杨学山:应用的性能需求与技术架构变革

2020-07-28 16:18:35

来源:CIO时代网

2020年7月25日,由CIO时代学院主办,CIO时代APP承办的“2020中国信息技术应用创新网络展览会”如期举行。北京大学兼职教授、工业和信息化部原副部长杨学山发表题为“应用的性能需求与技术架构变革”的主题演讲,他主要从需求的性能天花板、需求与性能关系的演进过程、新架构技术发展的主要因素、创新模式的思考等方面展开论述。以下为演讲实录:
尊敬的倪院士,各位线上的领导嘉宾朋友们,大家上午好。十分高兴有机会用这样的方式参加运本次活动。根据会议的安排,我就应用的性能需求和架构的变革课题,谈一点我的想法与大家分享。今天报告一共6点,其中前面三点主要是讲需求、性能、需求和性能的关系。紧接着两点讲,相同的性能是可以有不同的架构来实现的。 最后讲一下在这种变革下,创新模式的新的特点。讲这样的6点,那么重心是在第一部分,就需求和性能究竟是什么样的关系?或者说我们的需求正在面临什么样的变革?

第一点是说信创也好,其他领域的应用也好,大量的应用需求,它的性能已经天花板,不是说将要到达天花板,而是已经到了天花板,我的体会是很深的。15年离开工作岗位,自己买了一个新的计算机,15年的时候已经不是最新的,是之前几年的机器,结果到今年键盘上一个键坏了,我也不修,又买了一个机器,这个机器只有2200块,结果发现我在使用的过程中,它的CPU的使用基本上就在20%左右,我怎么用也没到过30%的使用,而我的手机现在是mate10,是17年的款式,已经快三年,我想我再用两年三年,它的性能我能用它百分之十几的性能就不错了,20%的性能想都不用想。
我们想想我们政务领域的一个一个的系统,这个事物本身他要的性能就是那么多,而我们实际上在项目的设计招标中,大大的放大了需求。实际上需求、应用和性能之间的关系,随着技术的快速进展,关系是在持续的变化之中,而性能越来越多的应用,为什么?第一人的认知能力对信息处理的极限,第二个对象系统本身性能的需求,第三是经济性和可靠性的要求。所以这三个结合起来说,实际上我们的需求大部分已经触及天花板,实际上,芯片市场是十代同堂,而且十代同堂的状态会持续下去,不是说新的先进的芯片进来,100纳米的就不要了,不存在这样的问题。100纳米的依然在用,会很长时间继续用。一个应用环境下,传输性能需求差别8个数量级甚至更多,也就是说从不到100个字节一秒钟,我们很多应用传输只要不到100个字节, 100个字节足以满足很多应用,随着以后的发展,可能会有10个数量级的差异,这也是长期存在,不是说越多越好,没有意义,因为有的应用只需要那么多,就这样的数量级。 所以性能促进天花板是一个客观的事实,而且一天比一天多。我几十年来一直在做一件事情,就是IT,从79年第一次使用计算机一直到上世纪末本世纪初,基本上我们的应用是随着技术走,一个新技术出来以后,替代以后我们必须用它,为什么?因为原来的技术对于满足应用的需求不够,不能满足。所以一直到本世纪初长达几十年,性能决定一切,围绕技术,最先进的技术出来就得淘汰掉。 操作系统是这样,数据库是这样,网络系统是这样。因为那个时候性能不能满足我们的需求。但是到进入新世纪以后,慢慢在变化,而变化比较显著的应该是在05,10以后,这个变化就清晰了。 其实我们今天很多桌面应用用05年的技术是可以实现的。所以大体上我是界定在差不多05年前后,需求和性能要平衡了,不再是一来新的技术,就把旧的技术换掉。
然后从平衡的阶段再往后走,因为技术不断的发展,人的认知和对象系统本身的性能,本身这件事情要处理的东西,决定了它的天花板。所以需求对性能要求的天花板在逐渐的增加。也就是说到今天再往后还会有一些应用,它需要新的技术,尤其是在感知数据处理的领域,还需要用更好的技术来支撑它。所以是这样的一个发展的关系。
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那么为什么出现性能常常超过实际的需求?这个有很多理由。首先我们对技术路径有着很强的依赖,所以我们总想沿着路往前走就行。不想改变,路径依赖,这是使得我们不愿意对性能本身做调整,同时我们汇集起来的需求,由于路径和技术至上两个东西的推动,使得我们经常不是真实的需求,而放大了真实的需求。还有一个攀比心理。然后是约束不够严,约束机制不刚性。技术、路径、攀比三者的力量,比约束的力量要强大。所以这就是为什么我们常常出现看到的招标比实际的需求的性能要高。
同样的需求,是可以用不同的技术架构实现。
比如互联网公司处理量的需求,事物的逻辑观点,和我们很多金融企业的应用系统,不能说谁更复杂,谁更多一些,但显然互联网公司的架构比传统领域的(比如说银行)的重大的应用,显然架构是不一样的,那么为什么架构会不一样,或者架构会怎么走呢?我们说需求,用不同的技术架构实现,那么它的架构路径思考方式是有很多的,比如沿既有的架构扩充,这是懒人做法。
第二是轻结构转向重架构。这样的有吗?很少,但是还有。因为在各种各样的集中的时候,我们会先假定我集中起来以后,就需要有更强大的服务器,更强大的集中处理能力,所以会有轻架构向重架构转化的这种可能,然后更多的重架构转向轻架构。
当然集中不等于重架构,重架构一样可以有轻架构,互联网公司是集中的,但它用的是轻架构,所以我们更多的将重架构向轻架构转换,这是从技术的角度看。
其实不仅如此,我们还可以从业务本身去看,也就是说我们通过调整业务流程的路径,使得业务流程中连接比较松的关系,从合在一起变成拆开。
其实一个最简单的例子是,比如有大量的客户大量的数据一起来,有写的操作和有读的操作的流程,我把他切分,对重架构的依赖马上就减下来,是大幅度的减轻。其实我们的很多事物,比如说银行事物本来就是高度并行的,也就在写的时候完全可以高度并行的。为什么非要你来一起?是没有必要的。
把义务路径之间的关系解构。也就是实际上你要集中,要高性能,你就把这样的流程的逻辑和业务之间的逻辑拉到一起,你要走向轻型的并发的,你走你就把它解构,而通过后面的方式再重组出来。那就架构就不一样了。所以我们说IT的技术架构,同样的细节可以用不同的架构,有着不同的路径,
为什么要这样做?有三个观念,一是有利于应用。第二是性价比,第三是可靠。所以我们看互联网公司的新架构,同时考虑了这三个因素来做轻架构。架构可以重构,但是其中涉及处理的产品、连接的产品,数据的产品、分析的产品、流程的产品,是由一个个技术产品技术要素构成的。所以要实现新的架构不容易。
我深有体会,2011年,当我们政府的办公系统,用新的架构合在一起运转的时候,第一次结果不能运转。所以架构的调整是不容易的。他里边的一个个要素都要经过创新、完善优化协同,才能实现。所以从高层看,我们要打破两个依赖,一个是认知路径依赖,一个是技术路径的依赖,在我们实际的场景中,表现不太一样,然后我们要实现三个要素(产品、技术能力、应用)正循环。
也就是说新架构和构成新架构的的产品要素,技术能力,以及具体的产品性能和应用之间,要形成一个正循环,在初始前提下,在应用的环境中,通过正循环实现不断的提升。是三方共同提升,我们这个环节中有一个断裂出来,我们这件事情就做不下去。为什么这样说?也就是说我们对面向应用的产品技术要素的产品,我们需要有新的思路,我们需要有深的思路。
 
吴军的浪潮之巅,大概我们很多人都看过,尤其是IT领域的人,在里边介绍了很多企业比如SAP, Google、Facebook这样一些企业的成功案例。
在这里边我用了7个领域:芯片、操作系统、数据库、重要的应用和搜索软件、社交软件、苹果的设备和应用模式连接在一起的这样的产品。
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先说芯片, Intel差不多就行。 我说我离开工作岗位以后,我买了第一个计算机,买了之后我就再也没上过网,一直是单机工作,然后过几天就会发现一开机芯片要求联网,为什么芯片要求联网?我们很多人就想到了是安全问题,其实我可以告诉你,不是安全, 是Intel要通过网络来收集这台计算机上对芯片应用的数据是去干什么?是为他的芯片的完善提供真实的场景。 所以英特尔的芯片是在初始架构之下建立了如何收集用户场景信息。如何在这个架构上构造可扩充的这样的平台,来实现了持续完善。所以在X86的芯片里是有小程序,因为原来的架构已经不能包容使用的各种场景的对性能调整的需求,所以他通过用内置的小程序来实现优化。其实微软的操作系统,大家都很理解,它就是用我们用户的使用经验,来持续改善。其他的也是如此。
在这里边有好多因素,其中有三个关键的要素,第一个要素是一个团队,团队要能够有初始的技术路线,然后要有一个好的商业模式,是要为那两个关键要素负责的,不要以为它是为我们使用用的,是为他那两个要素服务的。要有完善优化的根据使用场景来完善优化的方法工具。
好,接下来 我们通过这样的方式提供技术产品服务,努力的垄断市场。为什么要垄断市场?是因为他在第三个地方回馈的利润和提供场景的知识和事实,他这两个东西比竞争对手要强。所以这三者之间是如此紧紧相扣,这三个环节缺一个都不行,所以创新模式,我们必须重新思考,好,报告就到这儿结束,谢谢大家。





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