ICT技术之喷—基础架构

最近读到不少卖弄风骚的文章,题目都很诱人,不是“下一代XXX技术”,就是“未来XXX平台”,或者干脆“XXX2.0/3.0/4.0/…”。作为一只自称后现代主义的饥渴患者(Geeker),受不了这些刺激,也开始杞人忧天,琢磨起ICT技术的未来,本篇先逼叨一下基础架构。

计算(C)、网络(N)、存储(S)作为ICT基础架构的三驾马车(或者用IT术语三元组{C,N,S}),单独来看都经历了从点、线、面的扩张轨迹。如果把我们熟悉的个人计算(包括PC等桌面计算和手机等移动计算)视为计算的一个“点”,企业计算可以看成“线”,典型的场景就是一排排闪着红绿灯的机柜和空调哄哄作响的机房,服务于一伙人;而云计算将服务的对象扩展到全人类,是一个“面”,先不说商业上的公有云和私有云概念,每个云服务商,不管是亚马逊、谷歌还是阿里、百度,都梦想着建立面向全人类的计算服务,常常映入我脑海的是矗立在无人区的数据中心(DataCenter),里面整齐地安放着一眼望不到头的机柜。照着这个套路来,网络也姑且可以用“电话通信-移动+互联网-5G+物联网”来映射“点-线-面”。在互联网落地千家万户之前,应该说ICT的主要洪荒之力就是点对点通信(Communication),先是固定电话,后面是移动通信,特别是后者,形成3G-> 4G -> 5G的一个技术演进套路。互联网的特别是移动互联网使得N在ICT三元组中的地位凸显,成就了认真铺管道的华为,仔细造手机的苹果(注:每一代技术浪潮,都催生了一批新型公司,同时也摧毁一批不思进取的传统企业,吴军的《浪潮之巅》一书有很多案例)。对应到C元的云计算,N元当下的热词是“5G+物联网”。再来看看三元组中最不起眼的S元-存储,在“点”维度上,其对应为我们熟知的PC内存/硬盘,手机的内存卡,和主机的计算性能一样,直接体现了摩尔定律,速度越来越快,空间越来越大。在“线”这个维度上,SAN(StorageArea Network)和NAS(NetworkAttached Storage)大体对应于企业计算和互联网阶段,实现了数据的网络存储和跨主机共享(注:更多的关于存储的术语和技术,可参阅张冬的《大话存储II》)。而对应于大数据和云计算,S元当前理所当然地演进为云存储。

从上述{C,N,S}粗线条的轮廓勾画可见,上述三元实际上是高度耦合,作为一个整体,相互配合,协同演进的。从技术的内生动力来看,更高、更快、更强的五环精神不断鞭策着挨踢的科学家和工程师队伍跋山涉水、翻山越岭;不过老朽以为,“Nozuo no die、体验至死”的人类荷尔蒙共同体恐怕是主因,驱动着我们从网页、论坛到微博、微信,从美团、大众到淘宝、京东,从网游、快播到美女直播、VR/AR,一路走来,风景无边,目不暇接,不知不觉就走到了大数据和人工智能的“死亡之谷”抑或“奇点之地”(注:配合这个风口,近期预言大师们粉墨登场,各类“奇点”类的宝书甚嚣尘上,代表性如库兹韦尔的《奇点临近》,沙纳汉的《技术奇点》以及K.K的K.K《必然》,他们的共同特征是催情迷幻,具有自我催眠的效果,撩拨得忠粉们不要不要的,因为介于科幻、科普和科学三角地,难以证真但不易证伪,所以…你懂的)。应用或者更绕口一点,面向广大群众服务的软件应用驱动着ICT的架构不断演化,刚开始是桌面软件,最熟悉的可能就数大家PC上的盗版office套件,这个方面C(主频的速度和核数)和S(主要是内存)两元组是关键,直接影响着大家的操作体验;等到家里都装上宽带准备开始网上看片了,发现卡的受不了,键盘不知砸坏多少,这才明白真爱是N。于是乎,一大波P2P公司争相出台,解决老百姓的燃眉之急,一些先试水的公司也曾一度无限风光。不过随着运营商宽带战略的普及,这些小伙伴们也都作鸟兽散,要么自绝于人民,要么小姐转型做丫鬟,被人收了。倒是这个过程中,紧跟运营商步伐和套路的CDN公司慢慢成长起来,迎来了大视频的春天。不管P2P还是CDN架构,实际上对N和S两个元做了深度的资源融合,实现了用S(存储)换N(带宽),只不过P2P采用了客户平面的水平扩展模式,而CDN采用了局端平面的纵向扩展模式。再之后就到了我们今天的云计算时代,{C,N,S}三元组之间耦合度更加紧密。首先容易想到的是数据中心(DataCenter)或者数据工厂,数据的管理和加工是在众多计算、存储、网络节点组成的云系统上完成的,抽象来看,众多节点(Node)组成一个超图(SuperGraph),节点之间的link或者edge代表数据的流动路径,这里的每一个节点都是一个{C,N,S}集合体或者一个子集,比如存储节点{C,S}或者路由节点{N}。实际的设备都是包含C,N,S三个要素,不同之处在于此强彼弱而已。再进一步抽象起来,可以将此超图视为一个超级机器(数据中心、超级计算机、网格),整合了超大规模的计算机、网络、存储单元,并且像一个生物体一样,在不断进化、成长,依靠巨大的电能消耗,时时刻刻地在生产、加工、传播和存储着数据,展示出一副壮美的画面。在大数据和云计算的今天,计算模式也产生了新的形态,以往数据跟着计算走,现在更多的是计算C跟着数据(存储S)走;此外实时计算、流计算、内存计算等新型计算模式也驱使节点的三元配置变化和多样性的超图结构。

近期,SDX(Softdefined XXX)很sexy,XAAS(XXXas a service)也很hot,IT厂商不整点软件定义和服务之类的词,都不好意思出门和同行打招呼。不过潮流一波接一波,当下的网红是AI(或智能),各种AIdefined XXX和smartXXX 神器竞相亮相,眼花缭乱,令人目不暇接。不过以老朽参加各类商会、展会、峰会和接洽会的经验,感觉很像夜场的美女秀,大多是涂脂抹粉,衣着暴露地挑逗观众,漂亮的没几个,既有颜值又有气质的就甭想了。话说回来,这些新词充分体现了业务驱动(Applicationor soft)的ICT基础技术变革。做个类比,以前是开车的(软件业务)看修路的(基础架构)脸色,现在是修路的听开车的指挥。从这个意思上说,运营商傲娇的日子一去不复返,BAT们越来越有话语权了,从肾虚猿们的对P8/P9级大神薪水的垂涎眼神也能看出来。再看一个案例—近来突飞猛进的视频直播,据说市场上已经超过200个各类视频直播APP了,比网红的数量还多,使得美女主播们成了稀缺资源,成了各大秀场的争夺焦点,看上去一副繁花似锦的状况。不过实际情况却是:各APP厂商不是烧着金主的钱装逼,就是咬着牙装逼等着A,B,C排好队轮呢。整个直播技术链条上,真正偷着乐,赚到银子的可能只有CDN厂商。也正是如此,这个行当也从前些年蓝汛、网宿等几家玩家,在过去三年一下子冒出数十家竞争者,更别说运营商和BAT都纷纷自建的CDN了,可以预见这个红利的窗口也没多久了。从技术角度看,CDN的广泛部署凸显了三元组中S角色的崛起,加速了CDN和Cloud的融合,云服务现在都默认包含CDN这一基础能力。媒体云或者说视频云对{C,N,S}三元组资源较为均衡,视频编转码对C需要多一些,而视频CDN则对N和S需求旺盛。不过总体上看,过去和未来一段时期,N和S都将围绕着C进行演进,即N&S4C(Network& Storage for computing)或者C4C(Communicationfor computing),搞N&S的EE童鞋可能不服气,但是到毕业季看着隔壁的CS小伙伴手里的offer就不得不感慨—男怕入错行啊~不过世间的事情大抵如此,尽如人意之事往往十之一二,往前推15年,搞通信的挨踢男不也是剩女们的菜嘛。风水轮流转,今年到我家,也不能总是香农老师的信徒们吃香喝辣,图灵老师的追随者终于屌丝逆袭,扬眉吐气了~

不过搞通信、网络、储存的小伙伴也不要气馁,套用我们老祖的阴阳大法,他们搞阳的,咱们可以玩阴的,和搞计算的肾虚猿们缠斗在一起,搞个你中有我,我中有你,采阳补阴,也是良策。当然,水乳交融,阴阳和谐方为上策也。然而现实情况却往往是:协调好三方不易,总得有人扮小三。这三者中显然C和N门当户对,S更适合小三。不过,马粑粑不是说了吗?小三也是要有梦想滴,万一正室挂了呢?咱还能及时替补上去~现在机会来了,随着大容量内存、闪存、SSD技术的突破和存储成本的大幅度降低,预期S在三元组的比重将会有较大提升,而S的容量和速度提升将直接影响C和N之间的交往,以往C要通过老N出门才能搞到的数据,现在可能就在隔壁的小S手里,不但省力(lowpower),关键是响应快(低延迟),让C很爽。这下小S自信心爆棚,心理说:老娘再也不是以前的备胎了,以后要光明正大的坐在前排。焕然一新的小S为了和自己的过去告别,并且和C走的更近一步,从之前的nickname中选出了一个C开头的—Cache。于是乎,CCN的新三元诞生了,不过提醒一下各位看官,此CCN(computing,cache, network)非彼CCN(contentcentric network),后者是正史,老朽这里是杜撰。再后来,搞网络的也不干了,尼妈,套词谁不会啊,我也搞成C开头的,改回我的乳名—Communication。这下有意思了,CCN成CCC(computing,network,cache)或者干脆3C了。更有好事者,觉着3C还不过瘾,发挥成C3了。

既然说到IT正史的CCN(contentcentric network,内容为中心的网络)了,就不得多说两句,这个的更大名字叫做ICN(informationcentric network),也是延续前文所提的业务驱动ICT架构变革逻辑,旨在重构当前以IP地址为基础的互联网,设计以信息实体为基础的新型网络,目前也是有声有色,如火如荼。这条战线上的伙计们Claim,SDN/NFV之后的下一代网络就应该是ICN接棒。按下起细节不表,ICN核心要素中有一条就是Cache,和3C中的Cache是一个出发点,也是尽可能地用存储换带宽。受这个centric的启发,咱不妨再发挥一下,变成4C(computingcentric cache&communication)或者CC4C(cache&communicationfor computing),这个山寨名字的玩法咱擅长~严肃说来,强调Cache对计算和通信结构的影响确实不为过,以现在火爆的深度学习(DP)为例,并行、异构和分布式的计算模式下,大量的资源耗费在中间变量和数据的交换和传输上,计算节点如果自带大型Cache,将会有利地推动更高效率的并行分布式DP算法部署;而对同样火爆的VR视频直播,无处不在的海量Cache有可能解决任总提到的VR交互体验中的超低延迟难题;设想一下不久就可以达到的状态:大伙都是手握10核,100GCache,1T内存,100M网速的手机(移动工作站),辅之以LBSbased context和基于AI的画像,按照二八定理,我们80%的应用所需要的数据都可以在in-place地存储在本地,通过本地预算解决。就连其中最大的大数据-video,如果我们在本地放一个超大大字典,把复杂的预测编码模式给换成查表模式,也当立竿见影。总之,我们所造的CCN概念想象空间还是很大的。咱也喊个号子,把OpenStack的水平视角(计算-网络-存储)和计算机的垂直视角(CPU-内存-外设/网络)结合起来,让全世界的计算高效地联合起来,大数据的英特耐雄纳尔就一定能实现~

噜哩吧嗦的喷了半天,也该歇歇了。简单总结一下,两个观点:(1)基础架构的三驾马车—{计算-网络-存储},在技术进步和应用需求的推动下,此起彼伏地推动ICT不断前进;(2)近期应该充分重视Cache对ICT基础架构的影响,并且据此重构上层的算法和业务。

原文发布于微信公众号 - 媒矿工厂(media_tech)

原文发表时间:2016-09-05

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