大眾網記者 李兆輝
中國國家互聯(lián)網應急中心的數(shù)據(jù)顯示，2013年3月3月19日至5月18日，來自美國的網絡攻擊直接控制了我國境內約118萬臺主機和1754個網站，造成的攻擊約1.7萬次。而目前，我國銀行業(yè)務數(shù)據(jù)庫、大型證券交易系統(tǒng)、電信綜合計費與運營支持系統(tǒng)、民航進出港系統(tǒng)完全依賴國外主機，我國的機密數(shù)據(jù)，將面臨隨時被竊取的可能，核心系統(tǒng)面臨隨時被摧毀的可能。只有有了自主的主機，國家信息系統(tǒng)核心命脈才能握在自己的手中。
2008年12月，為破解我國關鍵性應用主機缺位的困局，國家將其列為戰(zhàn)略必爭的重大項目，科技部“十一五”“863計劃”正是一項高端容錯計算機項目，選擇浪潮來承擔。460人、45個月、7.5億元投入、100多項技術創(chuàng)新和改造，2011年8月終于研發(fā)成功，中國成為繼美日之后第3個有能力研制32路高端容錯計算機的國家。目前，天梭K1已經在12個行業(yè)全部實現(xiàn)了應用，占據(jù)了12%的市場份額。
浪潮天梭K1高端容錯計算機獲2014年度國家科技進步一等獎，浪潮集團首席科學家王恩東上臺領獎。
浪潮首席科學家王恩東介紹獲得國家科技進步獎一等獎的“天梭K1”系統(tǒng)。大眾網記者 李兆輝 攝
“天梭K1”系統(tǒng)研制成功共獲得100多項國家專利。大眾網記者 李兆輝 攝
1月9日，2014年國家科學技術獎勵大會在人民大會堂舉行，國家主席習近平、國務院總理李克強等領導同志出席大會并為獲獎代表頒獎。大會宣布了國家科技進步獎等5個科技類最高榮譽的獎項歸屬，超深層生物礁大氣田勘探、高端容錯計算機、H1N1大流行防控技術等一批對國家長期科技發(fā)展和社會經濟全局具有重要意義的創(chuàng)新成果分別被授予國家科技進步一等獎。
浪潮首席科學家王恩東上臺領獎，并在接受大眾網記者采訪時介紹，“高端容錯計算機系統(tǒng)關鍵技術與應用”項目由浪潮集團完成，項目成果為天梭K1系統(tǒng)，這是近年來計算機領域獲得第一個國家科技大獎。天梭K1系統(tǒng)是中國第一臺高端容錯計算機，最大可擴展32顆處理器，每分鐘能夠完成幾百萬次聯(lián)機事務處理，可用性達到99.9994%。它可以實現(xiàn)對我國既有軟硬件設備的兼容，制定周密的“遷移”解決方案，實現(xiàn)對國外信息系統(tǒng)的替代或遷移。
為何最高獎是“天梭K1”高端主機？
浪潮第一臺天梭K1系統(tǒng)至今已不間斷運行了4年
高端容錯計算機是專門承擔關鍵應用系統(tǒng)的系統(tǒng)平臺，一旦出現(xiàn)停機事故，將會嚴重傷害客戶業(yè)務，甚至在社會經濟層面造成影響。所以，高端容錯計算機的最基本的應用需求是：能夠提供99.999%的高可用性，可以7*24小時不間斷運行。
王恩東說，天梭K1也必須對各類故障、隱患以及外部不利因素都要做充分的考慮，從可用性的角度看，研制高端容錯計算機就像用積木來搭一個摩天大廈，必須開發(fā)一套完整的容錯技術來消除每個可能出現(xiàn)的問題，保證系統(tǒng)運行的連續(xù)性。
“破解核心技術是浪潮遇到的第一個難題，那就是如何讓天梭K1系統(tǒng)處理器數(shù)量超過8顆。關鍵應用主機不僅可以通過處理器升級來獲得性能提升，還可以通過增加處理器數(shù)量來提高性能，但是當處理器數(shù)量超過8顆，就會碰到“內存墻”的問題�！袄顺奔瘓F首席科學家王恩東介紹，隨著處理器數(shù)量的增加，處理器間的通訊強度會呈指數(shù)形式增加，甚至是失控。此外，通訊對處理器的消耗是十分驚人的，如果采用一般的處理器協(xié)同技術，當處理器數(shù)量超過8顆以后，大量的處理器資源都被通訊占用，繼續(xù)增加處理器數(shù)量時，性能提高就會十分有限，其直接的技術表現(xiàn)就是處理器讀取內存數(shù)據(jù)延時過長。
而“天梭K1”有32顆處理器、256個內存插槽，已經遠遠超過了初始的技術瓶頸，破解“天梭k1”面臨的“內存墻”問題，這是業(yè)界幾十年來一直難以破解的難題，全球具有該項技術開發(fā)能力的公司不到5家。
此外，操作系統(tǒng)是硬件資源的管理者，是實現(xiàn)高端容錯計算機系統(tǒng)功能、保證系統(tǒng)性能和可用性的關鍵子系統(tǒng)。高端容錯計算機需要專配的操作系統(tǒng)，無論是性能、可靠性還是安全性，普通操作系統(tǒng)不能滿足高端容錯計算機的技術需求。
王恩東告訴大眾網記者，浪潮還研制成功中國第一款Unix 操作系統(tǒng)K-UX，在研制過程中浪潮開發(fā)3200 余項Unix 特性，成功通過The Open Group Unix 03 國際標準認證60000余項測試，并對該標準提出七項修改，全部被納入新的測試標準。通過UNIX 03認證，意味著K-UNIX進入了關鍵應用軟件俱樂部。
浪潮最終創(chuàng)建了多層次冗余與故障管理容錯系統(tǒng)模型，天梭K1在芯片、模塊、固件、操作系統(tǒng)、業(yè)務應用層面全面采用冗余設計以杜絕單點故障，采用故障診斷、隔離和恢復的全流程自動處理技術，系統(tǒng)可自我修復，整體可用度超過99.9994%，而且天梭K1的容錯技術經受住了實際應用的檢驗，第一臺應用的天梭K1系統(tǒng)迄今為止已經連續(xù)運行了1500多天，十分穩(wěn)定。
“天梭K1”離我們有多遠？
“天梭K1”已應用到12個民生和國家關鍵行業(yè)，占據(jù)12%市場份額
“天梭K1”高端主機主要應用于金融、電信、電力、交通等國家關鍵行業(yè)信息系統(tǒng)。而在中國，大型商業(yè)銀行每天處理5億筆交易，人們在ATM機、柜臺、網上銀行的每個操作都會經過終端、區(qū)域數(shù)據(jù)中心、全國數(shù)據(jù)中心，逐層匯聚到主機，進行數(shù)據(jù)抽取、查詢、修改和保存等實時處理。每一天，144億個電話和短信，2400萬筆證券交易、87萬旅客進出港、137億千瓦時的電力輸送、海量數(shù)據(jù)和實時信息服務的背后，主機系統(tǒng)正擔負著國家關鍵性基礎設施信息系統(tǒng)的心臟。
王恩東介紹，雖然高端容錯計算機的研發(fā)十分困難，但是后期的應用推廣會更困難，高端容錯計算機需要與相應的軟硬件配套才能實現(xiàn)應用。主流的配套軟硬件廠商以及壟斷中國市場的高端容錯計算機廠商均為美國企業(yè)，他們結成了穩(wěn)固的利益聯(lián)盟，對于國產企業(yè)十分抵制。另一方面，高端容錯計算機技術都是封閉的，高端容錯計算機都承擔著關鍵業(yè)務，更換的風險很大，所以用戶應用的積極性也不會很高。
“一定要讓用戶從研發(fā)階段就參與進來，而且要請最典型的用戶�！蓖醵鳀|說，浪潮“天梭K1”的市場應用首選的是中國建設銀行，因為金融是高端容錯計算機最大的市場，也是應用需求最苛刻的行業(yè)，用戶的全程參與會讓天梭K1系統(tǒng)與用戶的應用更貼合。
據(jù)了解，新疆建設銀行有300多臺套服務器及存儲設備，管理類軟件、基本系統(tǒng)類軟件近20款，浪潮和新疆建行雙方的專家進行了大量的測試驗證工作，來實現(xiàn)天梭K1對既有軟硬件設備的兼容，制定了周密的“遷移”解決方案和后備應急方案。終于在2011年8月，中間業(yè)務系統(tǒng)遷移完成，取代了IBM進口小型機。3年多以來，天梭K1運行穩(wěn)定，承擔的新疆建行生產業(yè)務系統(tǒng)，已覆蓋全省14個二級分行、近200個營業(yè)網點、3300多個柜員、2萬多臺自助和電子設備，包括網上銀行、電話銀行等電子銀行業(yè)務。
據(jù)統(tǒng)計，“天梭K1”目前已經在12個行業(yè)全部實現(xiàn)了應用，占據(jù)了12%的市場份額。
“國外廠商都是利益導向，如果沒有話語權，他們根本不會同浪潮合作。”王恩東回憶說，在產品研發(fā)之初，浪潮就不斷去找國外廠商談合作，都吃了閉門羹，對方要么提出浪潮不可能接受的條件，例如要浪潮先行支付幾千萬的軟件開發(fā)費用，要么來一個“拖”字訣，表示可以支持，但是軟件開發(fā)測試需要時間，最長3年。
2014年，浪潮逐步打破了多個行業(yè)市場的應用門檻，掌握了相當?shù)氖袌龇蓊~，這時，同國外廠商的合作談判就容易多了，IBM、SAP等企業(yè)相繼向浪潮主動示好，現(xiàn)在天梭K1得到了全球產業(yè)鏈的承認。浪潮將繼續(xù)自主創(chuàng)新，未來的“天梭K1”有望占有30-50%的市場份額。浪潮正在開發(fā)性能更高、可靠性更強的64路系統(tǒng)高端容錯計算機系統(tǒng)，預計2016年可以推向市場，為規(guī)模更大、可靠性要求更高的系統(tǒng)的自主化替代提供技術方案。
為何巨額投資研發(fā)高端主機？
我國118萬臺主機曾在60天內被攻擊5.7萬次
中國國家互聯(lián)網應急中心數(shù)據(jù)顯示，2014年3月19日至5月18日，來自美國的網絡攻擊直接控制了我國境內約118萬臺主機，對1754個網站植入后門造成攻擊約5.7萬次。2013年6月13日根據(jù)斯諾登揭露，“棱鏡”監(jiān)聽計劃只是冰山一角。美國在這15年時間通過“巧言計劃”，掌握了我國關鍵信息設備部署信息，進而繪制出中國信息系統(tǒng)布防圖，再通過“定制入口”，利用后門、漏洞等手段，控制我們的信息設備、竊取核心數(shù)據(jù)、癱瘓業(yè)務系統(tǒng)。
“銀行、電信、證券、保險、電力等在國民經濟和社會運行中具有基礎性作用的關鍵行業(yè)，已經高度依賴行業(yè)的信息化系統(tǒng)，從銀行存取款、打電話、乘坐飛機火車，到電力調度、公共安全保障等一切個人和經濟社會活動都不開行業(yè)信息化系統(tǒng)的支持�！蓖醵鳀|介紹，目前，信息化已經對社會生產生各領域高度滲透，這種趨勢不僅體現(xiàn)在微信、門戶、搜索等人們日常生活中接觸最多的互聯(lián)網服務，更體現(xiàn)在行業(yè)信息化領域。
為此，國家“863計劃”設立了“十一五”期間投資最大的專項“高端容錯計算機系統(tǒng)關鍵技術與應用”，并列入“戰(zhàn)略必爭”項目。浪潮經過4年多時間的科技攻關，研制成功天梭K1高端容錯計算機系統(tǒng)，為中國關鍵數(shù)據(jù)和系統(tǒng)運行在自主平臺上提供了技術方案，也為實現(xiàn)國家信息安全戰(zhàn)略的全面自主可控奠定了基礎。
王恩東說，高端容錯計算機是現(xiàn)代計算機產業(yè)皇冠上的寶石，產業(yè)技術門檻遠高于PC、手機和一般服務器，耗資巨大，風險大，周期長。例如，IBM 針對中低端高端容錯計算機的eX5架構，研制費用就高達8億美元，研制周期長達5年，超出了一般企業(yè)、甚至政府的承受范圍，這是中國主機產業(yè)空白的重要客觀原因。
而且，高端容錯計算機是市場利潤的主體，也是整個軟硬件產業(yè)的核心，中國信息企業(yè)要實現(xiàn)轉型升級，沒有高端容錯計算機技術的支持幾乎是不可能的。IT產業(yè)巨頭都有完善的高端容錯計算機技術，例如IBM的power，HP的superdome等，并且以此為基礎形成了封閉而成熟的技術系統(tǒng)，持續(xù)獲得高額利潤。根據(jù)IBM公布的財報，其高端容錯計算機在2010年-2011年營收分別增長16.4%和8.4%，IBM硬件業(yè)務在產業(yè)利潤日趨攤薄的大形勢下，仍然取得了高達38.5%利潤率。
為何高端主機要實現(xiàn)自主？
中國核心系統(tǒng)和機密數(shù)據(jù)長期在國外平臺上運行
王恩東說，歐美日等發(fā)達國家一直將高端容錯計算機相關技術作為國防戰(zhàn)略技術，對中國實行嚴格的技術封鎖，這使得中國很難通過技術交換、商業(yè)收購等手段獲得該技術。美國相關法律法規(guī)從不同角度嚴格規(guī)定了技術控制的細節(jié)，還主導成立了瓦森納組織來對中國、俄羅斯等進行技術禁運，“瓦森納禁運名單”在計算機類別的第三個條目明確列出了“Control units which directly interconnect the buses or channels of central processing units”，也就是處理器協(xié)同芯片組技術，高端容錯計算機的核心技術。
信息戰(zhàn)爭較量的背后，主機系統(tǒng)成為爭奪的核心。每一天，144億個電話和短信、240萬筆證券交易、87萬旅客進出港、137億千瓦時的電力輸送，海量數(shù)據(jù)和實時信息服務的背后，主機系統(tǒng)正擔負著國家關鍵性基礎設施信息系統(tǒng)的“心臟”。
據(jù)了解，2013年6月23日，中國工商銀行數(shù)據(jù)中心主機系統(tǒng)故障，導致全國多地工行柜臺、ATM、網銀業(yè)務暫停幾個小時，波及北京、上海、廣東、武漢、哈爾濱等多個大中型城市，2.92億個人客戶、400多萬個公司客戶受其影響。
“中國一直沒有自主的高端容錯計算機技術，這一問題導致中國信息安全在核心層面面臨不可控的后門隱患。”作為高效能服務器和存儲技術國家重點實驗室主任、浪潮首席科學家王恩東在接受大眾網記者采訪時介紹，目前，中國高端容錯計算機面臨國外的技術壟斷和國際廠商的市場壟斷，中國的核心系統(tǒng)和機密數(shù)據(jù)長期以來運行在國外的平臺上。
而各個行業(yè)信息化系統(tǒng)中關鍵模塊和核心數(shù)據(jù)處理模塊都運行在“高端容錯計算機”上，比如銀行的儲蓄業(yè)務系統(tǒng)、證券的交易系統(tǒng)和報價系統(tǒng)，電信領域的計費系統(tǒng)，能源領域里的電力調度系統(tǒng)，民航領域的機場進出港系統(tǒng)等，高端容錯計算機一旦出現(xiàn)問題，往往會嚴重傷害用戶的實際業(yè)務，甚至會給社會造成嚴重影響。
在“天梭K1高端容錯計算機”研制成功之前，我國銀行業(yè)務數(shù)據(jù)庫、大型證券交易系統(tǒng)、電信綜合計費與運營支持系統(tǒng)、民航進出港系統(tǒng)完全依賴國外主機，我國的機密數(shù)據(jù)，面臨隨時被竊取的可能，核心系統(tǒng)面臨隨時被摧毀的可能。只有有自主的主機，國家信息系統(tǒng)核心命脈才能握在自己的手中。
大眾網記者從山東省科技廳獲悉，本次獲得國家科學技術獎的山東項目共有28個，其中包括1個國家科技進步獎特等獎，2個國家科技進步獎一等獎，17個國家科技進步獎二等獎，3個國家自然科學獎二等獎，5個國家技術發(fā)明獎二等獎。
1月9日，2014年國家科學技術獎勵大會在人民大會堂舉行，國家主席習近平、國務院總理李克強等領導同志出席大會并為獲獎代表頒獎。大會宣布了國家科技進步獎等5個科技類最高榮譽的獎項歸屬，超深層生物礁大氣田勘探、高端容錯計算機、H1N1大流行防控技術等一批對國家長期科技發(fā)展和社會經濟全局具有重要意義的創(chuàng)新成果分別被授予國家科技進步一等獎。
