淺析國產化應用環境的構建

趙亮

摘要：在國產化應用環境構建初期，沒有成熟的方法和經驗可供借鑒，無法用現有的理論方法給予支撐和解決，需要在大量的應用和不斷試錯中總結提升。本文選取領域的應用進行國產化應用環境構建嘗試，結合國產化現有產品生態，通過項目實踐的摸索、實驗、驗證、總結、推翻、再提煉，研究提出國產化應用環境適配方法路徑，解決軟硬件深度適配和多重適配問題，為后續實現規模化國產化替代進行積極有效的技術路徑嘗試和經驗積累。

關鍵詞：國產化應用環境；管理信息化；適配方法路徑

一、背景和意義

我國基礎軟件領域、集成電路領域、高端硬件領域與國際先進水平還有很大差距，亟需攻克難點推進應用，實現關鍵核心技術國產自主化應用。國內供給側的生態環境和需求側的市場空間支撐了推進國產化技術能力提升的可行性， 必須堅持并加快國產化替代步伐，重點突破國產自主化應用的多個難題。

管理信息化涵蓋業務范圍廣，建設工作起步早，涉及用戶數量多，在Wintel架構（Windows操作系統+Intel架構CPU）環境下得到了大規模穩定的應用。在國產化應用環境構建初期，亟需選取影響面廣且易于開展嘗試的管理信息化應用領域為切入點開展技術攻關，通過項目實踐的試點驗證，研究構建一套完整且普遍適用的國產化應用環境，逐步解決核心技術短板問題。盡管客觀上我國技術發展水平仍落后于發達國家，且現階段進行軟硬件國產化并不等同于安全，但只有堅持國產化戰略才有可能在未來逐步實現獨立自主、安全可信。

二、國產化應用環境的內涵

國產化應用環境涉及從中央處理器CPU、操作系統、數據庫、中間件、安全產品、服務器到計算機終端、打印機等產品。國產化替代升級是一個龐大的系統工程，形成穩定可復制可推廣的環境是推進國產化替代的前提，環境構建過程中技術路線的選擇是最為核心的一個環節，涉及到國產桌面計算機技術體系對Wintel體系的替代。國產桌面計算機技術架構是“1+4”：國產Linux操作系統+ 4種國產CPU（鯤鵬/飛騰/龍芯/申威），替代Wintel架構：Windows操作系統+Intel架構CPU。

我國處理器產品技術研發已進入多技術路線同步推進的高速發展階段，并因發展模式和技術特性的不同而呈現出不同的發展特色。形成了以MIPS、ARM、ALPHA、X86等架構為代表的鯤鵬、龍芯、飛騰、申威、兆芯等多個國產處理系列，產品主頻普遍為1.5～2.6GHz。本文為了能夠支撐高效地開展后續國產化替代工作，避免少走彎路，將對多個處理器路線進行分析對比，收斂處理器技術路線，避免多種技術路線混合帶來的兼容性和運行效率問題，從而降低國產化遷移難度，減少替代工作量。

三、國產化應用環境搭建的難點和原則

在關鍵核心技術受制于人現狀下，擁有安全可靠的國產化應用環境是核心技術的重要體現，搭建國產化應用環境成為一種自主可控能力，涉及到自主可控條件下的網絡基礎設施、應用系統、信息資源、基礎軟件、安全保密等多個方面。中國工程院院士倪光南表示，在國產自主化推進過程中有5大難題，包括軟硬件一體化深度適配和多重適配問題、缺乏安全可靠的運行環境體系、通用化和平臺化工具存在空白、整機問題以及新建系統問題，這些難題亟待通過研究進行嘗試和探索。

在處理器技術路線的選擇，甚至國產化應用環境中的其他軟硬件產品選擇時有4點原則可以遵循：一是選用的產品自主性高，核心技術可控；二是選用的產品必須經過實際項目的檢驗，可穩定運行；三是產品生態相對比較完善，能夠有效支撐系統運行；四是必須成組合、成體系地選用相關產品，確保運行效果。因此，對處理器等軟硬件從自主化程度、應用情況、生態體系、性能指標等方面進行綜合對比分析，選擇綜合能力較好的產品構建國產化應用環境。

四、國產化應用環境的適配方法路徑

目前還沒有任何正式的關于國產化應用環境適配方法路徑的要求和指導意見，亟需在實踐過程中總結提煉形成可參考的規范和指南。通過實踐驗證和總結，本文提出了安全可靠環境的適配方法和路徑，把整個適配過程分為6個層級：符合級、單品級、集成級、聯調級、組合級、譜系級。

符合級：首要前提是適配所選用基礎軟硬件產品為符合目錄要求的產品，具備符合性基本要求才能入圍進一步的適配。基礎軟硬件適配要從技術路線選擇開始，先確定處理器選型，在（CPU+操作系統）組合基礎上開始進一步適配。

單品級：在單品適配驗證階段，對每一類單品進行單獨的適配和驗證。所選的單個基礎軟硬件適配產品要在該技術路線（CPU+操作系統）上正常運行，不出現無法運行、訪問中斷、加載錯誤、功能丟失等現象。

集成級：集成驗證分為服務器集成驗證和終端集成驗證兩部分。主要工作內容是把已驗證通過的單品在服務器和終端上做集成適配驗證，使每個單品能夠正常運行并能正常實現其功能。此過程可能會迭代進行多次。

聯調級：聯調聯試分為基礎軟硬件環境聯調聯試和應用系統聯調聯試兩個階段。在基礎軟硬件聯調聯試階段要確保基礎軟硬件之間能夠互聯互通，在應用系統聯調聯試階段，目的是確保應用系統與基礎軟硬件的聯通性。所選的單個基礎軟硬件適配產品在該技術路線上的正常運行，不能影響其他基礎軟硬件產品的正常運行和功能作用。多個基礎軟硬件在該技術路線上要能夠兼容運行。

組合級：在單個基礎軟硬件適配產品在該技術路線（CPU+操作系統）上完成適配的基礎上，多個相關基礎軟硬件適配產品形成產品組合，從單個產品適配到組合產品適配，形成多個產品組合的生態，通過適配促進產品組合的成熟完善，降低適配難度，提升適配效率。

譜系級：在組合級適配的基礎上，進一步形成一整套相關基礎軟硬件適配體系，形成穩定可復制的基礎軟硬件適配環境譜系，進一步促進基礎軟硬件適配體系的成熟完善，進一步降低適配難度，提升適配效率。

按照國產化應用環境適配的6個層級，通過需求匹配、市場比對、產品抽樣、環境驗證等方法，進行了基礎軟硬件和外設產品的適配。包括：終端（主機）、交換機、存儲備份設備、通用安全產品、數字證書認證系統、保密專用產品、外設、操作系統和基礎軟件、運維監控軟件等。最終總結提出國產化軟硬件產品適配譜系，為應用擴展提供可復制可推廣的安全可靠國產化應用環境。

五、國產化應用環境下的管理信息系統遷移

平臺國產化遷移主要涉及到平臺服務端與國產化基礎軟硬件平臺的適配、客戶端與國產化操作系統和瀏覽器的適配、原平臺業務數據的遷移。平臺國產化遷移的重點工作包括以下幾點：一是硬件平臺國產化遷移。將原X86硬件環境遷移到國產化硬件環境，隨之操作系統將采用國產化操作系統。國內芯片服務器的性能較國外芯片服務器有所下降，依據壓力測試情況需要對應用進行負載均衡部署，需要對局部復雜應用進行優化；二是數據庫遷移。原平臺多采用Oracle、SQL Server、DB2、MySQL等數據庫，國產化平臺多采用達夢和神通等數據庫。雖然Oracle、SQL Server、DB2、MySQL數據庫，以及國產數據庫都遵循SQL92標準，但是各自的語法、函數等都存在不少差異，所以必須要針對數據庫進行遷移和校對，針對SQL語句、視圖、觸發器等進行調整和改造，甚至需要拆分復雜語句，同步改造業務代碼邏輯；三是應用中間件適配。由于國產化平臺不支持SUN JDK，JDK版本的變化導致應用中間件流程設計器和流程引擎發生重大修改，引發導致應用系統的業務流程處理隨之調整。在原X86平臺下預編譯的jsp文件需重新編譯，修改JAR包，完成應用中間件適配；四是客戶端及瀏覽器適配。原平臺的用戶終端采用Window系統，瀏覽器采用IE系列，國產化平臺終端采用國產桌面操作系統和國產主流瀏覽器。客戶端環境的變化，對原平臺各應用系統的樣式表的定義和特效將帶來較大的影響，系統中部分業務界面及功能按鈕等出現變形，有些JS腳本不能正確執行，涉及范圍廣、頁面多、測試和修改量很大。應用系統需要根據終端分辨率以及瀏覽器的最終效果進行樣式適配調整，才能實現在國產化終端上的正常顯示。上述平臺國產化遷移的重點工作雖然看似比較繁雜，但是隨著國產化基礎軟硬件的升級和迭代，以及國產化生態的建立和完善，國產化遷移改造的難度將進一步降低，效率將進一步提升。

信息技術國產化替代將成為我國網信領域的新常態。我們要把握國產化替代的歷史機遇與使命，持續開展國內供給側的生態環境和需求側的市場空間研究，在管理信息化領域的應用能夠基于國產化應用環境穩定運行，安全防護能力整體增強的基礎上，結合5G、云計算、大數據等新技術的研發和應用，繼續擴大國產化應用適配的深度和廣度，為持續推進國產化替代進行技術路徑嘗試和經驗積累。

（作者單位：中國航發北京航空材料研究院）