再单独说说分布式应用软件。Laxcus集群操作系统提供了一套分布编程工具包（DSK），辅助用户开发基于Laxcus的分布式应用软件。这套工具包简化了用户开发工作，屏蔽底层分布处理过程，同时提供无缝衔接大数据、人工智能的能力，可以安全和透明地访问集群分布资源。编写Laxcus分布式应用软件与其它系统平台上的开发工作无异，开发过程需要注意遵循集群开发规则即可。

最后向各位介绍一下Laxcus集群操作系统的市场运作。目前我们正在与诸多合作伙伴一起，建立Laxcus应用生态。合作伙伴来自许多领域，硬件方面有CPU生成商、服务器厂商、云服务商，量子设备供应商。软件方面，我们已经聚集了一批应用软件开发者，主要研发面向物联网、超级计算机、云计算、工业互联网等领域的产业型、研究型的应用软件。同时我们还在筹建线上的Laxcus应用软件商店，联合更多开发者，向全社会提供更多更丰富适合各行业各领域使用应用软件。本着共商、共建、共亨的原则，我们一起建设Laxcus应用生态。