獲得國家科技獎是一種什么體驗(yàn)？

這是一個(gè)頗為凡爾賽的話題，但這位華為Fellow確實(shí)有話語權(quán)。9年前，因在通信技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)化上做出突出貢獻(xiàn)，顧炯炯獲得了國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎，他也是華為為數(shù)不多的最高技術(shù)等級專家，代表著華為的最強(qiáng)技術(shù)戰(zhàn)力。

如今的顧炯炯，作為華為云的首席架構(gòu)師，全局操盤著云服務(wù)的整體架構(gòu)，從架構(gòu)層面帶領(lǐng)華為云實(shí)現(xiàn)技術(shù)和商業(yè)上的突破。

揭開架構(gòu)師的“神秘面紗”

在談架構(gòu)前，顧炯炯講了一個(gè)故事。

任何一座建筑拔地而起前，都要由建筑師規(guī)劃好頂層的藍(lán)圖設(shè)計(jì)，確定建筑的整體設(shè)計(jì)美學(xué)風(fēng)格。土木工程師結(jié)合力學(xué)、材料學(xué)等專業(yè)知識形成可指導(dǎo)施工的設(shè)計(jì)圖紙，最后交由施工隊(duì)伍完成具體的建造工作。

整個(gè)流程和云服務(wù)產(chǎn)品的構(gòu)建類似，架構(gòu)師在其中扮演的角色相當(dāng)于其中的建筑師，以及土木建筑工程師的角色。

這也是顧炯炯給出他對自己的定位，在華為云，他既要負(fù)責(zé)架構(gòu)競爭力的規(guī)劃工作、架構(gòu)創(chuàng)新方案設(shè)計(jì)及落地開發(fā)，還要協(xié)調(diào)各個(gè)云服務(wù)產(chǎn)品下的技術(shù)方案評審和爭議仲裁，以及公共治理架構(gòu)的制定維護(hù)。

看似宏觀又抽象的工作背后，也許會有人疑惑，為什么架構(gòu)師要去承擔(dān)這些工作，云服務(wù)架構(gòu)的目的又是什么？

在公有云領(lǐng)域，除底層的計(jì)算存儲等基礎(chǔ)實(shí)施之外，上面還有包羅萬象的產(chǎn)品線，比如PaaS平臺、AI、IoT、音視頻等等，它們彼此之間的依賴關(guān)系錯綜復(fù)雜，并涉及到不同業(yè)務(wù)領(lǐng)域、軟件技術(shù)組件與生態(tài)，運(yùn)維管理工具的選型等，所以要構(gòu)建一個(gè)類似線上互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)一樣可運(yùn)營、可持續(xù)敏捷低代的架構(gòu)體系。

當(dāng)建立了這種全棧云的體系后，就需要一個(gè)既能掌控整體又洞悉局部瓶頸，并依據(jù)具體業(yè)務(wù)場景給出解決方案的團(tuán)隊(duì)領(lǐng)導(dǎo)型人物，這也是顧炯炯要承擔(dān)的角色定位。

他形容，“如果將每個(gè)云服務(wù)都看作一個(gè)積木，架構(gòu)師就要完成積木搭建過程，定義每個(gè)積木的形狀大小、積木之間的接口、協(xié)同及組合，從而進(jìn)一步形成更大的可以滿足特定功能的‘積木’?！?/p>

那么，宏觀的架構(gòu)設(shè)計(jì)背后，是否有極具價(jià)值的方法論，讓后來者得以遵循這樣的規(guī)律，避開一些坑，少走一些彎路？

設(shè)計(jì)架構(gòu)前，需要明白的重要規(guī)律

康威定律里提到，最合適的軟件架構(gòu)，永遠(yuǎn)是與該軟件架構(gòu)所解決或服務(wù)的領(lǐng)域業(yè)務(wù)架構(gòu)，甚至組織與流程架構(gòu)最匹配的。

所以在著手設(shè)計(jì)架構(gòu)前，首先對業(yè)務(wù)有深入的理解，明確云服務(wù)是線上可消費(fèi)的數(shù)字化產(chǎn)品，而架構(gòu)要解決產(chǎn)品的成本投入和產(chǎn)出問題，并服務(wù)好使用資源的用戶、云服務(wù)運(yùn)維人員等相關(guān)利益人。

這其中的挑戰(zhàn)在于當(dāng)架構(gòu)師進(jìn)行頂層架構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，會出現(xiàn)跨服務(wù)領(lǐng)域的沖突。此時(shí)架構(gòu)師并不需要深入每一個(gè)服務(wù)領(lǐng)域里面，對所有技術(shù)了如指掌，但至少得清楚這些服務(wù)的業(yè)務(wù)層面要解決的核心技術(shù)挑戰(zhàn)。

基于自身經(jīng)驗(yàn)，顧炯炯提出，一個(gè)系統(tǒng)架構(gòu)首先必須確保其所承載的商業(yè)目標(biāo)可以達(dá)成， 也即從商用成功的目標(biāo)“以終為始”反推，可以大體描摹出一個(gè)優(yōu)秀的架構(gòu)。

首先架構(gòu)必須是完整的，它能滿足基本的業(yè)務(wù)功能需求；其次是對諸如可靠性、可用性、可運(yùn)維、安全性等非功能性需求有合適的權(quán)衡取舍；最后要確保整個(gè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是可實(shí)現(xiàn)的。

如顧炯炯所說，“沒有一個(gè)完美的架構(gòu)可以解決所有問題，也沒有一個(gè)架構(gòu)是長期不‘腐爛’的，藍(lán)圖畫的再美，如果不能交付都是不切實(shí)際?！?/p>

在此基礎(chǔ)之上，一個(gè)優(yōu)秀的架構(gòu)往往具備以下五個(gè)關(guān)鍵特性：

架構(gòu)是容易被理解、簡單的；

架構(gòu)是穩(wěn)定的，能對未來的發(fā)展趨勢做出足夠的前瞻性判斷，適應(yīng)需求的變化；

架構(gòu)考慮同類產(chǎn)品的需求，易于其他產(chǎn)品復(fù)用；

架構(gòu)和現(xiàn)有人力、物力、資金、交付時(shí)間等條件匹配；

架構(gòu)不能是一錘子買賣，它必須是容易維護(hù)和管理。

為了更具象地呈現(xiàn)架構(gòu)設(shè)計(jì)的邏輯，顧炯炯以華為云的架構(gòu)為例做了細(xì)分拆解，解讀這種分而治之、層層分解細(xì)化的架構(gòu)是如何一點(diǎn)點(diǎn)搭建起來的。

經(jīng)驗(yàn)之談，揭開華為云架構(gòu)設(shè)計(jì)的奧秘

一個(gè)完整的架構(gòu)設(shè)計(jì)落地，必然存在一個(gè)將其自頂向下、分而治之的架構(gòu)逐步分解細(xì)化、反饋修正的過程。

顧炯炯會從兩個(gè)維度來考慮具體的架構(gòu)設(shè)計(jì)：業(yè)務(wù)功能，以及非業(yè)務(wù)功能的質(zhì)量屬性（可靠/可用性、安全性、性能）。

業(yè)務(wù)功能方面

以華為云的公有云為例，整體是云服務(wù)商通過互聯(lián)網(wǎng)或企業(yè)物理專線，在自建或租用的數(shù)據(jù)中心內(nèi)搭建資源池，并開發(fā)部署多樣化的平臺層、業(yè)務(wù)層的軟件。

再通過Web UI或API，以云服務(wù)產(chǎn)品的形式提供給企業(yè)使用。 這些全棧云服務(wù)產(chǎn)品又可進(jìn)一步細(xì)分為：云平臺、云服務(wù)、云運(yùn)營與計(jì)費(fèi)系統(tǒng)、云運(yùn)維監(jiān)控與故障管理系統(tǒng)等，通過定義它們之間的API接口，并依此類推，將云服務(wù)、云運(yùn)營計(jì)費(fèi)，云運(yùn)維工具等子系統(tǒng)進(jìn)一步進(jìn)行架構(gòu)拆解與細(xì)分。

非業(yè)務(wù)功能方面

諸如架構(gòu)的解耦、韌性、安全性、可用性都至關(guān)重要。以華為云的微服務(wù)解耦為例，它支持無數(shù)據(jù)庫及表對象的直接共享；對外API符合自聲明、自包含特征的同時(shí)做到不對外暴內(nèi)部的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)；各云服務(wù)既鼓勵共享開發(fā)組件與平臺，也不排斥解耦云服務(wù)選擇最適合的開發(fā)語言與技術(shù)組件。

顧炯炯強(qiáng)調(diào)，云架構(gòu)一定要運(yùn)行態(tài)解耦，因此在做整體架構(gòu)規(guī)劃的時(shí)候，更需要明確好頂層架構(gòu)的邊界和交互關(guān)系。 在這樣的框架下，各個(gè)產(chǎn)品服務(wù)一方面能夠保持自己松耦合的靈活性，另一方面也必須遵從統(tǒng)一的治理架構(gòu)開展各自競爭力的構(gòu)建。

在這其中，架構(gòu)師既要從“為什么要這樣做”、“要做哪些功能”、“能構(gòu)建什么樣的差異化競爭力”等偏服務(wù)產(chǎn)品的宏觀視角收集架構(gòu)規(guī)劃與設(shè)計(jì)的原始輸入，又要防止一頭扎進(jìn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)與開發(fā)細(xì)節(jié)的討論上，“只顧埋頭拉車，不顧抬頭看路”。與此同時(shí)，架構(gòu)師還要從偏研發(fā)的開發(fā)實(shí)現(xiàn)視角判斷如何進(jìn)行領(lǐng)域服務(wù)架構(gòu)的設(shè)計(jì)與劃分。

所以，架構(gòu)師既要有全局掌控能力，又能洞悉局部的技術(shù)實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)。

在確定滿足業(yè)務(wù)功能的邏輯架構(gòu)后，下一步再考慮底層可以選用何種技術(shù)支撐該架構(gòu)， 到這一階段才涉及到具體開發(fā)語言、組件、工具的實(shí)施選擇。整個(gè)架構(gòu)設(shè)計(jì)的展開則可以參考業(yè)界通用方法論：4+1架構(gòu)視圖。

當(dāng)然，架構(gòu)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)不僅聚焦于復(fù)雜軟件系統(tǒng)的內(nèi)部構(gòu)成設(shè)計(jì)。需要注意的是，API串聯(lián)了整個(gè)架構(gòu)和外部世界：云服務(wù)可以通過API被調(diào)用，也可用API支撐開發(fā)更復(fù)雜的應(yīng)用，更高效地構(gòu)建行業(yè)應(yīng)用解決方案。所以云服務(wù)API本身的開放性、易用性顯得極為關(guān)鍵， 而且考慮到使用API的是普通開發(fā)者，在開放架構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)更要慎重思考如何讓他們更容易且高效的使用、組合API能力。

架構(gòu)設(shè)計(jì)做到開放易用的同時(shí)，也要把握住其中的邊界，比如“API是否做到各云服務(wù)及其內(nèi)部各微服務(wù)解耦所要求的自聲明式，不包含內(nèi)部實(shí)現(xiàn)狀態(tài)信息；是否在屏蔽架構(gòu)內(nèi)部實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)的同時(shí)，完整覆蓋必要的輸入與輸出參數(shù)?！?/p>

顧炯炯強(qiáng)調(diào)，“如今云計(jì)算、互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域?qū)﹂_源軟件、生態(tài)的開放性及快速迭代演進(jìn)能力更為看重，因此決定了部分服務(wù)API不一定完全基于業(yè)務(wù)領(lǐng)域驅(qū)動的架構(gòu)設(shè)計(jì)模型，有時(shí)架構(gòu)邊界與API設(shè)計(jì)也會打上開源生態(tài)的烙印?！?/p>

比如計(jì)算、存儲、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)層的Openstack、K8S，大數(shù)據(jù)/AI層的Hadoop/Spark, Tensoflow/Caffex/MXnet等，都是華為云堅(jiān)持架構(gòu)開放性、易用性的同時(shí)保持與開源生態(tài)的兼容并蓄。

敢為人先的架構(gòu)創(chuàng)新：Regionless和柔性計(jì)算

從一個(gè)普通的技術(shù)工程師到首席架構(gòu)師，顧炯炯經(jīng)歷了架構(gòu)迭代演進(jìn)的黃金時(shí)期，他回憶道：

架構(gòu)的迭代總是與技術(shù)的演進(jìn)齊頭并進(jìn)，從大型機(jī)時(shí)代的單體架構(gòu)到PC時(shí)代逐漸形成的分布式架構(gòu)“雛形”，如今越來越多的企業(yè)開始采用開放的分布式架構(gòu)，也通過借鑒互聯(lián)網(wǎng)的成功經(jīng)驗(yàn)，將傳統(tǒng)單體軟件架構(gòu)拆分為運(yùn)行態(tài)充分解耦的微服務(wù)架構(gòu)。

當(dāng)一切應(yīng)用都生于云，長于云，云架構(gòu)的迭代也會進(jìn)入一個(gè)新的階段。新的故事，自然有新的敘事方法。圍繞云原生2.0，顧炯炯提出了八個(gè)關(guān)鍵趨勢：分布式云，混合調(diào)度，應(yīng)用驅(qū)動基礎(chǔ)設(shè)施，存算分離與數(shù)據(jù)治理自動化，可信、平民化DevOps，基于軟總線的異構(gòu)集成，多模態(tài)可迭代AI模型，全方位立體式云安全。

當(dāng)然，架構(gòu)師不僅要有洞察整體技術(shù)趨勢的敏銳力和全局視角，還得具備一點(diǎn)大膽的想象力，敢于向一成不變的模式提出挑戰(zhàn)，打破既有格局，找到驅(qū)動新一輪成長的重要機(jī)會點(diǎn)。

這是顧炯炯在架構(gòu)師崗位這么多年來的心得感悟，他也一直探索能夠構(gòu)建華為云差異化競爭力的機(jī)會路徑。

Regionless：引入全域調(diào)度能力，挑戰(zhàn)傳統(tǒng)資源調(diào)度模式

以當(dāng)下數(shù)據(jù)中心資源池分配不均衡的問題為例，為積極落實(shí)碳達(dá)峰碳中和要求，發(fā)改委提出了“東數(shù)西算”工程。對于公有云廠商來說，資源的均衡分配在架構(gòu)層面提出了難題：如何解決東西地區(qū)的平滑引流， 讓用戶在幾乎無感知的情況下，將業(yè)務(wù)負(fù)載從東部城市平滑地遷移到西北部，比如華為云剛剛建好的烏蘭察布數(shù)據(jù)中心。這其中涉及到地區(qū)層面的架構(gòu)分層以及全域調(diào)度，乃至東部和西部資源的定價(jià)差別等等。

顧炯炯認(rèn)為，由于當(dāng)前很多服務(wù)分層理念的設(shè)計(jì)都沿襲傳統(tǒng)方式，一以貫之的模式讓資源的調(diào)度難以做到真正的平衡。這種時(shí)候，如果架構(gòu)師“沒有獨(dú)立思考和質(zhì)疑的能力，是很危險(xiǎn)的?！?/p>

“每個(gè)云服務(wù)廠商面臨的實(shí)際挑戰(zhàn)不一樣，唯傳統(tǒng)是瞻不一定正確?！鳖櫨季寂e例，通常情況下，用戶購買資源前都是先選Region（地區(qū)），而他們對云服務(wù)的全球部署、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞倪B接并沒有整體概念，所以云廠商需要為用戶揭開迷霧，將資源的分布、價(jià)格、使用現(xiàn)狀一一呈現(xiàn)出來。在架構(gòu)設(shè)計(jì)上打破Region級服務(wù)的約束，引入全域調(diào)度能力，基于對算力成本最優(yōu)化、特定云服務(wù)及業(yè)務(wù)負(fù)載接入時(shí)延，以及應(yīng)用/應(yīng)用群之間的通信耦合關(guān)系，為用戶提供最佳選擇。至于具體云服務(wù)的資源實(shí)例發(fā)放到哪一個(gè)地理區(qū)域，完全由云的智能調(diào)度系統(tǒng)動態(tài)確定。

“這個(gè)過程我們稱之為Regionless化?！鳖櫨季歼M(jìn)一步解釋道，“把困難留給自己，我們來完成調(diào)度策略，屏蔽底層資源調(diào)度的復(fù)雜性，用戶不再需要自己選擇地理Region，得以享受全局服務(wù)的全球部署能力。”

柔性計(jì)算：真正如用水、電一樣使用云資源

如前所述，架構(gòu)師要具備一點(diǎn)點(diǎn)反叛的勇氣，并能另辟蹊徑提出更好的解決方案，顧炯炯從架構(gòu)出發(fā)提出了Regionless，試圖解決地區(qū)資源分配不均衡的痼疾。同時(shí)，他將目光瞄向了大多數(shù)人會忽略的一個(gè)問題：提高服務(wù)器的CPU利用率問題。

“業(yè)界大部分公有云廠家都存在一個(gè)通?。河猩习偃f臺服務(wù)器，但每臺服務(wù)器的平均CPU利用率可能只有2成左右?！边@個(gè)數(shù)據(jù)可能出乎很多人的意料，但現(xiàn)實(shí)就是如此。之前華為云在許多數(shù)學(xué)家的幫助下，將資源分配率已普遍提高到80%甚至達(dá)到90%。然而分配率并不等于利用率：大量的計(jì)算資源雖然售賣并分配給用戶，但這些售出的計(jì)算資源中有效使用率只有1/4左右，近3/4的計(jì)算資源其實(shí)并未轉(zhuǎn)化為租戶可消費(fèi)、可使用的“云資源”。

顧炯炯表示，雖然彈性計(jì)算是主流，但并不代表它是最好的模式。用戶購買虛擬機(jī)和容器不是最終目的，關(guān)鍵在于其中的資源能否支撐上層的應(yīng)用負(fù)載，至于具體使用了多少則需要動態(tài)度量的。為此，他提出了一個(gè)概念：柔性計(jì)算。

顧炯炯打了個(gè)比方，“目前的彈性計(jì)算的計(jì)費(fèi)模式，就像按照家用電器的額定最大功率乘以使用時(shí)長來計(jì)算電費(fèi)，柔性計(jì)算則是按照家里電表的實(shí)際用電量度量收費(fèi)?！?/p>

柔性計(jì)算不僅僅具備彈性的特征，保證了橫向的資源擴(kuò)展，而且它也能實(shí)現(xiàn)縱向資源規(guī)格的可大可小。目前，消費(fèi)者云已經(jīng)在內(nèi)部驗(yàn)證了柔性計(jì)算的能力，可以在不改變上層業(yè)務(wù)的前提下提高利用率，實(shí)現(xiàn)性能的倍增。

“不過未來我們想實(shí)現(xiàn)像用水、電一樣的精細(xì)化計(jì)量計(jì)費(fèi)和動態(tài)調(diào)度云資源，還需要引入AI、大數(shù)據(jù)等技術(shù)形成閉環(huán)?！?/p>

顧炯炯強(qiáng)調(diào)這不僅是形式上的引入，它們會改變現(xiàn)在資源分配的基本邏輯：不再用資源去匹配資源，而是用動態(tài)負(fù)載匹配底層的物理\虛擬的資源。 使資源分配的依據(jù)從靜態(tài)固定的虛擬機(jī)、容器規(guī)格，轉(zhuǎn)變?yōu)榭稍谝欢ǚ秶鷥?nèi)時(shí)刻動態(tài)改變CPU、內(nèi)存利用率的“應(yīng)用負(fù)載實(shí)例”。

從云原生2.0下的八大架構(gòu)趨勢，到Regionless和彈性計(jì)算的架構(gòu)創(chuàng)新，這些都是顧炯炯身為首席架構(gòu)師最常思考的問題：如何通過架構(gòu)創(chuàng)新給用戶帶來差異化的價(jià)值。他也始終堅(jiān)信 “即便既有模式已經(jīng)很好，也不妨對它們提出一些質(zhì)疑，也許會發(fā)現(xiàn)新的機(jī)會點(diǎn)?！?/p>

總結(jié)：

云與IT領(lǐng)域的技術(shù)可謂一日千里，因此架構(gòu)師在這個(gè)行當(dāng)里就好比“逆水行舟，不進(jìn)則退”。架構(gòu)師肩上的擔(dān)子也很重，他要做好一個(gè)大系統(tǒng)的架構(gòu)規(guī)劃及各項(xiàng)重大方案設(shè)計(jì)權(quán)衡與最終落地，同時(shí)又能不囿于一些技術(shù)的細(xì)枝末節(jié)，有所取舍。這種全局性的視野和敏銳的洞察力，再加上開闊的創(chuàng)造力和想象力，也是顧炯炯從一個(gè)普通技術(shù)工程師走上首席架構(gòu)師的關(guān)鍵。