工信部何寶宏漫談電力網軟件定義的可靠性

時間:2013-06-27

來源:網絡轉載

導語:當今世界各國競爭比拼的是“軟實力”,信息產業(yè)的可靠性也開始比拼“軟冗余”了,未來必將會有更多的“軟冗余”技術和應用場景出現(xiàn)。比如,數(shù)據中心在高可靠性服務方面的成本支出驚人,隨著“軟冗余”時代的來臨,柴油發(fā)電機、UPS和蓄電池等,會成為數(shù)據中心古董級的技術嗎?

隨著硬件可靠性的提高,以及軟件和網絡技術的進步,網絡服務的可靠性其實已經是軟件定義的了,現(xiàn)在是時候讓服務器的服務可靠性也從硬冗余向軟件定義轉變了。

互聯(lián)網應用依賴于電信網提供通信服務,電信網又依賴于電力網提供能源服務。如果說互聯(lián)網應用是電信網的OTT業(yè)務,是“電信增值服務”,那么,電信網就是電力網的OTT業(yè)務,是“電力增值業(yè)務”。

從分層可靠性看,下層電力網一般是99.9%~99.999%,中間電信網是99.999%,上層互聯(lián)網應用(含IP網)是99.9%~99.99%。有點奇怪?依托在電力網提供能源的電信網,為了多一個“9”的可靠性(平均),只能靠雙路供電、UPS和柴油發(fā)電機等手段來提高自身的供電可靠性。

都是電,電信網是通過網絡傳遞信息,電力網是通過網絡傳遞能源。事實上,電力網和電信網的淵源很深,電報是電力(那時還沒電力網,靠電池供電)的第一個殺手級應用,后來有了電話和電燈等“電力應用”以及電力的組網。

用百度搜索一下,結果顯示,“電信級可靠性”的數(shù)量是“銀行級可靠性”的1萬倍,是“航空級安全性”的30倍。電信級可靠性似是唯一一個以行業(yè)命名的服務標準,是值得全體電信人驕傲的一個指標。

長期以來,電信網也確實需要很高的可靠性。因為它是人類唯一的一張雙向通信網,幾乎所有的信息傳遞都依賴它。試想一下,在衛(wèi)星和計算機等其他雙向通信網絡發(fā)明前,電信網中斷1小時會怎樣?輕則經濟混亂和新聞媒體歇業(yè)等,重則可能導致核戰(zhàn)爭。

提供高可靠性服務也是電信界非常樂意做的一件事情。原因可能有:1)樹立良好的社會形象;2)吸引國防、金融和政府等對可靠性要求非常高的用戶,直接成為電信網的用戶;3)可能的超額利潤;4)提高技術和資金門檻,鞏固市場壟斷地位。但電信級5個9可靠性說法,雖然流行但無權威出處。

電信網提高可靠性的方法主要靠硬件的冗余:冗余的線路(如SDN保護倒換環(huán),雙線接入),冗余的設備(雙機備份),當然還有冗余的供電系統(tǒng),以及與之相伴的大量維護人員。這種“硬冗余”的代價就是成本倍增,同時硬件資源的利用率很低。

隨著硬件可靠性的提高,以及軟件和網絡技術的進步,現(xiàn)在有越來越多的通過“網絡+軟件”的“軟冗余”方式。“硬冗余”追求硬件的零故障,而軟冗余允許單個硬件故障的存在,在系統(tǒng)范圍內通過“網絡+軟件”的方式解決。“軟冗余”的好處是巨大的,CAPEX和OPEX都可以明顯下降。

在互聯(lián)網分層模型中,物理線路的比特錯誤經常通過鏈路層糾錯機制(如CRC和FEC)來解決,IP層不處理鏈路層幀錯誤,交TCP層處理。這是因為TCP/IP的設計者認為,隨著技術的進步,物理層和鏈路層的錯誤率已非常低了,而上層又必須處理可靠性問題,夾心層IP無須多此一舉。

TCP/IP的這種設計,使得網絡局部故障不會導致通信中斷(通過BGP/ISIS/OSPF等技術來動態(tài)調整路由和迂回流量,也是一種軟冗余),提高了整個互聯(lián)網的可生存性和可靠性。當然,在TCP/IP這一假設中認為通信終端是可靠的,如果通信終端(比如服務器)也不可靠,就沒再涉及了。

而現(xiàn)在互聯(lián)網應用流行的C/S模型、B/S或App/云計算等模型,都要求服務側終端的服務高可靠性,這是TCP/IP技術設計之初沒有考慮的。而解決服務側高可靠性的方案,目前主要還是靠“硬冗余”:服務器多機備份、服務器集群和熱切換等。

通過TCP/IP軟件包和無連接的IP網絡技術,網絡服務的可靠性其實已經是軟件定義的了,現(xiàn)在是讓服務器的服務可靠性也從硬冗余轉向軟件定義的時候了。服務器“軟冗余”的代表性技術就是云計算,它將TCP/IP的“軟冗余”思路從網絡層延伸到了應用層,從路由器延伸到了服務器。

網絡出現(xiàn)故障時,TCP/IP是將通信流量遷移到其他路徑上去;計算(主要是服務器)出現(xiàn)故障時,云計算是將計算遷移到其他設備甚至其他數(shù)據中心去。無論是TCP/IP還是云計算都是軟冗余,出現(xiàn)故障時需要的只是“軟迂回”或“軟切換”。

當今世界各國競爭比拼的是“軟實力”,信息產業(yè)的可靠性也開始比拼“軟冗余”了,未來必將會有更多的“軟冗余”技術和應用場景出現(xiàn)。比如,數(shù)據中心在高可靠性服務方面的成本支出驚人,隨著“軟冗余”時代的來臨,柴油發(fā)電機、UPS和蓄電池等,會成為數(shù)據中心古董級的技術嗎?

隨著硬件可靠性的提高,以及軟件和網絡技術的進步,網絡服務的可靠性其實已經是軟件定義的了,現(xiàn)在是時候讓服務器的服務可靠性也從硬冗余向軟件定義轉變了。

互聯(lián)網應用依賴于電信網提供通信服務,電信網又依賴于電力網提供能源服務。如果說互聯(lián)網應用是電信網的OTT業(yè)務,是“電信增值服務”,那么,電信網就是電力網的OTT業(yè)務,是“電力增值業(yè)務”。

從分層可靠性看,下層電力網一般是99.9%~99.999%,中間電信網是99.999%,上層互聯(lián)網應用(含IP網)是99.9%~99.99%。有點奇怪?依托在電力網提供能源的電信網,為了多一個“9”的可靠性(平均),只能靠雙路供電、UPS和柴油發(fā)電機等手段來提高自身的供電可靠性。

都是電,電信網是通過網絡傳遞信息,電力網是通過網絡傳遞能源。事實上,電力網和電信網的淵源很深,電報是電力(那時還沒電力網,靠電池供電)的第一個殺手級應用,后來有了電話和電燈等“電力應用”以及電力的組網。

用百度搜索一下,結果顯示,“電信級可靠性”的數(shù)量是“銀行級可靠性”的1萬倍,是“航空級安全性”的30倍。電信級可靠性似是唯一一個以行業(yè)命名的服務標準,是值得全體電信人驕傲的一個指標。

長期以來,電信網也確實需要很高的可靠性。因為它是人類唯一的一張雙向通信網,幾乎所有的信息傳遞都依賴它。試想一下,在衛(wèi)星和計算機等其他雙向通信網絡發(fā)明前,電信網中斷1小時會怎樣?輕則經濟混亂和新聞媒體歇業(yè)等,重則可能導致核戰(zhàn)爭。

提供高可靠性服務也是電信界非常樂意做的一件事情。原因可能有:1)樹立良好的社會形象;2)吸引國防、金融和政府等對可靠性要求非常高的用戶,直接成為電信網的用戶;3)可能的超額利潤;4)提高技術和資金門檻,鞏固市場壟斷地位。但電信級5個9可靠性說法,雖然流行但無權威出處。

電信網提高可靠性的方法主要靠硬件的冗余:冗余的線路(如SDN保護倒換環(huán),雙線接入),冗余的設備(雙機備份),當然還有冗余的供電系統(tǒng),以及與之相伴的大量維護人員。這種“硬冗余”的代價就是成本倍增,同時硬件資源的利用率很低。

隨著硬件可靠性的提高,以及軟件和網絡技術的進步,現(xiàn)在有越來越多的通過“網絡+軟件”的“軟冗余”方式。“硬冗余”追求硬件的零故障,而軟冗余允許單個硬件故障的存在,在系統(tǒng)范圍內通過“網絡+軟件”的方式解決。“軟冗余”的好處是巨大的,CAPEX和OPEX都可以明顯下降。

在互聯(lián)網分層模型中,物理線路的比特錯誤經常通過鏈路層糾錯機制(如CRC和FEC)來解決,IP層不處理鏈路層幀錯誤,交TCP層處理。這是因為TCP/IP的設計者認為,隨著技術的進步,物理層和鏈路層的錯誤率已非常低了,而上層又必須處理可靠性問題,夾心層IP無須多此一舉。

TCP/IP的這種設計,使得網絡局部故障不會導致通信中斷(通過BGP/ISIS/OSPF等技術來動態(tài)調整路由和迂回流量,也是一種軟冗余),提高了整個互聯(lián)網的可生存性和可靠性。當然,在TCP/IP這一假設中認為通信終端是可靠的,如果通信終端(比如服務器)也不可靠,就沒再涉及了。

而現(xiàn)在互聯(lián)網應用流行的C/S模型、B/S或App/云計算等模型,都要求服務側終端的服務高可靠性,這是TCP/IP技術設計之初沒有考慮的。而解決服務側高可靠性的方案,目前主要還是靠“硬冗余”:服務器多機備份、服務器集群和熱切換等。

通過TCP/IP軟件包和無連接的IP網絡技術,網絡服務的可靠性其實已經是軟件定義的了,現(xiàn)在是讓服務器的服務可靠性也從硬冗余轉向軟件定義的時候了。服務器“軟冗余”的代表性技術就是云計算,它將TCP/IP的“軟冗余”思路從網絡層延伸到了應用層,從路由器延伸到了服務器。

網絡出現(xiàn)故障時,TCP/IP是將通信流量遷移到其他路徑上去;計算(主要是服務器)出現(xiàn)故障時,云計算是將計算遷移到其他設備甚至其他數(shù)據中心去。無論是TCP/IP還是云計算都是軟冗余,出現(xiàn)故障時需要的只是“軟迂回”或“軟切換”。

當今世界各國競爭比拼的是“軟實力”,信息產業(yè)的可靠性也開始比拼“軟冗余”了,未來必將會有更多的“軟冗余”技術和應用場景出現(xiàn)。比如,數(shù)據中心在高可靠性服務方面的成本支出驚人,隨著“軟冗余”時代的來臨,柴油發(fā)電機、UPS和蓄電池等,會成為數(shù)據中心古董級的技術嗎?

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