تخطيط البنية التحتية العالمية لـ AWS Amazon Cloud Technology: نسج "شبكة فائقة غير مرئية" تدعم العالم الرقمي

إذا سألت من هو عملاق الحوسبة السحابية الأكثر ربحية في الوقت الحالي ، فإن الإجابة هي بلا شك AWS (Amazon Cloud Technology).

عندما يستخدم الكثير من الناس AWS ، فإنهم يعتقدون أنه ليس أكثر من وحدة تحكم على الويب. يمكنك فتح خادم سحابة (EC2) وإنشاء قاعدة بيانات بنقرة قليلة. لكن هل فكرت يومًا ، عندما تكون في الصين ، انقر فوق الماوس لفتح خادم في شرق الولايات المتحدة (فرجينيا) أو أوروبا (فرانكفورت) ، ما الذي يدعمه ؟

إن القدرة على السماح لملايين الشركات والمؤسسات حول العالم بإكمال نقل وحساب البيانات الضخمة في مستوى المللي ثانية لا تعتمد بأي حال من الأحوال على برج في السماء ، ولكن AWS حطمت مئات المليارات من الدولارات على سطح الأرض في العقدين الماضيين شبكة مادية ضخمة.

اليوم ، نفصل عن تلك الأوراق البيضاء الرسمية المملة ونستخدم المنظور الأول للكلمات العامية والأشخاص الحقيقيين لتفكيك تخطيط البنية التحتية العالمية لـ AWS بعمق. انظر كيف حولت هذه الأرض إلى "قرية عالمية" ، وكيف تضمن تصميماتها المعمارية الرائعة أن الأعمال "لن تتعثر أبدًا".

1. التفكيك الشعبي للمفاهيم الأساسية: المنطقة (المنطقة) والمنطقة المتاحة (AZ)

عند فتح وحدة التحكم AWS لأول مرة ، فإن أسماء الأماكن الكثيفة في الزاوية اليمنى العليا (مثل: شرق الولايات المتحدة-شمال فيرجينيا ، آسيا والمحيط الهادئ-طوكيو ، أوروبا-أيرلندا) هي AWS

منطقة (منطقة)

.

هذا هو المفهوم الأساسي لفهم البنية التحتية AWS. غالبًا ما يخلط العديد من المبتدئين ، وحتى بعض المهندسين المعماريين الذين دخلوا للتو ، بين "المنطقة" و "المنطقة المتاحة". نحن نستخدم مثال في الحياة على سبيل المثال:

1. المنطقة-النظام البيئي "على مستوى المدينة"

عادة ما تكون "المنطقة" المختارة من قبل AWS هي الدائرة الاقتصادية الأساسية أو مركز التكنولوجيا في جميع أنحاء العالم. مثل طوكيو وسنغافورة وفرانكفورت.

كل منطقة مستقلة تماما. هذا يعني أنه إذا واجهت منطقة طوكيو زلازل أو تغييرات سياسية شديدة ، فلن تعطس منطقة فرانكفورت حتى ، فهي معزولة تمامًا من الناحية المادية والكهرباء والإنترنت.

مبدأ الاختيار المبتدئ: كلما اقتربت من المستخدم النهائي الخاص بك ، كان ذلك أفضل. إذا كان عملاؤك جميعًا من مستخدمي الإنترنت اليابانيين ، فلن يكون لدى البراميل والخوادم عقل لاختيار منطقة طوكيو ، لأن المسافة المادية قصيرة وتأخير الشبكة هو الأدنى.

2. منطقة Availability Zone (AZ)-"مجموعة الإطارات الاحتياطية" في المنطقة

إذا كنت تعتقد أن المنطقة تشير إلى غرفة الكمبيوتر الضخمة ، فهذا خطأ كبير.

داخل كل منطقة ، تحتوي على ما لا يقل عن 3 "مناطق قابلة للاستخدام (AZ)" مستقلة أو أكثر.

ما هي المنطقة المتاحة ؟

تتكون المنطقة القابلة للاستخدام من واحد أو أكثر من "مجموعات مركز البيانات" المستقلة فعليًا مع أنظمة إمداد الطاقة والتبريد المستقلة.

على سبيل المثال ، إذا قمت بنشر نشاط تجاري في "منطقة طوكيو" ، فقد قامت AWS بالفعل ببناء ثلاث مجموعات كبيرة من غرف الكمبيوتر A و B و C في ضواحي مختلفة من طوكيو (ربما على بعد عشرات الكيلومترات).

بين هذه المناطق الثلاثة المتاحة ، النطاق الترددي فائق الارتفاع والامتداد منخفض للغاية مع AWS

كانت الألياف الضوئية المتأخرة مرتبطة ببعضها البعض. إلى أي مدى يكون التأخير منخفضًا ؟ عادة في غضون 1 إلى 2 مللي ثانية. بمعنى آخر ، إنهم في نفس الغرفة في تجربة الشبكة ، ولكن في مواجهة الكوارث المادية ، هم أفراد مستقلون.

ترجمة حقيقية:

لا تتمثل "البنية عالية الاستخدام" الحقيقية في المقامرة على أن غرفة الكمبيوتر لا تشتعل فيها النيران ، ولكن إلقاء خادمك في المنطقة القابلة للاستخدام A والمنطقة القابلة للاستخدام B على التوالي. حتى إذا كانت المنطقة المتاحة A تعاني للأسف من انقطاع التيار الكهربائي بسبب الأمطار الغزيرة ، فإن المنطقة المتاحة B تستحوذ على جميع حركة المرور على الفور ، ولا يمكن للمستخدمين حتى إدراك دائرة صفحة الويب.

2. الشبكة الأساسية والعقدة الهامشية: "طريق سريع خاص" لا يمكن اختراقه من قبل المتسللين

بالإضافة إلى بناء غرفة الكمبيوتر ، هناك شيء آخر مجنون للغاية قامت به AWS ، وهو

اسحب كابل الشبكة بنفسك

.

يعتقد الكثير من الناس أنه عندما نزور خوادم الولايات المتحدة في الصين ، فإن البيانات تذهب إلى الشبكة العامة العادية عبر الوطنية (أي الشبكة العامة لشركة China Telecom و China Unicom والمشغلين الأجانب عدة مرات). النقل عبر الوطني للشبكة العامة ليس بطيئًا فحسب ، بل إن الفترة الذهبية مثل الذروة الصباحية في الليل.

من أجل حل هذه المشكلة ، وضعت AWS عشرات الآلاف من الكيلومترات تحت أعماق المحيطات والأرض في جميع أنحاء العالم

شبكة العمود الفقري العالمية (Global Backbone Network)

.

يؤدي هذا إلى المكون الثالث المهم للبنية التحتية AWS: عقد الحافة (Edge Locations) و

التخزين المؤقت على المستوى الإقليمي (Regional Edge Caches)

.

عندما تتعاون مع AWS

CloudFront (شبكة توزيع المحتوى CDN)

أو

Global Accelerator (المسرع العالمي)

عند استخدامه ، فإن سير العمل هو مثل هذا:

يريد مستخدم باريس الوصول إلى البيانات التي تضعها على خادم فرجينيا في الولايات المتحدة الأمريكية.

لن تطير طلبات المستخدمين في باريس عبر المحيط الأطلسي إلى الولايات المتحدة ، ولكنها ستدخل إلى أقرب عقدة حافة AWS المحلية في باريس.

بمجرد الدخول إلى العقدة الهامشية ، فإن حركة المرور تعادل "الطريق الموحل للشبكة العامة العادية" ، مباشرة على طريق الألياف الضوئية السريع الخاص AWS.

يمر التدفق عبر شريان الألياف الضوئية تحت سطح البحر في AWS ، ويمتد إلى محطة Meidongyuan.

من خلال أسلوب اللعب هذا "الركض عبر الشبكة العامة من كلا الطرفين ، والركض لمسافات طويلة عبر الشبكة الداخلية في المنتصف" ، تجاوزت AWS تمامًا الازدحام في مصب الشبكة العامة وقمعت معدل التأخير والخراب في الأعمال التجارية العالمية إلى الحد المادي.

3. "التكنولوجيا السوداء الصلبة" للبنية التحتية AWS: Custom كل شيء (كل شيء يتم بحثه ذاتيًا)

لماذا يمكن لـ AWS لعب هذه الشبكة العالمية بهذه الطريقة ؟ الجواب هو أنه مرعب

قدرات البحث الذاتي

. مع حجم AWS ، لم يعد بإمكان السوق شراء الأجهزة الجاهزة التي يمكنها تلبية احتياجاتها ، لذلك فتحت نموذجًا شاملاً للبحث الذاتي.

1. نظام Nitro: استنزاف "الزيت والماء" من الخادم

تحتاج الخوادم السحابية التقليدية إلى استخدام جزء من قوة حساب وحدة المعالجة المركزية لإدارة المحاكاة الافتراضية والشبكة والتخزين. هذا

تمامًا مثل الشركة ، يتم إدارة 3 من أصل 10 موظفين ، ويعمل 7 فقط حقًا.

AWS يطور نفسه

رقائق وأنظمة Nitro

، قم بتوحيد كل هذه الأعمال المتنوعة للإدارة والشبكة والأمن على شريحة الأجهزة الحصرية. دع وحدة المعالجة المركزية للخادم الرئيسي يمكن استثمارها بنسبة 100 ٪ في حسابات أعمال المستخدم ، والأداء ممتلئ بشكل مباشر ، وفي الوقت نفسه ، يكون الأمان مرتفعًا لدرجة أنه حتى المسؤول الأساسي لـ AWS لا يمكنه التجسس على بيانات المستخدم.

2. رقاقة Graviton: كسر معصمك مع Intel/AMD

تعتقد AWS أن شراء وحدة المعالجة المركزية لشخص آخر باهظ الثمن ويستهلك الكثير من الطاقة ، لذلك طورت نفسها على أساس بنية ARM

معالجات سلسلة Graviton

. الآن تكررت إلى الجيل الرابع. ميزته هي

نسبة عالية جدًا من حيث التكلفة واستهلاك منخفض جدًا للطاقة

. عند استبدال مثال Graviton ، يمكن للشركات في كثير من الأحيان تقليل تكلفة حساباتها بشكل مباشر بنسبة 20 ٪ إلى 40 ٪ ، وتقليل التكاليف بشكل صحيح وزيادة الكفاءة.

4. القتال الفعلي في الصناعة: كيفية استخدام التصميم العالمي لـ AWS للاختيار ؟

بعد الحديث عن الكثير من التفاصيل الأساسية الصعبة والعودة إلى عملنا الفعلي ، كيف يمكننا استخدام AWS ، وهي شبكة كبيرة ، للتصميم المعماري ؟ فيما يلي مشاركة تجربة التجنب والاختيار في العديد من الصناعات:

الدراما/الألعاب: مجموعة Anycast الأساسية بدون عقل إذا كان عملك لعبة عالمية أو مسرحية قصيرة عبر الحدود ، فإن المستخدمين موجودون في جميع أنحاء جنوب شرق آسيا والشرق الأوسط وأوروبا والولايات المتحدة. يمكنك وضع الخادم الأساسي في "شرق الولايات المتحدة" أو "سنغافورة" حيث تكون البنية التحتية أكثر نضجًا ، ثم وضع AWS Global Accelerator على الواجهة الأمامية. يستخدم تقنية Anycast (Ren-Broadcast) للسماح للمستخدمين في جميع أنحاء العالم باستخدام نفس IP للوصول إلى شبكة AWS الداخلية القريبة ، مما يحل تمامًا نقاط الألم المتمثلة في بطء تحميل مكلتون والفيديو عبر الحدود.

مكتب الشركات متعددة الجنسيات: استفد جيدًا من VPC Peering (اتصال نظير إلى نظير) العديد من الشركات متعددة الجنسيات ، مع مقار بحث وتطوير محلية وفروع مبيعات خارجية. إذا استأجرت كل منها خطًا خاصًا عابرًا للحدود (IEPL) ، فسوف تكلف مئات الآلاف من اليوانات كل شهر. سيقوم المهندسون المعماريون الأذكياء ببناء أجهزة VPC في AWS المحلية (مثل بكين/نينغشيا) والمناطق الخارجية ، ثم يستخدمون AWS Transit Gateway أو VPC Peering لاستخدام الشبكة الأساسية العالمية المتوافقة AWS لفتح الشبكة الداخلية. الأمان مرتفع للغاية ، ويتم احتساب التكلفة وفقًا لمستوى التدفق ، مما يوفر قدرًا كبيرًا من نفقات الخط الثابت.

الوقاية من الكوارث بطيئة للغاية: التنفيذ الصارم لـ "Multi-AZ" المنتشرة في دائرة AWS لها مقولة شهيرة: "كل شيء ، كل الوقت." (يمكن كسر أي شيء في أي وقت). عند شراء خادم EC2 أو قاعدة بيانات RDS ، أنفق المزيد من المال للتحقق من "Multi-AZ (نشر منطقة متعددة قابلة للاستخدام)". تساعدك AWS الأساسية تلقائيًا على مزامنة بياناتك. بمجرد إزالة المنطقة الرئيسية القابلة للاستخدام عن طريق الخطأ ، تكون المرحلة الثانية من المنطقة المتاحة الاحتياطية سلسة

الاستحواذ ، هذا هو البطاقة النهائية للحفاظ على جائزة نهاية العام وأعمال الشركة.

5. الخاتمة: "شارع روما" في العصر الرقمي

يكمن جوهر قدرة روما القديمة على حكم الإمبراطورية الضخمة في أنها بنت شبكة نقل صلبة من "جميع الطرق تؤدي إلى روما".

تلعب AWS اليوم في الواقع دور عامل الطرق في العالم الرقمي. إنها تغليف طوبولوجيا الشبكة العالمية المعقدة ، والكابلات الضوئية البحرية العابرة للحدود ، وقيود الامتثال على جانبي المحيط ، والتشغيل المادي والصيانة لعشرات الآلاف من الخزائن في خدمة سحابية "خارج الصندوق".

بصفتنا مطورًا أو رئيسًا للشركة ، لا نحتاج إلى الاهتمام بكيفية دمج التفاصيل المادية الأساسية والألياف الضوئية. بالوقوف على أكتاف AWS ، وهي شبكة عملاقة ، دع الكود والأعمال الخاصة بك تصل إلى كل ركن من أركان العالم مع اتصال بالإنترنت في لحظة-هذا هو السحر الأكثر سحرًا الذي تمنحه الحوسبة السحابية لهذا العصر.