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随着硬件可靠性的提高,以及软件和网络技术的进步,网络服务的可靠性其实已经是软件定义的了,现在是时候让服务器的服务可靠性也从硬冗余向软件定义转变了。
互联网应用依赖于电信网提供通信服务,电信网又依赖于电力网提供能源服务。如果说互联网应用是电信网的OTT业务,是“电信增值服务”,那么,电信网就是电力网的OTT业务,是“电力增值业务”。
从分层可靠性看,下层电力网一般是99.9%~99.999%,中间电信网是99.999%,上层互联网应用(含IP网)是99.9%~99.99%。有点奇怪?依托在电力网提供能源的电信网,为了多一个“9 ”的可靠性(平均),只能靠双路供电、UPS和柴油发电机等手段来提高自身的供电可靠性。
都是电,电信网是通过网络传递信息,电力网是通过网络传递能源。事实上,电力网和电信网的渊源很深,电报是电力(那时还没电力网,靠电池供电)的第一个杀手级应用,后来有了电话和电灯等“电力应用”以及电力的组网。
用百度搜索一下,结果显示,“电信级可靠性”的数量是“银行级可靠性”的1万倍,是“航空级安全性”的30倍。电信级可靠性似是唯一一个以行业命名的服务标准,是值得全体电信人骄傲的一个指标。
长期以来,电信网也确实需要很高的可靠性。因为它是人类唯一的一张双向通信网,几乎所有的信息传递都依赖它。试想一下,在卫星和计算机等其他双向通信网络发明前,电信网中断1小时会怎样?轻则经济混乱和新闻媒体歇业等,重则可能导致核战争。
提供高可靠性服务也是电信界非常乐意做的一件事情。原因可能有:1)树立良好的社会形象;2)吸引国防、金融和政府等对可靠性要求非常高的用户,直接成为电信网的用户;3)可能的超额利润;4)提高技术和资金门槛,巩固市场垄断地位。但电信级5个9可靠性说法,虽然流行但无权威出处。
电信网提高可靠性的方法主要靠硬件的冗余:冗余的线路(如SDN保护倒换环,双线接入),冗余的设备(双机备份),当然还有冗余的供电系统,以及与之相伴的大量维护人员。这种“硬冗余”的代价就是成本倍增,同时硬件资源的利用率很低。
随着硬件可靠性的提高,以及软件和网络技术的进步,现在有越来越多的通过“网络+软件”的“软冗余”方式。“硬冗余”追求硬件的零故障,而软冗余允许单个硬件故障的存在,在系统范围内通过“网络+软件”的方式解决。“软冗余”的好处是巨大的,CAPEX和OPEX都可以明显下降。
在互联网分层模型中,物理线路的比特错误经常通过链路层纠错机制(如CRC和FEC)来解决,IP层不处理链路层帧错误,交TCP层处理。这是因为TCP/IP的设计者认为,随着技术的进步,物理层和链路层的错误率已非常低了,而上层又必须处理可靠性问题,夹心层IP无须多此一举。
TCP/IP的这种设计,使得网络局部故障不会导致通信中断(通过BGP/ISIS/OSPF等技术来动态调整路由和迂回流量,也是一种软冗余),提高了整个互联网的可生存性和可靠性。当然,在TCP/IP这一假设中认为通信终端是可靠的,如果通信终端(比如服务器)也不可靠,就没再涉及了。
而现在互联网应用流行的C/S模型、B/S或App/云计算等模型,都要求服务侧终端的服务高可靠性,这是TCP/IP技术设计之初没有考虑的。而解决服务侧高可靠性的方案,目前主要还是靠“硬冗余”:服务器多机备份、服务器集群和热切换等。
通过TCP/IP软件包和无连接的IP网络技术,网络服务的可靠性其实已经是软件定义的了,现在是让服务器的服务可靠性也从硬冗余转向软件定义的时候了。服务器“软冗余”的代表性技术就是云计算,它将TCP/IP的“软冗余”思路从网络层延伸到了应用层,从路由器延伸到了服务器。
网络出现故障时,TCP/IP是将通信流量迁移到其他路径上去;计算(主要是服务器)出现故障时,云计算是将计算迁移到其他设备甚至其他数据中心去。无论是TCP/IP还是云计算都是软冗余,出现故障时需要的只是“软迂回”或“软切换”。
当今世界各国竞争比拼的是“软实力”,信息产业的可靠性也开始比拼“软冗余”了,未来必将会有更多的“软冗余”技术和应用场景出现。比如,数据中心在高可靠性服务方面的成本支出惊人,随着“软冗余”时代的来临,柴油发电机、UPS和蓄电池等,会成为数据中心古董级的技术吗?
随着硬件可靠性的提高,以及软件和网络技术的进步,网络服务的可靠性其实已经是软件定义的了,现在是时候让服务器的服务可靠性也从硬冗余向软件定义转变了。
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