IT行業(yè)的“紅移”理論

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格雷格.巴巴多布羅斯（Greg Papadopoulos）在太陽計(jì)算機(jī)系統(tǒng)公司（Sun）擔(dān)任首席技術(shù)官（CTO）已近10年。過去，巴巴多布羅斯曾總結(jié)出制造和銷售高性能計(jì)算機(jī)的最佳方式；最近，他又提出了幫助公司走出經(jīng)濟(jì)低迷期的可行之道。今年早些時(shí)候，在與Sun的客戶和其他首席信息官（CIO）進(jìn)行多方會(huì)談之后，巴巴多布羅斯意識(shí)到：一些主要公司在部署IT基礎(chǔ)設(shè)施方面已經(jīng)達(dá)到了無以復(fù)加的地步，遠(yuǎn)超其他大部分企業(yè)，并且其需求仍在成倍增長。他認(rèn)為，這一發(fā)展趨勢(shì)不僅源于消費(fèi)者對(duì)于IT無盡的需求，還與計(jì)算行業(yè)自身的結(jié)構(gòu)有關(guān)。

巴巴多布羅斯將這一理論稱為“紅移”。在天文學(xué)里，紅移用于描述當(dāng)天體遠(yuǎn)離觀察者時(shí)，其發(fā)射的光線的波長產(chǎn)生的變化：會(huì)逐漸變長，并向可見光譜靠近紅光一端移動(dòng)。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(yīng)用于光學(xué)領(lǐng)域，并進(jìn)而得出結(jié)論：宇宙在膨脹。 在IT業(yè)，巴巴多布羅斯應(yīng)用紅移理論描述計(jì)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(luò)公司，就連制藥、金融和能源公司等應(yīng)用高性能計(jì)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(jié)果所依據(jù)的，絕不僅是某家公司使用了多少個(gè)CPU周期。巴巴多布羅斯指出，未來幾年內(nèi)，紅移公司的業(yè)務(wù)將會(huì)連續(xù)翻番。同時(shí)，對(duì)于那些處理需求尚未呈現(xiàn)爆炸性增長的藍(lán)移（Blue-Shift）公司而言，其業(yè)務(wù)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(gè)顯而易見的矛盾：紅移公司在投入大量資金擴(kuò)建IT基礎(chǔ)設(shè)施的同時(shí)，還要保持業(yè)務(wù)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(shù)為核心的解決方案：通過遷移到低成本、低風(fēng)險(xiǎn)的公用計(jì)算（Utility Computing）模式，同時(shí)將大部分業(yè)務(wù)運(yùn)行于可處理復(fù)雜計(jì)算需求的大型服務(wù)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(shù)經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域無疑具備一定的前瞻性，但同時(shí)也有炒作之嫌。巴巴多布羅斯曾是麻省理工學(xué)院（MIT）的教授，從他對(duì)紅移理論的闡述中，不難發(fā)現(xiàn)其學(xué)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(jì)算（Cloud Computing）平臺(tái)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(chǔ)服務(wù)Amazon S3從推出到現(xiàn)在，在不到一年的時(shí)間里，就已擁有50億個(gè)對(duì)象；也包括沒什么名氣的小廠商，如3tera公司，其公用計(jì)算服務(wù)的季度增長率高達(dá)100％。另外，加拿大皇家銀行資本市場(chǎng)公司（RBC Capital Markets）近期公布的一份報(bào)告表明，軟件租用服務(wù)模式同樣呈現(xiàn)出爆炸性的發(fā)展趨勢(shì)，年漲幅達(dá)到43％。

同時(shí)，那些要為常規(guī)數(shù)據(jù)中心內(nèi)大量機(jī)架服務(wù)器提供電力、降溫、以及維護(hù)服務(wù)的公司，則面臨著成本不斷上升的壓力，他們?cè)谌U(kuò)充IT資源的同時(shí)，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(zhuǎn)變：“既然你可以將自己的發(fā)電機(jī)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(shí)更新的社會(huì)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，用戶可以通過手機(jī)或計(jì)算機(jī)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(xiàng)服務(wù)。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(huì)翻番。

GigaVox Media公司專為播客和視頻網(wǎng)絡(luò)日志制作者提供基于互聯(lián)網(wǎng)的制作和分銷平臺(tái)，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(gè)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(biāo)意味著什么呢？“我不知道。”凱伊坦言：“但我們的系統(tǒng)必須達(dá)到Twitter那樣的可擴(kuò)展性。”

為確保實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，凱伊選擇了亞馬遜Web服務(wù)(Amazon Web Services，AWS)。采用該服務(wù)，無論是應(yīng)用程序、存儲(chǔ)系統(tǒng)還是計(jì)算架構(gòu)，均按使用付費(fèi)。這正是紅移公司采取的一種方式，亞馬遜和谷歌等公司會(huì)搭建超大規(guī)模的IT基礎(chǔ)設(shè)施，而GigaVox等小公司，則會(huì)直接采用這些大公司提供的服務(wù)。

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(gè)月來，在與客戶和CIO們的交流中，他已開始理解這一現(xiàn)象?！拔夷軌蛑苯訌目蛻裟抢锔惺艿竭@類沖突，他們首先會(huì)說，‘IT基礎(chǔ)設(shè)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(shí)得到了使用?！彼貞浀溃骸敖又麄儠?huì)說，‘?dāng)?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(duì)這種迅猛的增長進(jìn)行管理?！鹊?。一方面，基礎(chǔ)設(shè)施的實(shí)際利用率很低；另一方面，這些公司又常抱怨基礎(chǔ)設(shè)施不足?！?

這恰是問題所在。巴巴多布羅斯認(rèn)識(shí)到，有兩種不同的應(yīng)用程序集在推動(dòng)計(jì)算需求的增長：一種主要由面向Web的新型應(yīng)用組成，這些應(yīng)用推動(dòng)著用戶需求和計(jì)算需求的迅猛增長；另一種則由后臺(tái)系統(tǒng)構(gòu)成，這類應(yīng)用增長速度趨于平緩?！耙磺腥Q于你處于摩爾定律的哪一端?！?巴巴多布羅斯概括道，“如果應(yīng)用程序增加的速度快于摩爾定律的描述，你就得面對(duì)規(guī)模和能源方面的諸多基本問題。如果應(yīng)用程序增加的速度在摩爾定律限定的范圍內(nèi)，那就仍然存在整合的空間。”

 值得注意的是，企業(yè)計(jì)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(yīng)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(dòng)向電子郵件地址發(fā)送即時(shí)消息。今年8月，該公司宣布，在不到一個(gè)月的時(shí)間內(nèi)，就有50萬人注冊(cè)。

但是，用戶數(shù)量并不是導(dǎo)致Web2.0公司的IT基礎(chǔ)設(shè)施呈現(xiàn)爆炸性增長的唯一因素。研究機(jī)構(gòu)ComScore公司表示，僅5月，美國人在線瀏覽視頻流的總個(gè)數(shù)就超過了83億，也就是說，平均每個(gè)美國人每天幾乎都要觀看1個(gè)視頻。其中，YouTube是無可爭議的頭號(hào)視頻供應(yīng)商，上述數(shù)字中就有17億多個(gè)視頻來自該公司。這對(duì)于任何存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)來說，都可謂千鈞重負(fù)，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(jī)構(gòu)亞利桑那聯(lián)邦信用社（Arizona Federal Credit Union）為24.4萬名消費(fèi)者和小企業(yè)員工提供服務(wù)，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(rèn)為，芯片內(nèi)的晶體管數(shù)量每兩年會(huì)翻一番，即年均增長約42％）。然而，該機(jī)構(gòu)的信用卡部門擴(kuò)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(wù)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(yīng)的戰(zhàn)略，以應(yīng)對(duì)這種發(fā)展速度，一直是菲利普的首要任務(wù)。

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(nèi)服務(wù)器的數(shù)量從87臺(tái)縮減到61臺(tái)。但這樣的整合依然無法滿足未來幾年內(nèi)處理需求的增長?！拔覀儗⒗^續(xù)擴(kuò)建數(shù)據(jù)中心，但當(dāng)其容量飽和時(shí)，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(shí)間，可能會(huì)對(duì)該機(jī)構(gòu)30％的IT基礎(chǔ)設(shè)施采取托管服務(wù)模式。

那么，如果你的公司規(guī)模遠(yuǎn)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(jí)信用卡公司維薩公司（Visa），情況又會(huì)怎樣呢？

維薩的總交易量以近20％的幅度逐年遞增?？紤]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(xiàng)交易，而且這些交易的性質(zhì)也日趨復(fù)雜。維薩用了5年時(shí)間，投入數(shù)億美元，以更新并升級(jí)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(gè)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(jì)算需求的急劇增長，不僅源自維薩的實(shí)時(shí)交易授權(quán)和清算系統(tǒng)，在其IT部門Inovant的高級(jí)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(wù)的形式提交給客戶，比如為小企業(yè)提供的月結(jié)報(bào)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(yīng)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(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)型：采用服務(wù)器虛擬化外加自行開發(fā)的分布式網(wǎng)格計(jì)算架構(gòu)。“公司核心業(yè)務(wù)的增長趨勢(shì)是一致的，但對(duì)于增值服務(wù)，必須得保存所有數(shù)據(jù)?！鼻鹄讈啽硎?，“事實(shí)上，存儲(chǔ)成本增加的速度要快于實(shí)際處理成本。”也正是由于這個(gè)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(jìn)一步轉(zhuǎn)向網(wǎng)格模式，處理能力增長的加速度也會(huì)不斷提升。”他說。

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(shì)。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(shù)（Process Analytical Technology）的新型質(zhì)量保證工具，該技術(shù)極大地提高了對(duì)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(yuǎn)的地區(qū)，特別是海底，勘探油田，其產(chǎn)生的地質(zhì)數(shù)據(jù)已達(dá)TB級(jí)（1TB=1012字節(jié)），并且需要在1分鐘內(nèi)加以分析處理。這一趨勢(shì)在軟件作為服務(wù)（SaaS）領(lǐng)域同樣顯而易見。該行業(yè)的頭號(hào)廠商Salesforce公司親眼見證了其系統(tǒng)需求的飆升。該公司平臺(tái)部門高級(jí)副總裁史蒂夫?費(fèi)舍爾（Steve Fisher）透露，其“交易量”[即該公司數(shù)據(jù)庫調(diào)用應(yīng)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?wù)撚?jì)算的商品化，在他們看來，創(chuàng)新似乎已成為過去時(shí)了?！卑桶投嗖剂_斯表示，“通用計(jì)算的確是一種商品，然而，如何設(shè)計(jì)貨真價(jià)實(shí)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(qiáng)對(duì)這些軟件的管理，籍此提高生產(chǎn)力，這一切還都有待實(shí)現(xiàn)。” 

公用計(jì)算

在巴巴多布羅斯看來，紅移實(shí)質(zhì)上就是一份診斷書，而針對(duì)癥結(jié)的處方則是回歸公用計(jì)算和共享架構(gòu)。

公用計(jì)算的概念由來已久，最早可以回溯到國際商業(yè)機(jī)器公司（IBM）的大型機(jī)時(shí)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(shí)也出現(xiàn)了一系列技術(shù)進(jìn)步：高速網(wǎng)絡(luò)幾乎無處不在；高密度、大功率、高可擴(kuò)展性的服務(wù)器和存儲(chǔ)系統(tǒng)投入使用；數(shù)據(jù)中心虛擬化技術(shù)以及可無縫集成公用計(jì)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(yīng)的專業(yè)知識(shí)，可達(dá)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(fèi)雷斯特?諾羅德（Forrest Norrod）總結(jié)道：“這種理念正在慢慢滲透到整個(gè)行業(yè)?！?

事實(shí)上，Sun并非唯一一家押寶將企業(yè)內(nèi)部計(jì)算大規(guī)模轉(zhuǎn)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(jì)算服務(wù)已經(jīng)有一段時(shí)間了。此外，谷歌和亞馬遜是這場(chǎng)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(jì)至少有20個(gè)），并公開表示計(jì)劃為企業(yè)提供在線計(jì)算服務(wù)。而作為AWS的組成部分，亞馬遜的彈性計(jì)算云服務(wù)（Elastic Compute Cloud，EC2）也于去年粉墨登場(chǎng)。

“過去，我們?cè)⒘舜笮偷摹⒕哂谐杀拘б娴?、高可擴(kuò)展性的、高性能的計(jì)算架構(gòu)?！眮嗰R遜負(fù)責(zé)產(chǎn)品管理和開發(fā)人員關(guān)系的副總裁亞當(dāng)?塞利普斯凱（Adam Selipsky）表示，“因此，當(dāng)前我們工作的重點(diǎn)在于，鼓勵(lì)所有開發(fā)人員都積極利用這一架構(gòu)，而無需考慮他們所在公司的規(guī)模大小和經(jīng)濟(jì)狀況。”

憑借亞馬遜通用計(jì)算平臺(tái)所采用的按使用付費(fèi)模式，企業(yè)支付費(fèi)用的標(biāo)準(zhǔn)為：10美分/CPU?小時(shí)；與傳統(tǒng)的內(nèi)部服務(wù)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(xiàng)與此近似的服務(wù)，價(jià)格為1美元/CPU?小時(shí)。Sun認(rèn)為，這一標(biāo)準(zhǔn)實(shí)際上低于亞馬遜的報(bào)價(jià)，因?yàn)樗会槍?duì)CPU的實(shí)際處理時(shí)間收費(fèi)，而非客戶租用云架構(gòu)（Cloud Infrastructure）的總時(shí)間。

然而，不少人質(zhì)疑公用計(jì)算再度繁榮一說?！昂翢o疑問，公用計(jì)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(shì)仿佛是1950年的重演，全世界的所有工作都可以交給7臺(tái)計(jì)算機(jī)完成。這樣的預(yù)言與其第一次出現(xiàn)時(shí)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(jì)算所帶來的經(jīng)濟(jì)效益與掌控自身命運(yùn)之間，求得某種平衡。“CIO們總是希望掌握絕對(duì)的控制與主導(dǎo)權(quán)，他們很難走出這種思維定式?！北M管如此，菲利普依舊認(rèn)為：“公用計(jì)算是未來發(fā)展的大勢(shì)所趨。僅僅出于商業(yè)成本的考慮，也會(huì)有越來越多的應(yīng)用程序采取這種模式?！?

接下來還有兩個(gè)問題：第一，公用計(jì)算會(huì)在何種程度上取代傳統(tǒng)的內(nèi)部數(shù)據(jù)中心？第二，這些以服務(wù)為導(dǎo)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(guān)系更為密切。 

黑盒計(jì)算

初夏的一天，一輛載著一個(gè)烏黑集裝箱的卡車，?？吭谖挥谒固垢４髮W(xué)（Stanford University）的斯坦福線性加速器中心（Stanford Linear Accelerator Center）的50號(hào)大廈外。集裝箱是預(yù)制的，配備有內(nèi)置降溫系統(tǒng)，里面滿滿當(dāng)當(dāng)?shù)嘏帕兄?52臺(tái)Sun服務(wù)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(xué)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(shí)所產(chǎn)生的影響。斯坦福大學(xué)科學(xué)計(jì)算與計(jì)算服務(wù)系高性能存儲(chǔ)與計(jì)算負(fù)責(zé)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(xué)無需新增任何建設(shè)成本，計(jì)算能力就增加了三分之一還多。

黑盒專為那些盡管面對(duì)大規(guī)模計(jì)算需求，但尚未做好準(zhǔn)備將所有基礎(chǔ)設(shè)施悉數(shù)轉(zhuǎn)移到互聯(lián)網(wǎng)云的公司量身訂做。它是Sun針對(duì)紅移公司的計(jì)算需求而制定的策略。巴巴多布羅斯預(yù)言：未來，“谷歌模式”，也就是那些部署有幾百臺(tái)低端服務(wù)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(jí)計(jì)算機(jī)星座系統(tǒng)（Constellation System）。后者是基于Sun Blade 6000服務(wù)器的、高效、低功耗的系統(tǒng)，可用來運(yùn)行氣候、氣象及海洋建模等復(fù)雜應(yīng)用程序。第一臺(tái)星座系統(tǒng)部署在德克薩斯大學(xué)（The University of Texas）的德克薩斯高級(jí)計(jì)算中心（Texas Advanced Computing Center）。

巴巴多布羅斯再次以電網(wǎng)為喻，對(duì)兩種模式進(jìn)行了比較。他說，這就好比一座發(fā)電量達(dá)幾百萬瓦特的熱電廠與一組便攜式本田（Honda）發(fā)動(dòng)機(jī)之間的對(duì)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(wù)器的銷量將成倍增加。” 電子雜志《戰(zhàn)略新聞服務(wù)》（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(yùn)行Solaris系統(tǒng)的Sun服務(wù)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(wù)器上運(yùn)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(luò)泡沫之后連續(xù)5年的虧損，Sun的命運(yùn)開始逆轉(zhuǎn)，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(gòu)師，同時(shí)也是紅移理論的堅(jiān)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(cái)報(bào)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(shì)，漲幅高于47％。之后不久，Sun又表示，會(huì)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(xué)家們都需要思考這樣一個(gè)問題：紅移會(huì)永遠(yuǎn)持續(xù)下去嗎？(informationweeks)