前几天AWS中国开了在线技术峰会,宣布咱成了AWS中国的战略合作伙伴和第一家中国的授权增值推广商(Value Add Promoter),一起干从销售到渠道还有MSP服务的活,目测又有很多事情要折腾了。

让我更感兴趣的其实是之后AWS CTO Werner Vogels谈的架构完善框架(Well-architected Framework)。这个框架是一整套的设计云上系统的方法论,包括卓越运营(Operational Excellence),安全性(Security), 可靠性(Reliability), 性能效率(Performance efficiency) 和成本优化(Cost optimization)五大支柱。通过描述关键概念,设计原则和架构的最佳实践,为架构师提供了一致性的方法论,评估架构和实施的设计原则。

【AWS征文】AWS的架构完善框架会成为业界标准吗?

这部分的工作一直都是云托管服务(Managed Service)里专业服务(Professional Service)的重要组成部分。我们在具体的工作中,通常也使用类似的方法给客户提供这五个方面的建议和意见。我记得六七年前AWS已经有过一篇白皮书讲这个,我当年也看过。不曾想到了今天,这篇白皮书已经被扩展成了特定领域的框架设计,动手实验,还提供了一个自动分析的工具能给客户建议,关键还是免费的!这么折腾下去,怕是专业干高端咨询的团队要擦汗了,毕竟他们的吃饭家伙正在被蚕食。

【AWS征文】AWS的架构完善框架会成为业界标准吗?

AWS提供了特定行业和领域的架构完善框架白皮书,例如金融服务,分析,机器学习,IoT,HPC,Serverless等等。我个人觉得金融服务这个白皮书写得有点水,故意回避了银行核心系统架构,其他几个技术领域的白皮书还是很专业的。

【AWS征文】AWS的架构完善框架会成为业界标准吗?

不仅是AWS,微软也有类似的框架,叫做Microsoft Azure Well-Architected Framework,内容结构几乎完全一样,也是成本优化,卓越运营,性能效率,可靠性,安全性五部分内容,给出了基于Azure的各方面建议。不过微软只提供了一个Review的问卷,让客户自己选择得到相关的建议,跟AWS那个自动分析工具比还是有差距。

【AWS征文】AWS的架构完善框架会成为业界标准吗?

鉴于亚马逊在云计算领域的领先优势,让我来近距离再看一下这个框架里提到的内容。看看他有没有可能成为云计算的架构设计框架的事实标准。毕竟AWS在Gartner今年 9 月1日发布的云基础设施和平台服务魔力象限里排名第一,遥遥领先。

【AWS征文】AWS的架构完善框架会成为业界标准吗?

框架介绍

AWS架构晚上框架其实是一个平衡的方法论,在定义里他说得很清楚:在设计架构的时候,我们根据业务的上下文,在5个支柱之中取得平衡。根据商业决策决定工程上的优先级。我们可能因为要优化成本而降低开发环境的可靠性,或者为了关键的业务场景提高可靠性而增加成本。安全和卓越运营比较通用,虽然没有明显的取舍,但是依然对成本有重要的影响。

【AWS征文】AWS的架构完善框架会成为业界标准吗?

传统IT的环境下我们通常使用中心化的IT架构,基于TOGAF或者Zachman框架设计企业架构(像不像中台的概念?)。而在云上,AWS倾向于把能力分布到不同的团队,而不是用一个中心化的团队(像不像区块链里去中心化的概念?)。这种分布式的方法产生了决策的风险,不过AWS说他们通过实践(practices)和机制(mechanisms)减轻了这种风险,先让各团队满足内部标准,然后逐渐提高标准,推动技术和业务发展。AWS说,这种分布式的方法由亚马逊领导力原则支持,我顿时惊掉了下巴,这个高大上的帽子绝对是政治正确,但是写在一份技术文档里真的合适吗?

插一句,亚麻的领导力原则有14条,包括

顾客至尚(Customer Obsession)

主人翁精神(Ownership)

创新简化(Invent and Simplify)

决策正确(Are Right, A Lot)

好奇求知(Learn and Be Curious)

选贤育能(Hire and Develop the Best)

最高标准(Insist on the Highest Standards)

远见卓识(Think big)

崇尚行动(Bias for Action)

勤俭节约(Frugality)

赢得信任(Earn Trust)

刨根问底(Dive Deep)

敢于谏言 服从大局(Have Backbone; Disagree and Commit)

达成业绩(Deliver Results)

【AWS征文】AWS的架构完善框架会成为业界标准吗?

技术架构文档和领导力文化紧密相连,这个和阿里的政委思想政治玩法也是同出一辙。因为有了这个思想武器的指导,所以亚麻的框架也不断改进。不管是新团队,还是现有的团队,都能够在这个框架下满足广大客户日益苛刻的要求。

顺便吐槽一句,这14条领导力的原则真是条条反人性,能全部做到真是太难了。话说回来也确实蛮有道理,比虚无缥缈微言大义的《论语》《道德经》啥的,实操效果好多了。

这个框架的一般设计原则有六个:

停止对容量需求的猜测

以生产规模进行系统测试

通过自动化让架构试验更简单

允许不断演化的架构

利用数据来驱动架构

通过实际演练(Game Day)不断改进

接下来就是对五大支柱进行分析和讨论了。毕竟做一个软件系统就像造房子一样,结构问题会导致楼房倒塌。对五大支柱的分析和设计会帮助我们构建一个稳固有效的系统。这个讲得还是很有道理的,不管是软件系统,还是组织架构的设计,一开始大家都差不多,到了一定规模以后,不好的结构问题迟早会出现,严重的可能会导致系统崩溃。

卓越运营

卓越运营主要包括了对开发和有效运行的支持能力,获得运营的洞见以及持续改进支持流程和过程来获得业务价值。

卓越运营的设计原则包括:

运营即代码

用频繁的,小的和可逆的改变

经常改进运营程序

预期失败

从运营失败中学习

卓越运营有四方面的最佳实践:组织,准备,运营,演进。在这四个部分里,AWS提出了各种需要注意的点和需要回答的问题:

组织(Organization)

OPS 1:如何决定优先级

OPS 2:如何定义组织架构来支持业务产出

OPS 3:组织文化如何支持业务产出

准备(Prepare)

OPS 4:如何设计工作负载以理解它的状态
OPS 5:如何降低缺陷,简化修复,并改进生产流程
OPS 6:如何减轻部署风险
OPS 7:如何知道你准备好对工作负载的支持

运营(Operate)

OPS 8:如何理解你的工作负载的健康状态

OPS 9:如何理解运营的健康状态

OPS 10:如何管理工作负载和运营的事件

演进(Evolve)

OPS 11:如何演进运营

【AWS征文】AWS的架构完善框架会成为业界标准吗?

其实卓越运营的核心就是自动化(Automation),运营的错误都是人的问题,自动化越多,错误就越少,内部的流程不断改进可以不断降低运营错误的发生。

安全性

安全性包含了利用云技术来提高安全性,保护数据,系统和资产。它的设计原则包括:

实现严格的身份基础

启用可追溯性

在所有层上应用安全

自动化安全最佳实践

保护在传输中的和静态的数据

让人远离数据

为安全事件做好准备

安全的最佳实践分为六个部分:安全,身份和访问管理,侦查,基础设施保护,数据保护,事故响应。

安全(Security)

SEC 1:如何安全地运营工作负载

身份和访问管理(Identity and Access Management)

SEC 2:如何管理人和机器的身份

SEC 3:如何管理人和机器的权限

侦查(Detection)

SEC 4:如何检测和调查安全事件

基础设施保护(Infrastructure Protection)

SEC 5:如何保护网络资源

SEC 6:如何保护计算资源

数据保护(Data Protection)

SEC 7:如何对数据进行分类

SEC 8:如何保护静态数据

SEC 9:如何保护传输中的数据

事故响应(Incident Response)

SEC 10:你如何预测、应对和从事故中恢复

安全里最关键的设计要点叫做Zero Trust,就是零信任,所有的这些问题都是在问这个零信任的问题怎么解决。

可靠性

可靠性谈的是工作负载如何按照预期的方式正确地,持续地运行。我们需要对工作负载全生命周期进行运营和测试。它的设计原则包括:

自动从故障中恢复

测试恢复流程

通过水平扩展增加聚合工作负载的可用性

停止猜测容量

自动化管理变更

可靠性的最佳实践有四个部分,分别是基础,工作负载架构,变更管理,故障管理。

基础(Foundations)

REL 1:如何管理服务配额和限制

REL 2:如何规划网络拓扑

工作负载架构(Workload Architecture)

REL 3:如何设计工作负载服务架构(面向服务架构SOA或者微服务架构)

REL 4:如何在分布式系统中设计交互以防止故障

REL 5:如何在分布式系统中设计交互以减轻或抵御故障?

变更管理(Change Management)

REL 6:如何监控负载资源

REL 7:如何设计工作负载来适应需求变化

REL 8:如何实现变更

故障管理(Failure Management)

REL 9:如何备份数据

REL 10:如何使用故障隔离来保护工作负载

REL 11:如何设计工作负载以抵御组件故障

REL 12:如何测试可靠性

REL 13:如何规划灾难恢复(DR)

在考虑可靠性的时候,我们可以考虑一个叫做爆炸半径(Blast radius)的概念。爆炸半径的意思是是系统发生故障时可能承受的最大影响,要构建可靠的系统,需要最小化任何单个组件的爆炸半径。

性能效率

性能效率包括了有效使用计算资源来满足系统需求,以及在需求变更和技术演化过程中维持效率。它的设计原则有:

让先进技术平民化

分钟级全球化

使用无服务架构

多做实验

考虑“机械同情”(Mechanical Sympathy)。这里解释一下,Mechanical Sympathy是赛车手Jackie Steward最早说的,然后被Martin Thompson用在了软件设计上。原话是:“You don’t have to be an engineer to be a racing driver, but you do have to have Mechanical Sympathy.” 你不必成为一名工程师才能成为一名赛车手,但你必须有机械同情。编写代码也是一样,你不需要成为一名硬件工程师,但是需要了解底层的运作模式,并在设计软件时考虑到这一点。我们有太多的码农没有打破砂锅问到底的精神,只是随便搭搭积木把功能实现了就好,不知道底层模块的实现方式,出现问题了完全没有办法解决。

好吧,搞技术的码农还是非常有文化的。性能效率的最佳实践包括选择,复查,监控和权衡。

选择(Selection)

PERF 1:如何选择最优性能架构

PERF 2:如何选择计算方案(实例,容器,函数)

PERF 3:如何选择存储方案(对象存储,块存储和文件存储)

PERF 4:如何选择数据库方案

PERF 5:如何配置网络方案

复查(Review)

PERF 6:如何利用新的发布演进工作负载

监控(Monitoring)

PERF 7:如何监控资源以保证他们正常工作

权衡(Tradeoffs)

PERF 8:如何利用权衡改进性能(降低一致性,持久性,空间换时间,延迟)

在考虑性能效率的时候,把服务想成牛,而不是宠物(cattle, not pets)。在传统机房模型下,服务器又贵又经不起折腾,所以我们把他理解成宠物,要很多关爱。而在云的模型下,服务器就是老黄牛,几秒钟就可以创建,完全不需要关爱。

成本优化

成本优化包括用最低的成本运行系统来交付商业价值,它的设计原则包括:

实现云的财务管理

采用消费模式

衡量总体效率

别再把钱花在毫无差别的重担上

分析并确定支出

成本优化的最佳实践包括:实践云财务管理,支出和使用意识,成本效益的资源,管理需求和供给资源,随时间优化。

实践云财务管理(Practice Cloud Financial Management)

COST 1:如何实现云财务管理

支出和使用意识(Expenditure and usage awareness)

COST 2:如何控制用量

COST 3:如何监控用量和成本

COST 4:如何解除资源使用

成本效益的资源(Cost-effective resources)

COST 5:在选择服务时如何评估成本

COST 6:在选择资源类型、规模和数量时,如何达到成本目标

COST 7:如何使用价格模型降低成本

COST 8:如何规划数据传输费用

管理需求和供给资源(Manage demand and supply resources)

COST 9:如何管理需求和供给资源

随时间优化(Optimize over time)

COST 10:如何评估新服务

在我们考虑云上的成本优化的时候,考虑OpEx而不是CapEx,即考虑运营性支出,而不是资本性支出。云毕竟是租用的生意,需要不断考虑持续的成本。

价值观又来了!

在这个框架下,AWS建议建立持续轻量级的Review流程,用不责备的方法不断进行深度分析,对架构进行改进。通过根原因分析(Root Cause Analysis),在关键的节点和产品发布的时候开始Review。

不断分析提高当然是必须的,也是反人性的,大量的工程师和技术人员是不愿意的,所以还是得通过价值观来推进。在这个技术框架的文章里,它提到了一些新的团队对这种框架设计的抵触可能,例如:

“我们太忙了!”

“我们没有时间对结果做任何事情“

“我们不希望别人知道我们解决方案的秘密”

说得真是挺到位的,我们的一些技术团队在要求提高效率或者横向对比的时候,也会找到类似的借口和理由。我也理解了AWS的员工流失率有点高的原因。刚才提到的AWS领导力原则条条都是反人性,多数人是做不到的,这里也是一样。不过正因为如此,才让AWS成为一家如此成功的伟大公司吧。

这个框架本身是一个云计算架构里很好用的方法论,如果有兴趣的同学还可以去AWS官方网站上找到更详细的内容。作为北美富士康的亚马逊在技术文档里也融入了他的文化主张,就更有意思了。从这个角度上来说,这个框架成为业界标准似乎是没可能了。

对于数字化转型而言,数字化技术并不是转型的关键,文化才是。在这点上亚马逊做得越来越有趣。当然,优秀的公司都是能找到一群认可公司价值观的人一起把事情做好的,亚马逊是这样,特斯拉是这样,连阿里巴巴和华为也是这样,凡事搞到最后,其实都是人事。