Software defined技术杂谈

在技术领域经常能够听到software defined xxx，例如，software defined network, software defined wireless, software defined storage, software defined data center, software defined instrument, software define infrastructure等。为何会存在这么多的software defined流派，难道这个世界是大同的？

当我在做测试测量仪器的时候，这个领域最火爆的名词就是software defined instrument，软件定义仪器。这个名词的发明者是NI。美国的国家仪器公司创造了虚拟仪器，研制了庞大的模块化仪器硬件库以及简单实用、并且强大的Labview软件。在Labview软件以及硬件库的基础上，就可以像搭积木一样定义、重构自己需要的仪器设备，从而实现software defined instrument，也就是街头小巷常说的虚拟仪器。我曾经对这种东西深深着迷，回味至今。软件定义仪器，这对传统的测试测量领域是一种革命，影响极其深远，为什么？这是因为传统测试测量仪器基本都是由硬件、机械装置构成，软件在仪器设备中的影响力极弱。传统仪器的核心基本都在于弱信号检测电路、大功率发生驱动电路和精密机械装置。而software defined instrument颠覆了这种模式，使得软件在仪器中占据主导地位，这是为什么？软件定义仪器的革命不仅在形式上使得软件成为主导，例如，软件担当着复杂数据处理的任务，强有力的信号显示能力。更为重要的是数字信号处理技术在测试测量领域占据了主导地位，而数字信号处理都是在用软件的方式实现。有了强有力的数字信号处理技术之后，很多测试测量仪器模型发生了改变，测试测量方法也发生了改变，基本硬件变成了激励信号输出模块以及数据采集模块，其他的都可以采用计算机软件来完成。在相同硬件平台的基础上，采用不同的信号处理方法/软件，就变成了不同的仪器。因此，software defined instrument是测试测量领域的革命，其革命的基础是数字信号处理技术的发展。

当我在做通信芯片的时候，这个领域有一个很时髦的名词就是software defined wireless，软件定义无线电（软件无线电）。做过一点通信的人都知道，现代通信的前端处理结构基本都是雷同的。高频无线信号通过天线耦合输入之后，经过带通滤波和信号放大处理，之后进入中频处理单元进行混频处理。混频处理将载波从射频信号中去除，得到中频信号，中频信号再通过QAM之类的调制解调器进行解调处理，得到基带信号。基带信号最后通过模数转换得到数字信号，送入基带处理器。最后进行基带处理器的协议处理，得到接收数据。从这个过程来看，从射频直到基带信号，全是模拟的，全部需要硬件的方式进行处理。软件无线电需要解决的问题是由于无线通信的标准太多，一套硬件系统无法满足所有标准的应用需求。所以，如果从射频进来的信号能够直接数字化，那么这是最完美的解决方案，可以采用软件手段将所有标准归一化。但是，在射频端直接数字化难度很大，最大的问题在于射频信号频率很高，很难将其直接数字化。因此，目前的software defined wireless都没有做到射频级，最多也就将中频信号数字化，调制解调采用软件的方式完成。在软件定义无线电的想法中，其最大的技术驱动力也在于数字信号处理，难点在于宽频带模数数模转换硬件。

当我在做存储的时候，近两年这个领域有一系列非常响亮的名词是software defined storage, software defined infrastructure, software defined data center。这几个名词意思不同，最主要的区别在于涵盖的范围大小不同。Software defined storage是存储层面上的概念，software defined infrastructure是基础平台上的概念，而software defined data center是数据中心层面的宏伟蓝图。虽然这几个概念差别很大，但是本质上是相同的。剥掉华丽的外衣，里面的内涵是相同的。他们本质上都强调封装、简化管理。在此重点谈一下Software defined storage。这个概念的提出最主要是解决来自不同厂商设备集成在一起，又难于管理的一个问题。不同厂商的设备有不同的接口，管理起来异常的复杂，针对这个问题有人提出何不提供一套通用的接口，封装所有厂商设备的接口呢？由此，软件定义存储就产生了。EMC的VIPR就是这么一个产品。他的好处是显然的，简化了管理。通过VIPR，客户提出需求，就可以得到自己的存储资源，也许这个存储资源来自于VMAX，也许来自于VNX，这些都对用户透明，用户只知道自己从一个资源池中得到了存储。Software defined storage就这么简单。相对于software defined instrument和software defined wireless，software defined storage没有技术推动力。所以，我不认为这是一种革命，这是一种资源整合。当然，software defined storage还有其他版本，VIPR不涉及数据通路，其他版本会涉及到数据通路，这样的话在技术复杂度上会有很大提升。相当于把EMC的VPLEX也融合在了software defined storage中。

在其他技术领域，例如在网络也有software defined network。个人认为这个和software defined storage是类似的。在计算机领域，有一个东西是万能的，那就是虚拟化。也就是对一个对象进行抽象之后，形成新的一层，就会新的灵活性，从而达到解决问题的目的。在计算机领域的Software defined xxx，都是遵循这个准则，这是和其他领域的最大不同之处。

技术存在着相通性，无论在硬件领域还是在软件领域，当遇到庞杂问题的时候，都想将其归一化，这种归一化就是software defined技术手段。但是，挖掘技术背后的思想和推动力，每个技术领域还是有自己与众不同的独到之处。