中国首台国产主机天梭K1系统问世 打破美日垄断

                
                刚下线的国产主机浪潮天梭K1系统（资料图）
虽然没有硝烟，但信息战的确已在全球打响。2013年，“棱镜门”事件曝光后，如何保障国家信息安全再次引发全球瞩目，而中国在这方面的努力亦从未间断。2008年，科技部设立“十一五”“863”重大专项“高端容错计算机”，直指信息产业的核心——主机。2013年，浪潮集团正式对外发布专项成果——首台国产主机天梭K1，使我国成为继美日之后第三个掌握最新主机技术的国家。随后，国产主机系统产业联盟成立。至此，国产主机完成了从技术突破到产业突破的快速转变，成为国家重大项目产学研用相结合的成功范例，并将成为打赢全球信息战的“利器”。
信息战争：硝烟中尽显主机魅力
相信很多人依然对一年前的“棱镜门”事件记忆犹新。在这次震惊全球的事件中，斯诺登爆出美国政府入侵中国网络至少有4年时间，攻击目标上百个，成功率达75%。中国成为“美国政府网络攻击行动”的最大受害者，国家信息安全形势日益严峻。
说起信息安全，就不得不提到主机。这个广泛应用于银行、电力、金融、能源等国家重要信息系统的核心关键设备，在全球信息战中发挥着至关重要的作用。而中国，直到去年，才拥有了第一台国产主机，从而迈开了信息自主可控战略的关键一步。
信息自主从主机开始
网络银行、电话通信、出行购物……我们每天都在享受着信息技术飞速发展所带来的便利，却很少知晓其背后的“功臣”——主机。从银行的储蓄业务系统、汇兑结算系统和银联信用卡交易结算系统，到能源领域的电力调度系统，再到民航领域的空管系统、机场出港系统，各类电子系统均涉及大规模在线数据处理，而这正是主机的用武之地。
出于保障国家信息安全的需要，各国都在竞相发展自主主机。有一个小常识普通人可能极少知道，即所有的IT产品都存在“后门”。当然，“后门”的存在本身是合法的，有助于修改程序设计中的缺陷。但如果有人蓄意利用“后门”谋求达成非正当目的，尤其是在有政府介入的情况下，将对国家信息安全造成重大威胁。
高效能服务器和存储技术国家重点实验室主任王恩东表示，进口设备在技术上完全不可控，如果产品有“后门”、逻辑陷阱或其他恶意程序，很难被发现和清除。正因如此，美、日等发达国家对于本国行业信息化建设中采用的进口产品一直有严格限制，实现主机设备的自主可控成为保障国家信息安全的基本前提。
有市场、无技术、无产业
中国的主机市场规模并不小。调查显示，2011年中国关键应用主机市场规模达141亿元，并呈稳健增长态势。然而，在天梭K1问世前，中国主机领域一直是“有市场、无技术、无产业”。
国家发展改革委、财政部和原国信办曾联合对我国电子政务重点工程及其设备国产化率进行过检查。结果显示，面向复杂事务处理的中高端服务器国产化率不到10%。同样，对我国金融行业的信息化调查显示，工行、建行、农行等大型金融机构主要信息设备的国产化率仅为1.8%左右，面向复杂业务处理的主机系统则是清一色的国外产品。
虽然美国大量向中国倾销主机，但又严格控制出口高端主机的数量和用途，并对主机核心技术实行严密封锁。据介绍，冷战结束后，超级计算机技术逐渐淡出国际技术禁运名单，而主机技术一直是技术禁运名单的主要条目。甚至在国际禁运之外，美、日等发达国家还制定了一整套的技术控制体系，来保证中国不会获得主机技术。这使得中国的关键行业信息化建设完全受制于人。迈出信息自主可控关键一步
虽然“棱镜门”事件的曝光再次引发对于国家信息安全的关注，但其实我国在信息安全、信息战略方面的规划和布局早已开始。为建立和发展一个强大的自主信息产业群，国家不断加大对“863”计划、科技支撑计划的投入，并出台投资总额达1000亿元的“核高基”项目，以推动国内企事业力量从核心、高端领域取得突破。
以此为背景，科技部“863”计划“高端容错计算机”专项于2008年设立。经过4年多的努力，浪潮集团于2013年1月正式对外发布专项成果——天梭K1系统，从而开启了国家信息化建设核心装备自主可控的新时代。
对于该系统的正式上市，中国工程院院士倪光南评价说：“过去我国关键应用主机全是进口，现在浪潮天梭K1系统填补了这个空白，对保障我国的经济安全、信息网络安全意义重大。”科技部高新司副司长杨咸武亦认为，浪潮天梭K1系统的上市打破了信息化网络核心装备受制于人的局面，对于全面缓解信息战略被动地位具有重要作用。
自主创新：万丈高楼从零开始
参与研发天梭K1的人都知道，当初这个项目的代号叫“K2”。为什么起这样一个名字？王恩东解释说，K2是指乔戈里峰，海拔8611米，是昆仑山脉的主峰，也是世界第二高峰，在国外又被称为K2峰。他意味深长地说，乔戈里峰虽不是最高峰，却是最难攀登的山峰。
而这句话用于描述天梭K1的研发历程，一点也不为过。
一直未被征服的高峰
同为高精尖领域，中国的天河系列超级计算机不断刷新全球TOP500排行榜最高纪录，但一直在主机领域少有建树。原因何在？
发展主机要解决的核心问题是将多颗（通常8～64颗）处理器进行互联和协同，主要涉及两个技术——体系结构和缓存一致性，并最终体现为一个关键部件——处理器协同芯片组。体系结构设计要完成计算系统处理器、内存、I/O（输入/输出）模块之间的互联、调度，类似于组建一支部队，确定不同人员的从属和协作关系。缓存一致性技术则好比一支部队内部的通讯机制，保证主机各模块之间数据的一致性。
完成体系结构与缓存一致性技术的研发设计，仅是画出了天梭K1系统的逻辑蓝图。这张蓝图最终需要变成现实部件——处理器协同芯片组。它是计算机的躯干和灵魂，决定了计算机系统整体扩展性和I/O等关键技术表现。而目前具有芯片组技术实现能力的企业，全球不超过4家。
从“我们能吗”到“我们能”
天梭K1支持32颗处理器，有256个内存插槽、96个I/O插槽，规模和复杂度都数十倍于普通计算机。将如此大规模的单元互联起来，既要保证数据一致，又要将协同开销降到最低，这是计算机领域的世界性难题，也是主机技术的核心所在。
在4年多的时间里，项目组除了要克服人才缺乏、经验不足等困难外，还面临着技术上的孤立无援，甚至是美国等发达国家的阻碍。
王恩东讲述了研发过程中的一个小插曲。商用处理器接口芯片是主机芯片组一个很小的模块，开发时需要参考美国处理器产品的通讯协议等公开技术文档。然而，2010年天河1A登上全球超级计算机TOP500榜首，引发了美国总统奥巴马的中国计算机威胁论。之后没多久，美国厂商就收回全部技术文档。
没有基本的技术支持，走在一条前人没有走过的路上，“我们能吗”这个疑问一直萦绕在项目组成员心中。当按照芯片组理论搭建的原型机点亮时，项目组成员沸腾了。王恩东回忆说，那时我们知道路走对了，剩下的仅是距离问题。“知道天梭K1一定能成功，项目组所有成员一下子有了信心。”
信息化土壤里播下国产主机种子
最终，浪潮设计完成了“双翼可扩展多处理器紧耦合共享存储器体系结构”，并成功申请全球专利，成为中国在主机核心技术领域的第一项全球专利。随后，研发人员设计出中国第一款大规模处理器协同芯片组，为天梭K1系统强劲的性能表现奠定了基础。他们还继IBM之后，在全球第二个实现超大尺寸高端电路板的加工和稳定量产。
2013年1月，天梭K1系统在新疆建设银行稳定运行两年多后，浪潮集团正式将其对外发布。至此，460名工程师的4年技术攻关告一段落，中国成为全球第三个掌握最新主机核心技术的国家。其间，浪潮集团获软件著作权18项、授权发明专利102项，发表论文27篇。
验收专家团经严格评定，一致认为天梭K1系统技术水平达国际先进行列，在中国肥沃的信息化土壤里，终于播下自主主机的种子。
然而，对于超级计算机，研制成功便可举杯庆功，而对于主机，研制成功意味着刚刚开始。在王恩东看来，作为支撑社会经济运行的基础装备，天梭K1必须实现规模化应用，才能真正解决国家战略和产业发展面临的问题。
为此，在随后的一年里，浪潮集团从产业链、技术生态、行业突破等多维度同时布局，一举打开了国产主机产业化的新局面。
客户思维：助力跨过产业化门槛
2014年1月，浪潮集团正式推出“K迁工程”，全面推动天梭K1规模化替代IOH（IBM、HP和Oracle）小型机。在王恩东看来，用客户的实际应用案例说服客户，只要在行业市场打开一个缺口，天梭K1在成本、服务方面的优势就会发挥出来。
在繁忙的天梭K1生产线旁，浪潮生产基地负责人说，这些主机虽还在生产和测试，但均已被预定，生产任务也已排满。预计专业生产线启用后，生产紧张的情况会有所缓解。
应用从建行核心系统开始
王恩东介绍说，金融是主机最大的行业市场，“所以我们请建设银行在一开始就参与进来，让建设银行跟我们讲他们需要什么产品，我们的产品还要做哪些改进和提高”。
2010年8月，天梭K1测试样机在新疆建行上线测试。中国建设银行总行信息技术管理部副总经理林磊明说：“我们是第一个吃螃蟹的用户，用的还是最核心的中间业务系统，所以对技术风险一直有所顾虑。现在系统上线已有3年多，整体运行良好，进行大规模应用推广的技术条件已经具备。”
目前，天梭K1逐步从金融行业扩展至财税、电力、石油、农业等行业。从胜利油田、国家电网，到农业部、北京市财政局，一场信息化核心装备国产化替代工程正在启动。
打开市场从IOH软肋切入
在主机市场，IOH三家企业技术成熟，但相对封闭。客户一旦采用某一类产品，比如主机，配套产品和服务就只能从这家企业购买。
封闭技术模式压制了市场竞争，直接导致中国主机售价是国外市场的2.4倍。同时，客户被IOH技术绑定后，要被迫付出高昂的服务费。
固定资产即将迈入千亿元门槛的洛阳银行便是典型代表。其信息科技部总经理贾俊彦表示，多年来洛阳银行一直进行着国产化改造。“能用国产设备的领域基本上全部采用了国产设备。这次上线的基于天梭主机的统一数据仓库平台表现良好，国产技术没有让我们失望。”
“中国客户要吃中餐”
中国已成为全球最大的PC、平板和智能手机市场，但中国服务器与终端保有量比例不足美国的二分之一，主机的保有比例更低。随着主机占比的逐渐合理化，中国成为全球第一主机市场只是时间问题。
王恩东认为，在中国主机市场逐步壮大的过程中，本土企业会取得主导性地位。首先，“中国客户要吃中餐”，主机产业会根据中国客户需求进行重构。之前，中国市场上的IT产品都是美国企业按照美国客户的需求来研制。在这个过程中，中国企业要真正研究用户需求，开放具有本土特色的技术、产品和方案，以此进行产业链垂直整合，从而在与国外企业的竞争中取得优势。
同时，主机关系国家信息安全和社会经济发展全局，即使在自由开放经济占主导地位的美国，其主机产业也由本土企业主导。随着支持自主创新、优先采购国货等政策的不断落实，国产企业还将取得更大的市场份额。