隨著(zhù)像谷歌和Facebook這樣的互聯(lián)網(wǎng)巨頭需要處理的數據越來(lái)越龐大，傳統的電子網(wǎng)絡(luò )設備已感到力不從心，難以應付了。于是，我們需要使用全新的光纖網(wǎng)絡(luò )設備來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。那么，谷歌和Facebook該如何采用光纖網(wǎng)絡(luò )，使其數據傳輸速度躍升到光速呢？下面讓我們來(lái)一探究竟。 心，光纖網(wǎng)絡(luò )無(wú)疑就是問(wèn)題的解決辦法。 傳統網(wǎng)絡(luò )設備已無(wú)法處理龐大數據流量 在2011年的一個(gè)清晨，全球最受歡迎的社交網(wǎng)絡(luò )Facebook的一名工程師按下了一個(gè)按鈕，結果讓該公司的整個(gè)業(yè)務(wù)陷入癱瘓。 這個(gè)不知姓甚名誰(shuí)的工程師本不該犯錯的。他原本只是想運行這個(gè)社交網(wǎng)絡(luò )巨頭一直在運行的某項軟件任務(wù)。他運行了分布式數據分析平臺Hadoop。結果，Facebook開(kāi)始分析數億個(gè)用戶(hù)產(chǎn)生的數據。這些數據儲存在該公司多個(gè)數據中心的上萬(wàn)臺服務(wù)器上。當你分析這些數據時(shí)，所有那些服務(wù)器之間就必須開(kāi)始相互對話(huà)。 據Facebook員工多恩-李（Donn Lee）在去年春季的一次會(huì )議上回憶該事故時(shí)稱(chēng)，一次Hadoop任務(wù)就讓該公司的電腦網(wǎng)絡(luò )感到不堪重負，并導致其他的業(yè)務(wù)幾乎處于停滯狀態(tài)�！拔仪宄赜浀媚莻�(gè)早晨�！崩钫f(shuō)，“它讓Facebook陷入了癱瘓，非常嚴重的癱瘓�！� 李當時(shí)是Facebook的網(wǎng)絡(luò )工程師，他試圖說(shuō)明電腦網(wǎng)絡(luò )在近些年的變化。在過(guò)去，大多數網(wǎng)絡(luò )數據流量在服務(wù)器和試圖訪(fǎng)問(wèn)網(wǎng)頁(yè)的互聯(lián)網(wǎng)用戶(hù)之間來(lái)回傳輸。但是現在，隨著(zhù)像Facebook、谷歌和亞馬遜這樣越來(lái)越龐大和復雜的業(yè)務(wù)出現，數據中心內部和服務(wù)器之間的數據流量增加了，這些網(wǎng)絡(luò )巨頭使用的傳統網(wǎng)絡(luò )設備已無(wú)法處理這么多的流量。 因此，網(wǎng)絡(luò )正在發(fā)生與時(shí)俱進(jìn)的變化。像Facebook和谷歌這樣的公司正在打造更高速的網(wǎng)絡(luò )硬件，他們正在重新修改其網(wǎng)絡(luò )的拓撲，以適應服務(wù)器之間傳輸的超大流量。但是，這樣的改進(jìn)措施作用并不明顯。像多恩-李這樣的網(wǎng)絡(luò )專(zhuān)家也開(kāi)始考慮在數據中心配置全新的網(wǎng)絡(luò )設備——可用光束傳播數據的設備。 電子和光纖網(wǎng)絡(luò )并駕齊驅 是的，某些互聯(lián)網(wǎng)數據已開(kāi)始以光的形式來(lái)進(jìn)行傳輸了。這就是光纖網(wǎng)絡(luò )。標準的電子信號被轉換成了光子，并沿著(zhù)玻璃光纖電纜進(jìn)行傳輸。但是，在通常情況下，這種數據傳輸方式通常發(fā)生在數據中心之間，而很少發(fā)生在數據中心內部。下一步就是緊盯著(zhù)光纖來(lái)重新打造數據中心網(wǎng)絡(luò )，讓傳統的電子網(wǎng)絡(luò )交換機與可極大加快服務(wù)器之間數據傳輸速度的光纖交換機并駕齊驅。 “如果我們能夠做到這一點(diǎn)，這種混合型的網(wǎng)絡(luò )——可適應更多數據流量的大規模網(wǎng)絡(luò )——就非常具有吸引力�！泵绹永Ｄ醽喆髮W(xué)神迭戈分校的光線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )研究員喬治-帕彭（George Papen）說(shuō)，“我們現在還沒(méi)有達到這一步，但是我們比以前更接近了�！� 帕彭所在的該校區的研發(fā)團隊已開(kāi)發(fā)出了這樣的混合型網(wǎng)絡(luò )，該網(wǎng)絡(luò )目前尚處于測試階段，可演示光纖交換機的工作原理。他們的這個(gè)研究項目，通常被稱(chēng)為 Helios，是由谷歌和其他技術(shù)巨頭資助的。該項目的主要研究員之一亞敏-法達特（Amin Vahdat）目前在谷歌任職，他在谷歌也在積極地探索類(lèi)似的研究課題；該團隊的另一名成員內森-法靈頓（Nathan Farrington），已加入了Facebook的團隊。 據帕彭稱(chēng)，Helios項目要完全得以實(shí)現還有很長(cháng)的路要走。但是，在美國馬薩諸塞州劍橋，一家名為Plexxi的創(chuàng )業(yè)公司最近推出了一款光纖網(wǎng)絡(luò )交換機，旨在重新打造數據中心。雖然這項技術(shù)完全不同于Helios，但是它們具有相同的基本目標。 “光子交換的功能非常強大。一旦你的業(yè)務(wù)涉足光纖交換領(lǐng)域，而不是電子交換領(lǐng)域，你就會(huì )擁有內在的性能上的優(yōu)勢�！盤(pán)lexxi公司CEO大衛-胡薩克（Dave Husak）說(shuō)，“我們都致力于達到那樣的效果�！� 未來(lái)的Helios項目 如果谷歌讓亞敏-法達特來(lái)重新打造它的數據中心，那么這將是一件很有意義的事情。法達特以前就做過(guò)類(lèi)似的事情。 從傳統上來(lái)說(shuō)，網(wǎng)絡(luò )是分層級的。如果你將服務(wù)器歸為一個(gè)層級，那么在這個(gè)層級之上的就是網(wǎng)絡(luò )交換機，你需要將這些服務(wù)器與網(wǎng)絡(luò )交換機連接。然后，你將這些 “高一層級的交換機”與更高層次的高速網(wǎng)絡(luò )設備連接；再接下來(lái)，你將這二層次的網(wǎng)絡(luò )設備與第三個(gè)更高層次的網(wǎng)絡(luò )設備連接。當你到達網(wǎng)絡(luò )核心時(shí)，你運行的非常昂貴的網(wǎng)絡(luò )硬件速度遠遠超過(guò)了服務(wù)器層級上的交換機。 你需要這種更快的速度來(lái)適應所有來(lái)自于網(wǎng)絡(luò )的流量——這或許是我們以前的看法。法達特及其同事證明，這種層級結構是錯誤的。如果你使用速度一般的、更廉價(jià)的網(wǎng)絡(luò )設備，你就可能更高效地運行你的網(wǎng)絡(luò )。 “這是一個(gè)革命�！迸僚碚f(shuō)，“在此之前，人們就像建造電信網(wǎng)絡(luò )那樣來(lái)打造他們的數據中心。但是，法達特的研究團隊意識到這樣做難以節省成本，他們證明了你可以用完全不同的方式來(lái)打造數據中心�！� 這種統一的網(wǎng)絡(luò )架構被稱(chēng)為“胖樹(shù)”（fat tree）架構設計。它現在已成為大型網(wǎng)絡(luò )業(yè)務(wù)的普遍形式。這就是為什么像谷歌這樣的公司已開(kāi)始放棄思科等公司的昂貴設備，轉而從亞洲制造公司那里購買(mǎi)低成本的硬件。但是，Helios項目（法達特也有份參與），致力于創(chuàng )造更大的變化。 基本的思想就是建造一半電子一半光纖的混合型網(wǎng)絡(luò )。這種網(wǎng)絡(luò )既能夠像現有的電子網(wǎng)絡(luò )一樣運行，以電子的形式通過(guò)銅線(xiàn)和硅來(lái)傳輸數據，也能夠通過(guò)光纖交換機在不同服務(wù)器之間傳輸某些數據。 今天，一些網(wǎng)絡(luò )已開(kāi)始使用光纖纜線(xiàn)在不同交換機之間或服務(wù)器與交換機之間傳輸數據。但是，一旦光子到達交換機，它們就會(huì )被轉換成電子。在Helios項目中，基本的想法是打造一個(gè)真正的光纖網(wǎng)絡(luò )，從而消除傳統電子網(wǎng)絡(luò )的負擔。 從某種意義上來(lái)說(shuō)，這個(gè)項目將會(huì )回到未來(lái)。今天的網(wǎng)絡(luò )使用所謂的“封包交換”（packet-switching）來(lái)回傳輸數據，在輸出數據前先將它們分解成更小的信息流。這就是互聯(lián)網(wǎng)的運行方式。但是，Helios項目的光纖部分使用的是“電路交換”（circuit-switching），可在兩個(gè)端點(diǎn)之間建立專(zhuān)門(mén)的聯(lián)系。這就是老式手機網(wǎng)絡(luò )的運行方式。 “只要看看數據中心的每個(gè)封包，你就會(huì )發(fā)現它并沒(méi)有高效地使用你的資源�！迸僚碚f(shuō)，“如果你能夠明白，哪怕是部分明白，數據流量的傳輸方向，你就不必查看每個(gè)封包的每個(gè)集管，你就能夠創(chuàng )造一個(gè)專(zhuān)門(mén)的電路來(lái)傳輸大量數據，而不必讓其通過(guò)封包交換的網(wǎng)絡(luò )�！� 帕彭將此比喻為一個(gè)可解決洛杉磯交通擁堵的系統——只要在該城市擁堵的地方臨時(shí)搭建幾座橋梁即可�！澳銜�(huì )根據需要放下這座橋梁，疏通堵塞地方的車(chē)流；然后，在未來(lái)某個(gè)時(shí)候，將這個(gè)橋梁移到交通堵塞的其他地方�！彼f(shuō)。 這種構造非常具有吸引力，因為光纖電路交換網(wǎng)絡(luò )比傳統的設計更加靈活。傳統網(wǎng)絡(luò )交換機是為特定的數據傳輸速度設定的：每秒10G，40G，等等。但是，光纖交換機則不同�！半娐肥且粋�(gè)管道，它不在乎數據傳輸速度是多少。它是速度不可知論者�！彼f(shuō)，“你幾乎能夠在上面傳輸任何速度的數據。這一點(diǎn)是非常具有吸引力的�！� 雖然這種架構要變成現實(shí)的數據中心還有很長(cháng)的路要走，但是帕彭相信它最終將會(huì )實(shí)現�！罢嬲募记墒桥靼S金分割點(diǎn)�！彼f(shuō)，“哪些流量需要在現有的網(wǎng)絡(luò )上傳輸，哪些數據需要轉到電路交換網(wǎng)絡(luò )上？”于是，這就出現了成本的問(wèn)題。光學(xué)硬件比電子設備的成本更高，盡管它的成本正在下降。 法達特和谷歌的研究很可能已接近現實(shí)，但是帕彭強調說(shuō)，就連他自己也不知道谷歌將會(huì )怎么做�！拔以诖笮蛿祿行挠泻芏喔愎饫w的朋友，盡管如此，我仍然不知道他們準備做什么�！彼f(shuō)。 就谷歌而言，它最重要的競爭優(yōu)勢就是其內部架構的設計。谷歌甚至對它資助的外部研究者也不愿透露這種設計。法達特并沒(méi)有對記者要求采訪(fǎng)的請求作出回應，谷歌的公關(guān)部門(mén)也拒絕討論該公司的光纖網(wǎng)絡(luò )研究。 但是，谷歌并不是唯一探索光纖交換未來(lái)的公司。這樣做的公司還有Facebook、思科、IBM和現在的Plexxi公司。 光纖網(wǎng)絡(luò )的前景 Helios 項目將整個(gè)網(wǎng)絡(luò )一分為二——其中的一半由電子交換機驅動(dòng)，而另一半則是靠光學(xué)硬件來(lái)驅動(dòng)；而Plexxi公司則將電子和光纖網(wǎng)絡(luò )整合到了一個(gè)交換機中。這一裝置在去年的晚些時(shí)候才正式地向世人公布，而且至少有一家公司（云服務(wù)公司Cloud Sigma）正在其實(shí)時(shí)數據中心使用這種交換機。 你將這些交換機串在一起，盡管他們可以繼續通過(guò)電子網(wǎng)絡(luò )傳輸其中的某些數據，但是你也可以在特定的端點(diǎn)之間直接創(chuàng )建光纖連接——在這些端點(diǎn)之間，你可以用光纖連接來(lái)傳輸非常龐大的數據。一根光纖電纜將這些交換機連接起來(lái)。但是在這根電纜上，你可以使用不同波長(cháng)的光在兩個(gè)特定的交換機之間建立連接，這些連接可以免受來(lái)自網(wǎng)絡(luò )其他部分的數據流的干擾。 與帕彭類(lèi)似，Plexxi公司的首席執行官胡薩克用高速公路來(lái)比喻這一技術(shù)�！霸趥鹘y的網(wǎng)絡(luò )上，電纜往哪走你就得跟著(zhù)往哪發(fā)送數據。這就是所謂的高速公路網(wǎng)。瀝青鋪到哪你就跟到哪�！彼f(shuō)，“而對于 Plexxi公司，從某種程度上講，你可以隨意自己鋪路。如果證明是兩個(gè)地方彼此之間想要進(jìn)行大量的數據傳輸，那么我們可以直接在它們之間創(chuàng )建光纖通道�！� 但是，Plexxi公司并不使用電路交換技術(shù)。在進(jìn)軍光纖領(lǐng)域時(shí)，它堅持使用封包交換。而且它也不會(huì )通過(guò)搭建橋梁來(lái)疏導流量。它只是提供一個(gè)軟件控制器，讓你根據你自己正在運行的應用程序來(lái)搭建這些光纖路徑。 Plexxi 公司的交換機的價(jià)格比一個(gè)普通的網(wǎng)絡(luò )開(kāi)關(guān)大約要貴上一倍：前者的價(jià)格大約在7萬(wàn)美元，而后者則只有3.5萬(wàn)美元。但是根據CloudSigma公司網(wǎng)絡(luò )負責人亞歷山大-伊萬(wàn)諾夫（Alexander Ivanov）的說(shuō)法，你可以在其他方面來(lái)彌補多出的這一部分成本。該公司能夠用更少的網(wǎng)絡(luò )交換機來(lái)運行自己的網(wǎng)絡(luò )，而且該網(wǎng)絡(luò )更擅長(cháng)于該公司數據中心內的來(lái)回傳輸的龐大數據流量——數據中心內部的數據傳輸叫做“東西流量”，數據中心之間的數據傳輸叫做“南北流量”。 你可以看出，東西流量的增加不僅對于谷歌、Facebook和其他許多依賴(lài)于分布式數據軟件的公司來(lái)說(shuō)是一個(gè)問(wèn)題，而且對于CloudSigma、亞馬遜和其他“云端”服務(wù)來(lái)說(shuō)也是如此——這些服務(wù)為外部客戶(hù)提供計算能力。云服務(wù)同樣需要各個(gè)服務(wù)器之間進(jìn)行大量的數據交流。 隨著(zhù)所有這些業(yè)務(wù)的持續發(fā)展，電子網(wǎng)絡(luò )的局限性將只會(huì )帶來(lái)更多的問(wèn)題。數據中心越大，服務(wù)器之間的距離就越遠，而它們之間的距離越遠，電子網(wǎng)絡(luò )連接就會(huì )變得越不穩定，會(huì )變得更麻煩。光纖網(wǎng)絡(luò )毫無(wú)疑問(wèn)就是問(wèn)題的解決辦法。問(wèn)題在于它最快要何時(shí)才會(huì )出現。 |
