全球首創(chuàng)「分層分類」理論！統(tǒng)信UOS探索下一代操作系統(tǒng)開發(fā)基礎(chǔ)

　　2022年7月，統(tǒng)信軟件在繼承自由開放的開源精神基礎(chǔ)之上，結(jié)合當(dāng)前操作系統(tǒng)軟硬件產(chǎn)業(yè)鏈的現(xiàn)狀，首次提出了「分層分類」的開源技術(shù)路線。

　　時隔一年，統(tǒng)信軟件自研的分層分類算法取得初步成果，并已應(yīng)用于統(tǒng)信UOS服務(wù)器版和統(tǒng)信UOS云原生版等多個產(chǎn)品。

　　「分層分類」新思路，使得大家能摒棄細(xì)節(jié)，把握大局與關(guān)注核心問題，也能凝聚共識，為下一代操作系統(tǒng)的開發(fā)奠定堅(jiān)實(shí)的理論與技術(shù)基礎(chǔ)。

　　第一

　　統(tǒng)信UOS的分層分類方案

　　「分層分類」體系架構(gòu)的核心思想是“垂直分層、水平分類、數(shù)據(jù)驅(qū)動、算法先行”。

　　在IT領(lǐng)域中，將軟件包的關(guān)系結(jié)構(gòu)化，可以有效“加速”系統(tǒng)構(gòu)建和維護(hù)。

　　例如，可以由軟件包的構(gòu)成和位置確定其承上啟下的作用，從而判斷更換軟件包的代價(jià)，進(jìn)而為業(yè)務(wù)場景和生產(chǎn)環(huán)境的平滑遷移與升級提供有力的依據(jù)。

　　分層方案

　　根據(jù)軟件包依賴關(guān)系進(jìn)行層級劃分，每層定義了各自的功能范圍，并向上層提供相應(yīng)的接口：

　　內(nèi)核層：包含操作系統(tǒng)內(nèi)核和驅(qū)動程序，向下屏蔽了硬件差異。

　　核心層：對操作系統(tǒng)啟動運(yùn)行和使用起關(guān)鍵作用的核心軟件。

　　系統(tǒng)層：擴(kuò)展內(nèi)核層、核心層功能服務(wù)，為客戶和應(yīng)用提供數(shù)據(jù)和服務(wù)的軟件。

　　應(yīng)用層：供客戶和應(yīng)用使用的各類通用軟件(與各類應(yīng)用場景有交集)。

　　分類方案

　　分三個維度，即形態(tài)、功能和場景：

　　形態(tài)：根據(jù)軟件包中的文件及其描述信息，將其分為庫、工具和服務(wù)。

　　功能：主要根據(jù)軟件包的描述信息，挖掘出其中的功能。

　　場景：以用戶的實(shí)際使用場景為依據(jù)，并根據(jù)這些場景的典型應(yīng)用及其依賴關(guān)系，進(jìn)行歸并。

　　第二

　　千挑萬選的BERT模型

　　首次提出「分層分類」技術(shù)路線后，我們做過很多嘗試：將軟件包的依賴關(guān)系組成圖后，對圖進(jìn)行切割或矢量錨點(diǎn)定位;使用NLP算法的BERT模型，根據(jù)軟件包依賴關(guān)系進(jìn)行分割……

　　最終，我們選擇了BERT模型方案。

　　BERT模型是由Google提出的自編碼語言模型，思想是計(jì)算出每個句子中每個token與其他token的關(guān)系向量，然后對關(guān)系向量進(jìn)行正則化，最終得到分類概率。

　　第三

　　統(tǒng)信UOS的分層與分類算法

　　分層算法是根據(jù)軟件包的描述信息及其上下依賴關(guān)系的描述信息進(jìn)行分層。

　　上下依賴關(guān)系分為上層依賴和下層依賴，上層依賴即其他軟件包依賴該軟件包，下層依賴即該軟件包依賴其他軟件包。

　　分類算法，則是根據(jù)軟件包的描述信息進(jìn)行分類。

　　統(tǒng)信UOS服務(wù)器版汲取國內(nèi)外主流社區(qū)技術(shù)棧優(yōu)勢，融入「分層分類」的理論和實(shí)踐優(yōu)勢，深入技術(shù)底層結(jié)合國內(nèi)外設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范以及各類用戶業(yè)務(wù)應(yīng)用需求，積極開展技術(shù)創(chuàng)新，全面支持國內(nèi)外主流CPU架構(gòu)和處理器廠商，在各種應(yīng)用環(huán)境中，滿足強(qiáng)安全、高穩(wěn)定、高性能、易維護(hù)以及泛兼容等要求，是一款構(gòu)建信息化設(shè)施環(huán)境的基礎(chǔ)軟件產(chǎn)品：

　　強(qiáng)安全：

　　等保四級GB/T 20272-2019認(rèn)證

　　商密二級GM/T 0028認(rèn)證

　　全棧生態(tài)鏈支持國密

　　國際知名安全社區(qū)OpenSCAP官方首批支持的中國操作系統(tǒng)

　　21天推送一次補(bǔ)丁更新，每周進(jìn)行漏洞修復(fù)推送

　　高穩(wěn)定：

　　穩(wěn)定版 Linux 4.19&5.10雙內(nèi)核

　　熱補(bǔ)丁升級機(jī)制

　　LTP 7*24小時測試用例通過率超98%

　　長時高負(fù)荷運(yùn)行，卸荷后60秒內(nèi)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)及各應(yīng)用流暢運(yùn)行

　　高性能：

　　內(nèi)存拷貝頁技術(shù)，拷貝性能提升超70%，滿并發(fā)優(yōu)化提升10%

　　多種自研性能優(yōu)化成果：文件讀寫性能提升4%、調(diào)度延遲減少10%、多并發(fā)鎖競爭場景性能提升5%……

　　相比同類產(chǎn)品，UnixBench等測試全面領(lǐng)先

　　易維護(hù)：

　　提供自研統(tǒng)信有易服務(wù)器遷移軟件

　　提供自研統(tǒng)信有幄自動化運(yùn)維工具

　　提供面向場景的AI系統(tǒng)調(diào)優(yōu)能力

　　泛兼容：

　　歷史版本兼容性>98%，提供平滑升級方案

　　組件模塊化設(shè)計(jì)，為用戶最大限度解決底層依賴問題

　　全面通過整機(jī)適配兼容性測試(多種不同型號的整機(jī))

　　統(tǒng)信軟件服務(wù)器操作系統(tǒng)與云計(jì)算產(chǎn)線總經(jīng)理孟杰表示，統(tǒng)信UOS的分層分類研究成果已廣泛應(yīng)用于多產(chǎn)品、多領(lǐng)域，可以更好地協(xié)調(diào)產(chǎn)業(yè)/團(tuán)隊(duì)分工、明確研發(fā)方向、維護(hù)關(guān)鍵軟件、共建共享共治開源新生態(tài)。未來，我們將繼續(xù)深耕技術(shù)方案和架構(gòu)，助力中國開源操作系統(tǒng)角逐世界舞臺。