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IT行業(yè)的“紅移”理論
格雷格.巴巴多布羅斯(Greg Papadopoulos)在太陽計算機系統(tǒng)公司(Sun)擔任首席技術官(CTO)已近10年。過去,巴巴多布羅斯曾總結出制造和銷售高性能計算機的最佳方式;最近,他又提出了幫助公司走出經(jīng)濟低迷期的可行之道。今年早些時候,在與Sun的客戶和其他首席信息官(CIO)進行多方會談之后,巴巴多布羅斯意識到:一些主要公司在部署IT基礎設施方面已經(jīng)達到了無以復加的地步,遠超其他大部分企業(yè),并且其需求仍在成倍增長。他認為,這一發(fā)展趨勢不僅源于消費者對于IT無盡的需求,還與計算行業(yè)自身的結構有關。
巴巴多布羅斯將這一理論稱為“紅移”。在天文學里,紅移用于描述當天體遠離觀察者時,其發(fā)射的光線的波長產(chǎn)生的變化:會逐漸變長,并向可見光譜靠近紅光一端移動。紅移理論最早由在聲波中觀察到這一現(xiàn)象的克里斯琴?多普勒(Christian Andreas Doppler)提出,埃德溫?哈勃(Edwin Hubble)則將此理論應用于光學領域,并進而得出結論:宇宙在膨脹。 在IT業(yè),巴巴多布羅斯應用紅移理論描述計算需求所呈現(xiàn)出的迅猛增長。其背后原因在于,不僅谷歌公司(Google)﹑YouTube公司﹑MySpace公司﹑Salesforce 公司(Salesforce.com)等新興網(wǎng)絡公司,就連制藥、金融和能源公司等應用高性能計算的傳統(tǒng)大型企業(yè),其數(shù)據(jù)處理需求都已經(jīng)超出了摩爾定律所定義的范疇。
而其得出上述結果所依據(jù)的,絕不僅是某家公司使用了多少個CPU周期。巴巴多布羅斯指出,未來幾年內,紅移公司的業(yè)務將會連續(xù)翻番。同時,對于那些處理需求尚未呈現(xiàn)爆炸性增長的藍移(Blue-Shift)公司而言,其業(yè)務增長幅度則與GDP增長率大致持平。
然而,該理論中也存在著一個顯而易見的矛盾:紅移公司在投入大量資金擴建IT基礎設施的同時,還要保持業(yè)務成倍增長,其難度可想而知。為了幫助這些公司擺脫這種兩難境地,巴巴多布羅斯提出了以Sun技術為核心的解決方案:通過遷移到低成本、低風險的公用計算(Utility Computing)模式,同時將大部分業(yè)務運行于可處理復雜計算需求的大型服務器上,這些企業(yè)即可克服摩爾定律的固有局限性。
紅移理論在技術經(jīng)濟領域無疑具備一定的前瞻性,但同時也有炒作之嫌。巴巴多布羅斯曾是麻省理工學院(MIT)的教授,從他對紅移理論的闡述中,不難發(fā)現(xiàn)其學究氣。盡管如此,支持這一理論的論據(jù)同樣充分。這些論據(jù)主要源自云計算(Cloud Computing)平臺提供商的迅速成長,這些公司中既有全球知名的大公司,如亞馬遜公司(Amazon),其公用存儲服務Amazon S3從推出到現(xiàn)在,在不到一年的時間里,就已擁有50億個對象;也包括沒什么名氣的小廠商,如3tera公司,其公用計算服務的季度增長率高達100%。另外,加拿大皇家銀行資本市場公司(RBC Capital Markets)近期公布的一份報告表明,軟件租用服務模式同樣呈現(xiàn)出爆炸性的發(fā)展趨勢,年漲幅達到43%。
同時,那些要為常規(guī)數(shù)據(jù)中心內大量機架服務器提供電力、降溫、以及維護服務的公司,則面臨著成本不斷上升的壓力,他們在全力擴充IT資源的同時,也開始探索其他解決之道。巴巴多布羅斯借用供電方面的例子來形容這一轉變:“既然你可以將自己的發(fā)電機接入電網(wǎng),為什么還把它建在自家后院呢?”
YouTube的后繼者
Twitter就是一家典型的紅移公司。利用該公司提供的即時更新的社會網(wǎng)絡服務,用戶可以通過手機或計算機在互聯(lián)網(wǎng)上發(fā)布短消息。初創(chuàng)企業(yè)Obvious公司(Obvious Corp.)于2006年7月推出了此項服務。據(jù)該公司數(shù)據(jù),Twitter目前已擁有5萬多名用戶,這些人每天在網(wǎng)上發(fā)布3萬條新消息;而且,Twitter用戶數(shù)量每兩到三周就會翻番。
GigaVox Media公司專為播客和視頻網(wǎng)絡日志制作者提供基于互聯(lián)網(wǎng)的制作和分銷平臺,該公司也希望步Twitter的后塵?!芭c其他處于起步階段的公司一樣,我們渴望成為下一個YouTube?!惫緞?chuàng)始人道?凱伊(Doug Kaye)笑著說。從數(shù)據(jù)處理要求的角度看,這一目標意味著什么呢?“我不知道?!眲P伊坦言:“但我們的系統(tǒng)必須達到Twitter那樣的可擴展性。”
為確保實現(xiàn)這一目標,凱伊選擇了亞馬遜Web服務(Amazon Web Services,AWS)。采用該服務,無論是應用程序、存儲系統(tǒng)還是計算架構,均按使用付費。這正是紅移公司采取的一種方式,亞馬遜和谷歌等公司會搭建超大規(guī)模的IT基礎設施,而GigaVox等小公司,則會直接采用這些大公司提供的服務。
紅移給大公司帶來的難題更為棘手。巴巴多布羅斯表示,18個月來,在與客戶和CIO們的交流中,他已開始理解這一現(xiàn)象。“我能夠直接從客戶那里感受到這類沖突,他們首先會說,‘IT基礎設施的利用率太低了,我們的數(shù)據(jù)中心只有10%~15%的容量切實得到了使用?!彼貞浀溃骸敖又麄儠f,‘數(shù)據(jù)中心的空間和電能已經(jīng)快飽和了。我不清楚該怎樣繼續(xù)對這種迅猛的增長進行管理?!鹊取R环矫?,基礎設施的實際利用率很低;另一方面,這些公司又常抱怨基礎設施不足?!?
這恰是問題所在。巴巴多布羅斯認識到,有兩種不同的應用程序集在推動計算需求的增長:一種主要由面向Web的新型應用組成,這些應用推動著用戶需求和計算需求的迅猛增長;另一種則由后臺系統(tǒng)構成,這類應用增長速度趨于平緩。“一切取決于你處于摩爾定律的哪一端?!?巴巴多布羅斯概括道,“如果應用程序增加的速度快于摩爾定律的描述,你就得面對規(guī)模和能源方面的諸多基本問題。如果應用程序增加的速度在摩爾定律限定的范圍內,那就仍然存在整合的空間?!?/FONT>
值得注意的是,企業(yè)計算需求的迅速增長過去并未得到業(yè)界的足夠重視,即便在互聯(lián)網(wǎng)熱潮的初期也是如此。Yoomba公司是一家鮮為人知的初創(chuàng)企業(yè)。該公司擁有一款P2P應用程序,利用這一程序,用戶可以撥打基于語音的IP(VoIP)電話,或者自動向電子郵件地址發(fā)送即時消息。今年8月,該公司宣布,在不到一個月的時間內,就有50萬人注冊。
但是,用戶數(shù)量并不是導致Web2.0公司的IT基礎設施呈現(xiàn)爆炸性增長的唯一因素。研究機構ComScore公司表示,僅5月,美國人在線瀏覽視頻流的總個數(shù)就超過了83億,也就是說,平均每個美國人每天幾乎都要觀看1個視頻。其中,YouTube是無可爭議的頭號視頻供應商,上述數(shù)字中就有17億多個視頻來自該公司。這對于任何存儲和網(wǎng)絡系統(tǒng)來說,都可謂千鈞重負,即使YouTube的新主人谷歌也不例外。
主流公司也開始感受到IT處理能力不足帶來的重重困難。中型金融機構亞利桑那聯(lián)邦信用社(Arizona Federal Credit Union)為24.4萬名消費者和小企業(yè)員工提供服務,其年均增長率約為25%。這一速度并沒有超過摩爾定律的闡述(在其最初的版本中,摩爾定律認為,芯片內的晶體管數(shù)量每兩年會翻一番,即年均增長約42%)。然而,該機構的信用卡部門擴充的速度要快得多,從其信用卡擁有量和單卡交易量來看,這塊數(shù)據(jù)處理密集型業(yè)務正成倍增長,信用社CIO詹姆斯?菲利普(James Phillips)介紹說。自2005年加入該公司以來,制定相應的戰(zhàn)略,以應對這種發(fā)展速度,一直是菲利普的首要任務。
去年,通過部署虛擬化軟件,菲利普已將公司數(shù)據(jù)中心內服務器的數(shù)量從87臺縮減到61臺。但這樣的整合依然無法滿足未來幾年內處理需求的增長?!拔覀儗⒗^續(xù)擴建數(shù)據(jù)中心,但當其容量飽和時,我們就必須做出長期決策了?!?菲利普指出。那意味著,再過一段時間,可能會對該機構30%的IT基礎設施采取托管服務模式。
那么,如果你的公司規(guī)模遠比亞利桑那聯(lián)邦信用社大得多,或者如果你干脆就是全球頂級信用卡公司維薩公司(Visa),情況又會怎樣呢?
維薩的總交易量以近20%的幅度逐年遞增。考慮到其成長的龐大基數(shù),這無疑可視為紅移速度了。在假日高峰期間,公司平均每秒就得處理6,800多項交易,而且這些交易的性質也日趨復雜。維薩用了5年時間,投入數(shù)億美元,以更新并升級其交易系統(tǒng)Visa Integrated Payments。去年,該公司在美國中部新成立了一個數(shù)據(jù)中心,該數(shù)據(jù)中心今年將能處理1萬億次交易。
計算需求的急劇增長,不僅源自維薩的實時交易授權和清算系統(tǒng),在其IT部門Inovant的高級副總裁彼得?丘雷亞(Peter Ciurea)所稱的開放系統(tǒng)中也同樣存在。這些開放系統(tǒng)需要完成交易后的各種分析工作,并以Web服務的形式提交給客戶,比如為小企業(yè)提供的月結報告。
丘雷亞說,這些系統(tǒng)由于采取不同的處理模式,因而更適合應用于數(shù)據(jù)庫密集型工作。為了充分利用這些系統(tǒng)的處理能力,維薩位于美國的兩大數(shù)據(jù)中心均實現(xiàn)了轉型:采用服務器虛擬化外加自行開發(fā)的分布式網(wǎng)格計算架構?!肮竞诵臉I(yè)務的增長趨勢是一致的,但對于增值服務,必須得保存所有數(shù)據(jù)?!鼻鹄讈啽硎荆笆聦嵣?,存儲成本增加的速度要快于實際處理成本?!币舱怯捎谶@個原因,“我們需要加大投資以提升處理能力。我希望,隨著我們進一步轉向網(wǎng)格模式,處理能力增長的加速度也會不斷提升?!彼f。
許多行業(yè)都感受到了IT系統(tǒng)處理能力急速增長的發(fā)展趨勢。在制藥業(yè),美國食品和藥物管理局(FDA)開始推行采用過程分析技術(Process Analytical Technology)的新型質量保證工具,該技術極大地提高了對數(shù)據(jù)采集和處理的需求;在能源業(yè),隨著人們不斷在更深的地層,更偏遠的地區(qū),特別是海底,勘探油田,其產(chǎn)生的地質數(shù)據(jù)已達TB級(1TB=1012字節(jié)),并且需要在1分鐘內加以分析處理。這一趨勢在軟件作為服務(SaaS)領域同樣顯而易見。該行業(yè)的頭號廠商Salesforce公司親眼見證了其系統(tǒng)需求的飆升。該公司平臺部門高級副總裁史蒂夫?費舍爾(Steve Fisher)透露,其“交易量”[即該公司數(shù)據(jù)庫調用應用編程接口(API)的次數(shù)]已從3年前的5億次/季度竄升到今年的54億次/季度。
“過去四、五年里,人們一直熱衷于談論計算的商品化,在他們看來,創(chuàng)新似乎已成為過去時了。”巴巴多布羅斯表示,“通用計算的確是一種商品,然而,如何設計貨真價實的高效系統(tǒng),以完成此類工作,并部署數(shù)據(jù)中心軟件,加強對這些軟件的管理,籍此提高生產(chǎn)力,這一切還都有待實現(xiàn)。”
公用計算
在巴巴多布羅斯看來,紅移實質上就是一份診斷書,而針對癥結的處方則是回歸公用計算和共享架構。
公用計算的概念由來已久,最早可以回溯到國際商業(yè)機器公司(IBM)的大型機時代。與過去相比,現(xiàn)在不僅公司數(shù)據(jù)處理需求激增,同時也出現(xiàn)了一系列技術進步:高速網(wǎng)絡幾乎無處不在;高密度、大功率、高可擴展性的服務器和存儲系統(tǒng)投入使用;數(shù)據(jù)中心虛擬化技術以及可無縫集成公用計算網(wǎng)格的軟件大量涌現(xiàn),等等。
“現(xiàn)在,能夠開發(fā)出此類工具,具備相應的專業(yè)知識,可達到如此管理水平的公司只有為數(shù)不多的幾家?!贝鳡柟荆―ell)數(shù)據(jù)中心解決方案部門副總裁兼總經(jīng)理費雷斯特?諾羅德(Forrest Norrod)總結道:“這種理念正在慢慢滲透到整個行業(yè)?!?
事實上,Sun并非唯一一家押寶將企業(yè)內部計算大規(guī)模轉移到互聯(lián)網(wǎng)云(Internet Cloud)上的公司,IBM和惠普公司(HP)等大型IT廠商提供某種形式的公用計算服務已經(jīng)有一段時間了。此外,谷歌和亞馬遜是這場游戲的新玩家。谷歌正在修建一系列大型數(shù)據(jù)中心(具體數(shù)字有待披露,據(jù)估計至少有20個),并公開表示計劃為企業(yè)提供在線計算服務。而作為AWS的組成部分,亞馬遜的彈性計算云服務(Elastic Compute Cloud,EC2)也于去年粉墨登場。
“過去,我們曾建立了大型的、具有成本效益的、高可擴展性的、高性能的計算架構?!眮嗰R遜負責產(chǎn)品管理和開發(fā)人員關系的副總裁亞當?塞利普斯凱(Adam Selipsky)表示,“因此,當前我們工作的重點在于,鼓勵所有開發(fā)人員都積極利用這一架構,而無需考慮他們所在公司的規(guī)模大小和經(jīng)濟狀況?!?
憑借亞馬遜通用計算平臺所采用的按使用付費模式,企業(yè)支付費用的標準為:10美分/CPU?小時;與傳統(tǒng)的內部服務器模式相比,這種做法無疑極大地降低了成本。Sun也提供一項與此近似的服務,價格為1美元/CPU?小時。Sun認為,這一標準實際上低于亞馬遜的報價,因為它只針對CPU的實際處理時間收費,而非客戶租用云架構(Cloud Infrastructure)的總時間。
然而,不少人質疑公用計算再度繁榮一說?!昂翢o疑問,公用計算的概念在不斷完善?!贝鳡柕闹Z羅德指出:“但可笑的是,有些人宣稱,現(xiàn)在的形勢仿佛是1950年的重演,全世界的所有工作都可以交給7臺計算機完成。這樣的預言與其第一次出現(xiàn)時一樣滑稽?!?
亞利桑那聯(lián)邦信用社的菲利普表示,公司可以在公用計算所帶來的經(jīng)濟效益與掌控自身命運之間,求得某種平衡?!癈IO們總是希望掌握絕對的控制與主導權,他們很難走出這種思維定式。”盡管如此,菲利普依舊認為:“公用計算是未來發(fā)展的大勢所趨。僅僅出于商業(yè)成本的考慮,也會有越來越多的應用程序采取這種模式?!?
接下來還有兩個問題:第一,公用計算會在何種程度上取代傳統(tǒng)的內部數(shù)據(jù)中心?第二,這些以服務為導向的大型數(shù)據(jù)中心究竟是什么樣的?后者與Sun的未來關系更為密切。
黑盒計算
初夏的一天,一輛載著一個烏黑集裝箱的卡車,??吭谖挥谒固垢4髮W(Stanford University)的斯坦福線性加速器中心(Stanford Linear Accelerator Center)的50號大廈外。集裝箱是預制的,配備有內置降溫系統(tǒng),里面滿滿當當?shù)嘏帕兄?52臺Sun服務器。這就是Sun所謂的黑盒(Blackbox)數(shù)據(jù)中心。斯坦福線性加速器中心的物理學家們將用之篩選數(shù)據(jù),以研究亞原子微粒在以接近光速的速度碰撞時所產(chǎn)生的影響。斯坦福大學科學計算與計算服務系高性能存儲與計算負責人蘭迪?梅倫(Randy Melen)介紹說,由于購買了Sun的集裝箱式數(shù)據(jù)中心,斯坦福大學無需新增任何建設成本,計算能力就增加了三分之一還多。
黑盒專為那些盡管面對大規(guī)模計算需求,但尚未做好準備將所有基礎設施悉數(shù)轉移到互聯(lián)網(wǎng)云的公司量身訂做。它是Sun針對紅移公司的計算需求而制定的策略。巴巴多布羅斯預言:未來,“谷歌模式”,也就是那些部署有幾百臺低端服務器的數(shù)據(jù)中心,將讓路給極度密集的高端產(chǎn)品,如黑盒和Sun的最新超級計算機星座系統(tǒng)(Constellation System)。后者是基于Sun Blade 6000服務器的、高效、低功耗的系統(tǒng),可用來運行氣候、氣象及海洋建模等復雜應用程序。第一臺星座系統(tǒng)部署在德克薩斯大學(The University of Texas)的德克薩斯高級計算中心(Texas Advanced Computing Center)。
巴巴多布羅斯再次以電網(wǎng)為喻,對兩種模式進行了比較。他說,這就好比一座發(fā)電量達幾百萬瓦特的熱電廠與一組便攜式本田(Honda)發(fā)動機之間的對決。
問題在于,Sun的“大鐵箱”就一定能優(yōu)于成百上千的“商品箱”嗎? “是的,服務器的銷量將成倍增加?!?電子雜志《戰(zhàn)略新聞服務》(Strategic News Service)的創(chuàng)始人兼總裁馬克?安德森(Mark Anderson)如此表示:“但它們一定就是運行Solaris系統(tǒng)的Sun服務器嗎?坦白地說,我不能確定。現(xiàn)在,各類產(chǎn)品都開始走向開放系統(tǒng),尤其是在商用服務器上運行Linux?!?nbsp;
然而,到目前為止,巴巴多布羅斯押寶“以大勝小”的策略似乎已開始取得成效。經(jīng)歷了網(wǎng)絡泡沫之后連續(xù)5年的虧損,Sun的命運開始逆轉,這歸功于它在2006年4月任命喬納森?舒瓦茨(Jonathan Schwartz)為首席執(zhí)行官(CEO)。舒瓦茨曾任公司首席軟件架構師,同時也是紅移理論的堅定支持者。前不久,Sun 5年來首次公布了全年贏利情況。Sun在最新財報中表示,盡管營業(yè)額增長趨于平緩,但毛利潤呈現(xiàn)上升趨勢,漲幅高于47%。之后不久,Sun又表示,會開始新一輪重組,削減部分崗位,但具體數(shù)量不確定。
看來,在經(jīng)歷了多年的不景氣之后,Sun將再次“放射光芒”。但是,Sun和理論物理學家們都需要思考這樣一個問題:紅移會永遠持續(xù)下去嗎?(informationweeks)
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