เค้าโครงโครงสร้างพื้นฐานทั่วโลกของ AWS Amazon Cloud Technology: สาน "เครือข่ายซูเปอร์ที่มองไม่เห็น" ที่รองรับโลกดิจิทัล

หากคุณถามว่าใครคือยักษ์ใหญ่ด้านคลาวด์คอมพิวติ้งที่ทำกำไรได้มากที่สุดคำตอบคือ AWS (Amazon Cloud Technology) อย่างไม่ต้องสงสัย

เมื่อหลายคนใช้ AWS พวกเขาคิดว่ามันไม่มีอะไรมากไปกว่าคอนโซลหน้าเว็บคุณสามารถเปิดเซิร์ฟเวอร์คลาวด์ (EC2) และสร้างฐานข้อมูลได้ด้วยการคลิกเมาส์เพียงไม่กี่ครั้งแต่คุณเคยคิดบ้างไหมว่าเมื่อคุณอยู่ในประเทศจีนและคลิกเมาส์เพื่อเปิดเซิร์ฟเวอร์ในฝั่งตะวันออก (เวอร์จิเนีย) หรือยุโรป (แฟรงค์เฟิร์ต) สิ่งที่อยู่เบื้องหลังมันคืออะไร?

การอนุญาตให้บริษัทและสถาบันหลายล้านแห่งทั่วโลกส่งและคำนวณข้อมูลจำนวนมหาศาลในระดับมิลลิวินาทีนั้นไม่ได้ขึ้นอยู่กับปราสาทบนท้องฟ้าแต่ AWS ได้ลงทุนหลายแสนล้านดอลลาร์บนพื้นผิวโลกในช่วงสองทศวรรษที่ผ่านมาเครือข่ายทางกายภาพขนาดใหญ่

วันนี้เราแยกตัวออกจากเอกสารไวท์เปเปอร์อย่างเป็นทางการที่น่าเบื่อและใช้มุมมองแรกของภาษาพื้นถิ่นและคนจริงเพื่อแยกโครงร่างโครงสร้างพื้นฐานทั่วโลกของ AWS ดูว่ามันเปลี่ยนโลกนี้ให้กลายเป็น "หมู่บ้านโลก" ได้อย่างไรและการออกแบบสถาปัตยกรรมที่สวยงามทำให้มั่นใจได้อย่างไรว่าธุรกิจจะ "ไม่หยุดทำงาน"

แนวคิดหลักคือการถอดชิ้นส่วนที่เป็นที่นิยม: ภูมิภาค (ภูมิภาค) และพื้นที่ว่าง (AZ)

ครั้งแรกที่ฉันเปิดคอนโซล AWS แถวที่หนาแน่นของชื่อสถานที่ที่มุมขวาบน (เช่น: ฝั่งตะวันออก-เวอร์จิเนียเหนือ, เอเชียแปซิฟิก-โตเกียว, ยุโรป-ไอร์แลนด์) คือ AWS

ภูมิภาค (Region)

。

นี่คือการทำความเข้าใจแนวคิดพื้นฐานของโครงสร้างพื้นฐาน AWS สามเณรหลายคนและแม้แต่สถาปนิกใหม่บางคนก็มักจะสับสนระหว่าง "พื้นที่" กับ "พื้นที่ว่าง" เราใช้ตัวอย่างชีวิตเพื่อเปรียบเทียบ:

1.ภูมิภาค (ภูมิภาค)-"ระดับเมือง" ระบบนิเวศ

"ภูมิภาค" ที่เลือกโดย AWS มักเป็นวงกลมเศรษฐกิจหลักของโลกหรือศูนย์เทคโนโลยีเช่นโตเกียวสิงคโปร์แฟรงก์เฟิร์ต

แต่ละพื้นที่มีความเป็นอิสระอย่างสมบูรณ์ซึ่งหมายความว่าหากพื้นที่โตเกียวเผชิญกับแผ่นดินไหวที่รุนแรงหรือการเปลี่ยนแปลงนโยบายพื้นที่แฟรงก์เฟิร์ตจะไม่จามด้วยซ้ำพวกมันถูกแยกออกจากร่างกายไฟฟ้าและอินเทอร์เน็ตโดยสิ้นเชิง

หลักการเลือกมือใหม่: ยิ่งคุณอยู่ใกล้ผู้ใช้มากเท่าไหร่ก็ยิ่งดีเท่านั้นหากลูกค้าของคุณเป็นชาวเน็ตญี่ปุ่นทั้งหมดบาร์เรลและเซิร์ฟเวอร์จะไม่มีสมองในการเลือกพื้นที่โตเกียวเนื่องจากระยะทางกายภาพสั้นและเวลาแฝงของเครือข่ายต่ำที่สุด

2.Availability Zone (Availability Zone เรียกว่า AZ)-"คลัสเตอร์ยางอะไหล่" ในพื้นที่

หากคุณคิดว่าพื้นที่หมายถึงห้องคอมพิวเตอร์ขนาดใหญ่คุณคิดผิดมาก

ภายในแต่ละพื้นที่มีอย่างน้อย3หรือมากกว่า "พื้นที่ว่าง (AZ)" ที่เป็นอิสระ

พื้นที่ว่างคืออะไร?

พื้นที่ว่างประกอบด้วย "คลัสเตอร์ศูนย์ข้อมูล" อิสระทางกายภาพอย่างน้อยหนึ่งแห่งที่มีระบบจ่ายไฟและระบบทำความเย็นที่เป็นอิสระ

ตัวอย่างเช่นหากคุณปรับใช้ธุรกิจใน "พื้นที่โตเกียว" AWS ได้สร้างห้องคอมพิวเตอร์ขนาดใหญ่สามกลุ่ม A, B และ C ในเขตชานเมืองต่างๆของโตเกียว (อาจอยู่ห่างกันหลายสิบกิโลเมตร)

ระหว่างพื้นที่ว่างทั้งสามนี้ใช้แบนด์วิดท์สูงพิเศษที่พัฒนาขึ้นเองของ AWS และความยาวต่ำมาก

ใยแก้วนำแสงสายเชื่อมต่อกันอย่างแน่นหนาความล่าช้าต่ำแค่ไหน? โดยปกติจะอยู่ภายใน1ถึง2มิลลิวินาทีกล่าวอีกนัยหนึ่งพวกเขาอยู่ในห้องเดียวกันในแง่ของประสบการณ์ออนไลน์แต่เมื่อเผชิญกับภัยพิบัติทางกายภาพพวกเขาเป็นบุคคลที่เป็นอิสระ

การแปลโดยมนุษย์:

"สถาปัตยกรรมที่มีความพร้อมใช้งานสูง" ที่แท้จริงไม่ได้หมายความว่าห้องคอมพิวเตอร์จะไม่ลุกเป็นไฟแต่จะโยนเซิร์ฟเวอร์สองเครื่องของคุณลงในพื้นที่ว่าง A และพื้นที่ว่าง B ตามลำดับแม้ว่าพื้นที่ว่าง A จะประสบกับฝนตกหนักและไฟฟ้าดับแต่พื้นที่ว่าง B จะเข้าควบคุมการรับส่งข้อมูลทั้งหมดทันทีและผู้ใช้ไม่สามารถรับรู้ได้ว่าหน้าเว็บเป็นวงกลม

2.เครือข่ายกระดูกสันหลังและโหนดชายขอบ: "ทางหลวงส่วนตัว" ที่แฮกเกอร์ไม่สามารถทำลายได้

นอกเหนือจากการสร้างห้องคอมพิวเตอร์แล้วสิ่งที่บ้าคลั่งอีกอย่างที่ AWS ทำก็คือ

ดึงสายเคเบิลเครือข่ายด้วยตัวเอง

。

หลายคนคิดว่าเมื่อเราไปที่เซิร์ฟเวอร์ของสหรัฐอเมริกาในประเทศจีนข้อมูลจะผ่านเครือข่ายสาธารณะข้ามประเทศธรรมดา (นั่นคือเครือข่ายสาธารณะที่ China Telecom, China Unicom และผู้ให้บริการในต่างประเทศหันไปหลายครั้ง) การส่งผ่านเครือข่ายสาธารณะระหว่างประเทศไม่เพียงแต่ช้าแต่ช่วงเวลาทองในเวลากลางคืนจะถูกปิดกั้นเหมือนจุดสูงสุดในตอนเช้า

เพื่อแก้ปัญหานี้ AWS ได้วางระยะทางหลายหมื่นกิโลเมตรภายใต้มหาสมุทรทั่วโลกและในส่วนลึกของแผ่นดิน

เครือข่ายกระดูกสันหลังทั่วโลก (Global Backbone Network)

。

สิ่งนี้นำไปสู่องค์ประกอบที่สำคัญประการที่สามของโครงสร้างพื้นฐาน AWS: Edge Locations และ

แคชภูมิภาค (Regional Edge Caches)

。

เมื่อคุณร่วมมือกับ AWS

CloudFront (เครือข่ายการกระจายเนื้อหา CDN)

หรือ

Global Accelerator (Global Accelerator)

เมื่อใช้ขั้นตอนการทำงานจะเป็นเช่นนี้:

ผู้ใช้ปารีสต้องการเข้าถึงข้อมูลที่คุณวางไว้บนเซิร์ฟเวอร์เวอร์จิเนียในสหรัฐอเมริกา

คำขอของผู้ใช้ปารีสจะไม่บินข้ามมหาสมุทรแอตแลนติกไปยังสหรัฐอเมริกาแต่จะเข้าสู่โหนด AWS ที่ใกล้ที่สุดซึ่งตั้งอยู่ในปารีส

เมื่อเข้าสู่โหนดขอบการไหลจะเทียบเท่ากับการลงจาก "ถนนที่เต็มไปด้วยโคลนของเครือข่ายสาธารณะธรรมดา" และขับโดยตรงบนทางด่วนใยแก้วนำแสงส่วนตัวของ AWS

การไหลไหลผ่านหลอดเลือดแดงใยแก้วนำแสงใต้น้ำของ AWS และไปถึงสถานี East Source

ด้วยรูปแบบการเล่น "วิ่งบนเครือข่ายสาธารณะที่ปลายทั้งสองข้างและวิ่งทางไกลบนเครือข่ายภายในตรงกลาง" AWS สามารถหลีกเลี่ยงความแออัดของเครือข่ายสาธารณะได้อย่างสมบูรณ์แบบและระงับความล่าช้าและอัตราการสูญเสียแพ็กเก็ตของธุรกิจทั่วโลกจนถึงขีดจำกัดทางกายภาพ

3."เทคโนโลยีสีดำแบบฮาร์ดคอร์" ของโครงสร้างพื้นฐาน AWS: Custom Everything (ทุกอย่างพัฒนาขึ้นเอง)

ทำไม AWS ถึงเล่นเครือข่ายทั่วโลกแบบนี้ได้? คำตอบก็คือมันน่ากลัว

ความสามารถในการศึกษาด้วยตนเอง

。ด้วยขนาดของ AWS ฮาร์ดแวร์สำเร็จรูปที่สามารถตอบสนองความต้องการไม่สามารถซื้อได้ในตลาดอีกต่อไปดังนั้นจึงได้เปิดโหมดการวิจัยด้วยตนเองที่ครอบคลุม

1.ระบบ Nitro: บีบ "น้ำมันและน้ำ" ของเซิร์ฟเวอร์

เซิร์ฟเวอร์คลาวด์แบบเดิมจำเป็นต้องใช้พลังการประมวลผล CPU ส่วนหนึ่งเพื่อจัดการการจำลองเสมือนเครือข่ายและที่เก็บข้อมูลนี่

เช่นเดียวกับในบริษัทมีการจัดการพนักงาน3ใน10คนและมีเพียง7คนเท่านั้นที่ทำงานจริง

AWS ค้นคว้าด้วยตนเอง

Nitro ชิปและระบบ

เพื่อทำให้งานด้านการจัดการเครือข่ายและความปลอดภัยเหล่านี้แข็งตัวบนชิปฮาร์ดแวร์พิเศษ CPU ของเซิร์ฟเวอร์หลักสามารถลงทุนได้100% ในการคำนวณทางธุรกิจของผู้ใช้และประสิทธิภาพจะเต็มโดยตรงในขณะเดียวกันความปลอดภัยก็สูงมากจนแม้แต่ผู้ดูแลระบบพื้นฐานของ AWS เองก็ไม่สามารถสอดแนมข้อมูลของผู้ใช้ได้

2.ชิป Graviton: หักข้อมือกับ Intel/AMD

AWS รู้สึกว่าการซื้อซีพียูของคนอื่นมีราคาแพงเกินไปและใช้พลังงานมากเกินไปดังนั้นจึงพัฒนาโดยใช้สถาปัตยกรรม ARM

Graviton ซีรีส์โปรเซสเซอร์

。ตอนนี้ได้ทำซ้ำจนถึงรุ่นที่สี่ลักษณะของมันคือ

ประสิทธิภาพด้านต้นทุนที่สูงมากและการใช้พลังงานต่ำมาก

。ด้วยตัวอย่าง Graviton บริษัทต่างๆมักจะสามารถลดต้นทุนการคำนวณได้โดยตรง20% ถึง40% ซึ่งเป็นสิ่งประดิษฐ์ที่เหมาะสมสำหรับการลดต้นทุนและเพิ่มประสิทธิภาพ

4.การต่อสู้ในอุตสาหกรรม: จะใช้เค้าโครงทั่วโลกของ AWS ในการเลือกได้อย่างไร?

หลังจากพูดคุยเกี่ยวกับรายละเอียดฮาร์ดคอร์มากมายย้อนกลับไปที่ธุรกิจจริงของเราเราจะใช้เครือข่าย AWS ขนาดใหญ่ในการออกแบบสถาปัตยกรรมได้อย่างไร? นี่คือการแบ่งปันประสบการณ์ในการหลีกเลี่ยงและคัดเลือกบุคคลจริงในอุตสาหกรรม:

Skit/เกมในต่างประเทศ: การรวมเครือข่ายกระดูกสันหลังของ Anycast หากธุรกิจของคุณเป็นเกมบนเซิร์ฟเวอร์เดียวกันทั่วโลกหรือละครข้ามพรมแดนที่กำลังลุกเป็นไฟผู้ใช้จะอยู่ทั่วเอเชียตะวันออกเฉียงใต้ตะวันออกกลางยุโรปและสหรัฐอเมริกาคุณสามารถวางเซิร์ฟเวอร์หลักของคุณใน "ฝั่งตะวันออกของสหรัฐอเมริกา" หรือ "สิงคโปร์" ซึ่งมีโครงสร้างพื้นฐานที่เป็นผู้ใหญ่ที่สุดจากนั้นจึงติดตั้ง AWS Global Accelerator ที่ส่วนหน้าใช้เทคโนโลยี Anycast เพื่อให้ผู้ใช้ทั่วโลกสามารถเข้าถึงอินทราเน็ต AWS ที่ใกล้ที่สุดด้วย IP เดียวกันซึ่งช่วยแก้ปัญหาการเชื่อมต่อข้ามพรมแดนของ McCarton และการโหลดวิดีโอที่ช้าได้อย่างสมบูรณ์

สำนักงานข้ามชาติ: ใช้ประโยชน์จาก VPC Peering (การเชื่อมต่อแบบเพียร์ทูเพียร์) บริษัทข้ามชาติหลายแห่งมีสำนักงานใหญ่ R & D ในประเทศจีนและสาขาการขายในต่างประเทศหากพวกเขาเช่าสายพิเศษข้ามชาติ (IEPL) พวกเขาจะมีเงินหลายแสนหยวนทุกเดือนสถาปนิกอัจฉริยะจะสร้าง VPC ใน AWS (เช่นปักกิ่ง/หนิงเซี่ย) และภูมิภาคต่างประเทศจากนั้นใช้ AWS Transit Gateway หรือ VPC Peering เพื่อใช้เครือข่ายกระดูกสันหลังทั่วโลกของ AWS เพื่อเปิดอินทราเน็ตความปลอดภัยสูงมากและค่าใช้จ่ายจะถูกเรียกเก็บตามปริมาณการใช้งานซึ่งช่วยประหยัดค่าใช้จ่ายในสายงานเฉพาะคงที่ได้มาก

การเตรียมความพร้อมและการป้องกันภัยพิบัติเป็นไปอย่างช้าๆ: ใช้การปรับใช้ "Multi-AZ" อย่างเคร่งครัดมีคำกล่าวที่มีชื่อเสียงในแวดวง AWS: "ทุกอย่างเกิดขึ้นตลอดเวลา" (ทุกอย่างอาจพังได้ทุกเมื่อ) เมื่อซื้อเซิร์ฟเวอร์ EC2หรือฐานข้อมูล RDS ให้ใช้เงินเพิ่มอีกเล็กน้อยเพื่อตรวจสอบ "Multi-AZ (Multi-Available Area Deployment)" ชั้นล่างสุดของ AWS จะซิงค์ข้อมูลของคุณโดยอัตโนมัติเมื่อพื้นที่ว่างหลักถูกเสียบปลั๊กพื้นที่ว่างสำรองจะไร้รอยต่อในไม่กี่วินาที

เทคโอเวอร์นี่คือไม้เด็ดที่ดีที่สุดในการรักษาโบนัสสิ้นปีและธุรกิจของบริษัท

5.สรุป: "Avenue of Rome" ในยุคดิจิทัล

แกนกลางของกรุงโรมโบราณที่สามารถปกครองอาณาจักรขนาดใหญ่ได้คือการสร้างเครือข่ายการขนส่งแบบฮาร์ดคอร์ที่มี "ถนนทุกสายมุ่งสู่กรุงโรม"

AWS ในปัจจุบันมีบทบาทเป็นช่างซ่อมถนนในโลกดิจิทัลมันห่อหุ้มโทโพโลยีเครือข่ายทั่วโลกที่ซับซ้อนสายเคเบิลออปติคอลใต้น้ำข้ามชาติข้อจำกัดด้านการปฏิบัติตามกฎระเบียบทั้งสองด้านของมหาสมุทรและการดำเนินการทางกายภาพและการบำรุงรักษาตู้นับหมื่นตู้ให้กลายเป็นบริการคลาวด์แบบ "นอกกรอบ"

ในฐานะนักพัฒนาหรือผู้รับผิดชอบธุรกิจเราไม่จำเป็นต้องสนใจว่ารายละเอียดทางกายภาพของชั้นล่างสุดและเส้นใยเชื่อมต่ออย่างไรยืนอยู่บนไหล่ของเครือข่ายยักษ์ใหญ่ของ AWS ให้รหัสและธุรกิจของคุณเข้าถึงทุกมุมโลกด้วยการเชื่อมต่ออินเทอร์เน็ตในทันทีนี่คือเสน่ห์ที่น่าสนใจที่สุดที่การประมวลผลแบบคลาวด์มอบให้กับยุคนี้