邁克爾．凱根：云計(jì)算催生“Ｉ／Ｏ即服務(wù)”

劉洪宇

以“智庫(kù)”之名聞名遐邇的以色列讓人感到親切而又神秘。這個(gè)面積僅僅能稱(chēng)得上“彈丸之地”的國(guó)家是IT創(chuàng)新成果的搖籃:世界上第一部手機(jī)、Windows XP和NT系統(tǒng)、迅馳平臺(tái)與奔騰4處理器、ICQ……都誕生于這里。

以色列同時(shí)更是頂級(jí)IT人才的聚集地。邁克爾? 凱根,一位溫和的猶太人,就是以色列技術(shù)精英的杰出代表。從他在母校——以色列技術(shù)工程學(xué)院讀書(shū)開(kāi)始,他就與海法結(jié)下了不解之緣。凱根的名字首次為公眾所知是因?yàn)镸MX(多媒體擴(kuò)展),作為主設(shè)計(jì)師,他在英特爾海法研究中心用了3年時(shí)間率領(lǐng)團(tuán)隊(duì)成功開(kāi)發(fā)了這項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù),從多媒體領(lǐng)域波及整個(gè)計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè),MMX被認(rèn)為開(kāi)啟了計(jì)算機(jī)的新時(shí)代。

1999年5月,凱根決心換條跑道試試——從計(jì)算到網(wǎng)絡(luò)。作為聯(lián)合創(chuàng)始人,他創(chuàng)建了專(zhuān)攻網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技術(shù)的Mellanox。今年1月,凱根兼任公司首席技術(shù)官,為Mellanox的技術(shù)方向掌舵。如今,這家十歲的技術(shù)型公司因其領(lǐng)先技術(shù),已成為I/O網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域當(dāng)之無(wú)愧的翹楚。

要從提供服務(wù)的角度看I/O

計(jì)算、存儲(chǔ)和I/O是整個(gè)計(jì)算系統(tǒng)中最為重要的三個(gè)部分。從當(dāng)前發(fā)展來(lái)看,由處理器主導(dǎo)的計(jì)算發(fā)展最快,存儲(chǔ)和I/O在某種程度上成為了系統(tǒng)的瓶頸。

“云計(jì)算、高性能計(jì)算、企業(yè)級(jí)數(shù)據(jù)中心都需要有效的互聯(lián)解決方案,通過(guò)高效I/O來(lái)提高整個(gè)計(jì)算系統(tǒng)的效率。”凱根表示,他率領(lǐng)的Mellanox技術(shù)團(tuán)隊(duì)就是要持續(xù)開(kāi)發(fā)出先進(jìn)的服務(wù)器和存儲(chǔ)互聯(lián)解決方案,讓從最高性能的高性能計(jì)算機(jī)用戶到普通的數(shù)據(jù)中心用戶都能從中受益。

“就像我們看待計(jì)算的角度發(fā)生變化一樣,看待I/O的角度也要變化。”凱根認(rèn)為,最終,I/O將成為一種服務(wù)。“企業(yè)級(jí)數(shù)據(jù)中心的革新是從服務(wù)器虛擬化開(kāi)始的,這只是個(gè)舊聞,但我們不該忘記。正是由于服務(wù)器虛擬化,企業(yè)級(jí)數(shù)據(jù)中心才從設(shè)備倉(cāng)庫(kù)成為了服務(wù)提供商,計(jì)算成為一種服務(wù)?！睆姆?wù)角度出發(fā),解決方案也就由過(guò)去以硬件設(shè)備為中心,分配硬件設(shè)備給用戶,轉(zhuǎn)換為以應(yīng)用為中心,提供服務(wù)給用戶。

“I/O走的也是與服務(wù)器類(lèi)似的道路,I/O也要實(shí)現(xiàn)虛擬化,并且成為一種服務(wù),云計(jì)算的趨勢(shì)就加速了這一進(jìn)程?！眲P根介紹說(shuō),與服務(wù)器虛擬化的層次類(lèi)似,I/O虛擬化也分為三層,底層就是物理網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,主要包括標(biāo)準(zhǔn)的高性能網(wǎng)卡和交換機(jī);硬件的上層是網(wǎng)絡(luò)管理程序“Hypervisor”,將物理硬件虛擬化,抽象成統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)管理單元。最上面一層,則是基本的管理和使用工具,面向網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用、存儲(chǔ)應(yīng)用、集群、管理等提供服務(wù)。

“I/O成為服務(wù)”帶來(lái)了一系列需求的變化,尤其體現(xiàn)在I/O虛擬化有賴(lài)于一種便捷、統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)?！八枰咝阅艿腎/O網(wǎng)卡,通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的I/O接口,用單一設(shè)備提供所有的I/O服務(wù)。此外,無(wú)論是虛擬網(wǎng)絡(luò)還是橋接設(shè)備,都得實(shí)現(xiàn)高性能。在硬件上面,服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)都有管理程序Hypervisor,二者要實(shí)現(xiàn)整合管理?！眲P根說(shuō)。Mellanox提供的就是覆蓋了網(wǎng)卡、交換機(jī)、橋接方案、軟件及管理工具的端到端互聯(lián)解決方案。

InfiniBand是最佳路徑選擇

“InfiniBand技術(shù)是高效的網(wǎng)絡(luò)虛擬化支柱,而且比萬(wàn)兆以太網(wǎng)(10GE)具有更高的ROI?！眲P根認(rèn)為,這項(xiàng)具有明顯的高帶寬、低延遲優(yōu)勢(shì)的互聯(lián)技術(shù)將越來(lái)越多地用于云計(jì)算、HPC和企業(yè)級(jí)數(shù)據(jù)中心。

InfiniBand通過(guò)一種長(zhǎng)纜線的連接方式,組成統(tǒng)一的互聯(lián)結(jié)構(gòu),既可以處理存儲(chǔ)I/O、網(wǎng)絡(luò)I/O,也能處理進(jìn)程間通信(IPC)。作為一種應(yīng)用于服務(wù)器端的高性能I/O技術(shù),它可以最大程度地消除目前阻礙服務(wù)器和存儲(chǔ)系統(tǒng)的瓶頸問(wèn)題。

InfiniBand是開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn),包括IBM在內(nèi)的多家廠商都參與了標(biāo)準(zhǔn)制定,并有相應(yīng)產(chǎn)品提供,因此壟斷之嫌并不存在。作為該領(lǐng)域最為重要的芯片和設(shè)備供應(yīng)商,Mellanox在推動(dòng)InfiniBand向前發(fā)展的過(guò)程中多有斬獲,幾乎成了InfiniBand的代名詞?！拔覀兘⒘耸澜缟献顝?qiáng)大的系統(tǒng)——走鵑?！弊寗P根引以為榮的是,全球HPC Top500的系統(tǒng)中,凡是使用InfiniBand互聯(lián)的,采用的都是Mellanox的產(chǎn)品。其中,前10名中就有4套,前100名中有59套系統(tǒng),而且還呈繼續(xù)增長(zhǎng)的趨勢(shì)?！拔覀兊漠a(chǎn)品提供了Top500中最高的系統(tǒng)利用率,達(dá)到94%?！眲P根說(shuō)。無(wú)論是中國(guó)的上海超算中心,還是美國(guó)洛斯阿莫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室、橡樹(shù)嶺實(shí)驗(yàn)室,Mellanox都以InfiniBand技術(shù)為其提供了面向百萬(wàn)億次、千萬(wàn)億次計(jì)算能力的互聯(lián)解決方案。

除了HPC領(lǐng)域,InfiniBand還將其優(yōu)勢(shì)向企業(yè)級(jí)數(shù)據(jù)中心的高端事務(wù)處理和虛擬化領(lǐng)域發(fā)展,包括云計(jì)算、Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)等,在金融服務(wù)的交易系統(tǒng)中也有著廣泛應(yīng)用。“使用我們的DDR InfiniBand加速的機(jī)架服務(wù)器和存儲(chǔ)服務(wù)器運(yùn)行Oracle 11g之后,數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器和存儲(chǔ)服務(wù)器之間的通信瓶頸得到了解決,數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的查詢性能提高了至少10倍,而成本則下降了73%左右。埃里森(Oracle總裁,筆者注)十分興奮?！眲P根介紹說(shuō)。

盡管對(duì)InfiniBand技術(shù)寄予厚望,但Mellanox并不排斥競(jìng)爭(zhēng)技術(shù),相反,它對(duì)以太網(wǎng)技術(shù)和InfiniBand都持續(xù)投資?！斑@兩種技術(shù)將在一定時(shí)期內(nèi)共存?！眲P根表示,不專(zhuān)攻一種技術(shù)正是為了尊重用戶選擇。這在今年Mellanox發(fā)布的重頭產(chǎn)品中表現(xiàn)得尤其明顯,其適配卡和交換機(jī)均達(dá)到了40Gbps,高速I(mǎi)/O為數(shù)據(jù)中心和存儲(chǔ)用戶提供了強(qiáng)大的互聯(lián)技術(shù)支持能力。其最大的技術(shù)亮點(diǎn)就是新一代Connect X-2適配卡的虛擬支持(VIP)技術(shù):通過(guò)在一塊卡上運(yùn)行InfiniBand及10GE等協(xié)議,網(wǎng)卡可以隨需配置,設(shè)備自動(dòng)為各協(xié)議應(yīng)用分配相應(yīng)的傳輸帶寬,每個(gè)通路都有獨(dú)立資源,用戶不僅獲得靈活性,還減少了線纜數(shù)量?！耙蕴摂M協(xié)議支持為特征的網(wǎng)絡(luò)一體化將是Mellanox堅(jiān)持的方向。”凱根說(shuō)。