操作系統是計算機系統中的核心組成部分，也是架設在計算機硬件和軟件之間的橋梁，它對計算機系統的性能和穩定性產生直接影響，是開發者和企業關注的關鍵根技術之一。在ChatGPT浪潮下，促進了各項技術創新發展，操作系統也不例外，那么在智能化時代，操作系統將迎來哪些挑戰和機遇？

openEuler社區TC委員熊偉在“長沙·中國 1024 程序員節的“2023 技術英雄會”上帶來《智能化操作系統的機遇和挑戰》的主題演講，帶來了他對智能化操作系統的前沿思考與探索實踐。

1024大模型與OS協同優化已成趨勢

操作系統將現大變局

據埃森哲在《技術展望2023》中顯示，技術正朝著通用智能、數字身份、數據透明和前沿探索方向演進。其中特別指出：基礎模型的問世，堪稱人工智能歷史上的最大變革之一。熊偉表示，大模型擴展了智能邊界，而且智能邊界將持續拓展，因此數據共享和數據安全將越來越重要。

面向大規模復雜系統的調優和運維等，傳統的人工手段已難以為繼，大模型與操作系統協同優化已成必然趨勢。熊偉具體從以下兩方面闡述，一是在運維上，由于數據中心和云的復雜性，造成定位效率低，修復時間長。例如大規模集群系統涉及器件的數量達百萬甚至千萬級，而平均穩定運行時間僅為天級。而且跨越故障的流程長，單器件故障，業界的處理時間為1-30天，這將嚴重影響系統的效率。針對此問題，微軟嘗試用大模型對40000個生產事故做微調，據數據顯示，處理故障大約得到了70%的改善。此外，在社區和開源領域，K8sGPT通過將SRE經驗編入大模型來診斷和分類集群問題。

其次是在調優上，由于應用負載膨脹，軟件棧厚重，參數眾多且關聯，人工調優已很難獲得最佳性能。另外在硬件上，芯片工藝持續落后，負載協同復雜，硬芯微架構優化難，也造成硬件系統性能無法得到最佳釋放。針對這個問題，在業界，Granulate通過AI對負載或者0代碼修改獲得5倍性能提升，降低了45%的成本；在學術界，紐約州立大學使用大模型應用參數自動調優，Google使用可學習AI數據結構代替hash算法。

因此熊偉表示，大模型在運維等領域的加速應用，AI協同復雜、多場景的覆蓋，打造操作系統智能化平臺，實現大模型與操作系統的協同優化已成為必然趨勢。

譬如前不久，微軟宣布將GPT-4大模型嵌入到操作系統里，利用GPT知識構建自主AI能力，改變了傳統三十年的交互方式，實現了機器人流程自動化。

1024算力效率與泛在智能應用

OS走向異構融合

在人工智能迅速發展下，未來人類向智能社會過渡。在這種大趨勢下，人工智能的變化對操作系統造成的影響將主要體現在兩個方面。一個是日愈復雜的算力系統，一個是泛在智能應用。

智能應用對操作系統的訴求是人機實時智能交互，性能和資源利用與服務質量同等重要，也就是“魚和熊掌兼得”。熊偉表示，
AI應用服務對系統低時延、高性能、高可用的綜合訴求高，因此需構建低熵高效的操作系統。

因為在傳統的計算機體系中，如果吞吐量上升，其可靠性就會稍微下降一些，時延也會增加。但是AI時代以來，既要吞吐量更高，同時要求時延小，可靠性要求也高。所以可想而知，其難度有多大。

此外，數據模型集增長迅速，但是開發效率低下。HuggingFace每天新增1000多個模型、300多個數據集，且仍在加速增長。但是在真正訓練過程中，超80%的開發周期都在8天以上，模型開發的等待時間超60%，無效算力非常多。因此，AI工程化訴求強烈。AI技術發展牽引軟件工程由傳統敏捷開發工具鏈DevOps，向人工智能開發工具鏈DataOps、AIOps、DevOps演進。

對于硬件來講，傳統處理器越來越多，如何調度？多樣性計算時代，軟硬件的發展給了操作系統調度重新設計的空間。但隨著高速緩存造成的影響更適合硬件任務切換，任務的切換隨著SMT/warp的增加會日漸復雜，硬件的調度和OS會形成互補。計算理論表明，計算模式最終趨向收斂，多種計算模式融合是應用發展的必然結果，系統層異構融合是趨勢。

異構融合的趨勢下，多樣性算力產品與生態不再孤立，正如NVIDIA DGX往全棧協同與融合方向發展，芯片硬件也會發生非常劇烈的變革，從單芯片發展為超級芯片，軟件棧也會從傳統的CUDA生態演進到集群融合完整棧。

1024openEuler的未來：

打造AI原生的異構融合OS

面向未來多樣性計算的智能時代，openEuler秉持“以AI賦能openEuler更智能，以openEuler使能AI更高效”的理念，嘗試通過自然語言和操作系統進行交互溝通，打通領域知識，不僅支持GLM、LlaMA、Baichuan等大模型，還支持輔助運維、輔助編程等，通過AI賦能開發者，即“AI for openEuler”。下一步openEuler的設想是實現“openEuler for AI”，即通過異構算力協同，實現超大容量和高效算力。通過PB級異構內存管理，使訓練效率提升20%以上，通過異構算力多維調度，使推理并發提升50%以上。

展望openEuler的未來，其定位為 “面向未來多樣性計算的智能時代，打造AI原生的異構融合OS”。熊偉表示，大模型和AI時代來臨后，基礎設施還將產生哪些變化，華為與各界仍在不斷探索中，而華為將持續提供優質服務，為開發者和企業提供堅實 “裝備”。

編輯：黃飛