数字经济、分布式架构与建筑美学

 

最伟大的建筑大半是社会的产物而非个人的产物。与其说它们是天才的创作,不如说它们是劳苦大众的艺术成果。它们是民族的宝藏,世纪的积累,是人类社会才华不断升华所留下的结晶。

——维克多·雨果《巴黎圣母院》

 

文明,易于意会而难以言传。实体世界的文明尚可通过那些传世建筑见证,那么数字文明又当以何为代表?千百年后,当后人看待我们这个数字化时代,在数字的世界里,又是否有类似巴黎圣母院、卢浮宫这样的经典可供他们缅怀?

 

当下,数字文明和数字经济的浪潮已经势不可挡。作为一名身处其中的从业者,就不免深思自问:如果要实现一个庞大的数字经济体系乃至建立一个鼎盛的数字文明,我们应构筑与建造出什么样的建筑物和基础设施?它们应以什么样的架构形式存在?它能为我们带来什么样的价值与效益?它的理想雏形是否已经崭露?更进一步地,我们如何才能超越这个年代的技术局限,为未来的人们预留进一步革新的便利,而非留下需要被彻底推翻的桎梏?

不难发现,现下的IT架构师们与古往今来的规划师和建筑师们的困惑是相同的,所以也许我们可以先从建筑学中寻找一些灵感与智慧。

城市集中主义:规划的光辉难掩现实的黯淡

不妨先将时空回拨到1922年的巴黎,这年一战的炮火刚刚歇止不久,如何在废墟里修复城市成为了欧洲的建筑师们共同努力的方向。就在这一年,著名的现代主义建筑大师勒·柯布西耶声名鹊起,发表了全城轰动的《明日城市》建筑规划方案;三年后,他大胆建议将巴黎中心区彻底推翻重建;又过了六年,影响世界至今的《光辉城市》建筑规划方案横空出世。

柯布西耶的核心理念是“城市集中主义”,他认为城市必须大而集中,只有集中的城市才有生命力,可以通过大跨度的结构、高度集中的功能区和集约化的系统运作,构建出巨型的建筑作为城市的核心。在“光辉城市”中,住宅区、商业区、工厂区将分门别类地坐落在城市的特定位置,每天早上人们集中走出住宅公寓,赶赴商业区或者工业区上班,晚上人们再集中地从各处返回住宅公寓,人们的一切作息都控制得井井有条

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组图1:柯布西耶《光辉城市》规划示意图  

资料来源:光辉城市

柯布西耶几乎考虑了所有的细节,高密度、高绿化率、内聚式、计划配给制、以及在当时语境里的超大城市人口规模——容纳300万人……那么,这会是人类社会最好的、终极乌托邦式的建筑形态吗?

所幸的是,巴黎的居民做了明智的选择,否定了柯布西耶的方案。不过,巴西利亚的居民则没那么幸运了。1956年,柯布西耶的信徒、城市集中主义建筑师卢西奥·科斯塔在巴西利亚的规划方案竞赛中脱颖而出,他的目标是以“光辉城市”的理想蓝图,打造巴西的新首都——巴西利亚。整个城市被分割为行政、文化、居住等区域,居民区在城市的南北两侧,而中心绿地花园全部沿东西轴线布置,旅馆区几乎没有商店、餐饮等业态,不设置红绿灯的快速交通系统贯穿整个城市。

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图2:巴西利亚城市规划示意图 

资料来源:巴西利亚规划设计图

在科斯塔的设想中,巴西利亚发展到2000年时会拥有50万人口,但实际上,这座城市2000年时已经挤满了200万人。时至今日,接近300万的巴西利亚人只能给这座60多年前的完美理想之城不断打补丁,大约7成的人口只能挤在原先规划之外区域的棚屋区或贫民窟中,交通也造成了巨大的问题。于是,在每一天的巴西利亚可以看到这样的景象:在工作时间,空荡荡的高速公路占据了城市的黄金地段;到了上下班高峰期,又将造成几乎是全城居民的迁移,交通堵塞不堪;由于道路缺乏红绿灯,没钱买车的穷人只能寄希望于堵车时间更长一点,他们才好冒着生命危险横穿马路回到自己的贫民窟中。巴西利亚成为了建筑规划史上最失败的案例,建筑师孤芳自赏,居民苦不堪。

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组图3:巴西利亚:一个乌托邦式的噩梦

资料来源:网络搜集

经百年建筑史见证,城市集中主义犯下的最大错误或许在于,没有为未来城市的扩容做好考虑。城市的发展是动态而非静止的,当城市的吸引力变大,要求支持更大的人口容量和更快的流量时,集中化的架构就变得无所适从和无法调整,即便初期设计的再完美,也很快从神坛跌落至地狱。

 

未来主义:分布式、模块化的建筑艺术

就在集中主义步步走向没落时,未来主义的建筑理念逐渐孕育出无与伦比的魅力。未来主义最早由诗人菲利波·托马索·马里内蒂于1909年发表的《未来主义宣言》提及,其建筑特色是运用长线条以象征速度、运动、紧迫性和抒情性。近百年来,未来主义建筑师们似乎前瞻而坚定地看见了如今数字时代的来临,摒弃了经典欧氏几何建筑的中心化思考方式、设计手法和美学品味,而以混沌理论与分形几何为基础,以分布式、模块化的建筑元素为素材,力求让建筑空间的力场不断扩展,并在扩展与延伸的过程中,让建筑空间的力场相互叠加、形变,从而模拟与还原了真实世界的无界限感和复杂的自组织性与不确定性。

在中国,留下未来主义经典作品的建筑师有大家耳熟能详的扎哈·哈迪德(广州大剧院、望京SOHO)和雷姆·库哈斯(央视大楼)等人。不过,称得上未来主义开山鼻祖的建筑大师莫过于早在1852年出生的安东尼奥·高迪。高迪虽然活跃于现代主义建筑的时代,但作为一名不合时宜的前卫天才,他早已前瞻性地开始运用未来主义的曲线和曲面来表现建筑艺术张力,为后世的未来主义建筑师们留下了前所未见的探索尝试。

正因为真实世界充满了不确定,所以建筑之形需要可扩展、需要可容错、需要随境而迁,但建筑之神则不可变。面对高迪留下的一系列鬼斧神工的杰作,新入行的建筑师们纷纷在知乎上发出了略为绝望的提问“为什么感觉「现代主义」建筑大师的作品是可以学习的,而高迪却不是能学得来的?”。高迪穿越时空地在日记中回答:“我不是挖空心思地去发明创造什么,我只想仿效大自然,像大自然那样去建筑点什么,只有疯子才会试图去描绘世界上不存在的东西。”每一片叶子都长的相似,世上却无两片完全相同的叶子,万叶成林,涓流成海,这便是自然的启示。鬼才高迪的一生似乎就像一代宗师张三丰一样,一遍遍打着招式完全不同的太极拳,一边问徒弟们忘记了没有。需得其意,需忘其形,形断意不断!

高迪的作品有17项被西班牙列为国家级文物,7项被联合国科教文组织列为世界文化遗产。当然,公认最精彩的莫过于他的遗世之作——巴塞罗那圣家堂。圣家堂兼容并蓄地吸收了哥特式、现代主义、自然主义和未来主义的精髓,其建设最初始于1882年,被誉为是永不竣工的世界建筑奇迹,对于漫长的建造过程,高迪曾笑称:“我的客户(上帝)并不着急”。但对后来者而言,如何理解并延续继承高迪的建筑思想倒是个很迫切的问题。天不负世人,当年轻的建筑师马克·博里偶然将圣家堂的建筑模型拼凑在一起时,发现建筑灵感正来自于山峦的岩层分形结构,他慢慢领悟到高迪的设计神髓后,也终成为圣家堂的执行总建筑师。

于是,距开工已有137年的今天,圣家堂仍然在继续建造中,作为世界上唯一一座未完工就被列为世界文化遗产的建筑,它给予了所有建筑师一个“建筑理当如此”的答案。事实上,未来主义建筑正是具备这样的魅力:与其说它是正在被建造,倒不如说它是自己在不断生长。只需在分布式的建筑架构与分形几何的建筑模块确立后,充满神性的建筑便可从容地生长贯穿于漫长的时空,没有边界,无限扩展。

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数字经济、分布式架构与建筑美学组图4:巴塞罗那圣家堂

资料来源网络搜集

 

数字世界里的建筑物:“大集中”VS“分布式”

同样是盖房子,差距却如此之大。而当我们把目光回到数字世界里,也会发现IT架构的演进史竟与建筑史何其相似!

大而集中,也曾一度是IT架构师们的理想追求,尤其以金融业为甚。2000年前后,一场“数据大集中”的创新浪潮席卷中国银行业与证券业。以银行业为例,在这一时期,各大银行通过“大机延伸”的方式,将之前分散在数百个城市的科技系统汇总集中到大城市的数据中心,建立起全行统一的信息基础设施。在大集中的架构设计理念里,银行业的IT解决方案可细分为核心业务系统、风险管理系统、支付与清算系统、中间业务系统等等。其中,最重要的、包含了客户信息管理、存款业务、贷款业务、总账以及对这些存、贷款账户进行操作等功能的核心业务系统,基本是采用大型主机构建,相关的系统软件和工具亦以闭源商用系统为主,并主要由几家外国公司所提供。在一段时期内,省时省力、稳定性强的大集中架构确实也发挥了对金融信息化的支撑作用,应对了电子银行业务的迅速发展,支持了银行业“黄金时代”的业务扩张。

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组图5 IBM第一代大型机System/360及前身Model 7030,

摄于硅谷计算机历史博物馆

不过,就如同1956年的科斯塔没有预料到今天巴西人口的爆发增长一样,2000年IT架构师们也没有预料到大数据时代的快速到来。国内的上网速度已从2000年的56K MODEM进化到如今的100MB以上光纤和无处不在的4G网络,速度提升了数千倍;互联网用户快速增长、7*24小时的金融服务需求、双十一等节日的流量暴增需求、产品的快速迭代需求等均为集中式架构带来了愈日拥堵的挑战;而随着未来5G和万物互联时代的到来,对IT架构的承载能力又将形成更大的威胁。于是,大集中的金融IT架构使用者开始面临巴西利亚人的窘境,只能在流量高峰期忍受拥堵,在流量低谷期闲置浪费,因为即使是采用当下最完美的规划和最快的机器,也没有办法应对几年后摩尔定律推动的需求的指数化增长,而只能一直被动地在原有的基础上不断增增补补。从eServer z900到zEnterprise再到最新的z14,虽然大型机及小型机本身也在不断进化,新机型的单机计算能力确实无可比肩,但迭代速度过快,高居不下的主机购置和IT运维成本始终成为各大银行挥之不去的梦魇,银行只能持续投入而无法享受客户规模或交易量增加带来的边际成本下降。

从数据上看,根据IDC数据显示,2017年中国银行业整体IT投资为1014亿元,同比增长9.84%,并预估2020年可达到1351亿元。不过IT投入的结构却不容乐观,据IT投资优化公司NET的调研报告,目前80%的银行IT预算被用于“维护遗留系统(Maintain legacy systems)”,或只是“维持银行运转(Running the bank)”。除此之外,约15%的支出与合规方面的项目有关,这意味着只剩下5%的银行IT预算可用于创新改革。

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图6 银行业IT投入持续增加

 资料来源:IDC

除了维护成本高昂,还有潜在的服务器宕机成本。全球范围内因大型机造成的宕机事件并不少见:2013年,某大行采用的大型机宕机4小时;2019年2月,富国银行宕机超过7小时;2019年3月,巴黎银行宕机超过24个小时。时间即金钱,跟据调研机构Qualix Group的测算:服务器每宕机1分钟,平均就会使银行机构损失27万美元。

幸运地,分布式架构的诞生为银行业指明了未来转型的出路。近十年来,经过GAFA和BAT等国内外大型互联网公司在实践中的反复试验,分布式IT架构开拓出一条新道路。与大集中架构不同,分布式架构并不苛求单机能力的完美,其核心思想是在低成本、标准化的开放硬件和开源软件的基础上,通过多地多中心的多活架构设计,实现因时因需而变的可扩展性、高安全性、高容灾能力与系统可用率。

分布式架构与未来主义的建筑非常类似,对比巴塞罗那圣家堂的山峦岩层分形,分布式架构的原理也是首先选择了最小的分形模块——开源软件和X86架构服务器,然后按照一定的维度将系统进行拆分和组合,例如以客户为单位设计多副本、强一致、松耦合的分布式架构,通过一定的负载均衡机制,将事务分摊到多个节点上处理。由于各节点松耦合,兼具灵活性和适应性,对底层产品的可靠性、可用性依赖降低,受单一厂商的制约较少,能有效降低成本。尤其是随着应用规模的扩大,边际成本将更低,同时还逐渐体现出在敏捷开发、智能运维等方面的优势。

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图7:集中式架构和分布式架构简示图

目前,在互联网企业的成果基础上,银行业已纷纷开始加入分布式架构的探索者行列,以金融业的安全、监管、治理实践升华分布式架构技术。自2014年开始,新成立的微众银行、网商银行等民营银行,大多都摒弃了大集中架构,而全面采用分布式的IT架构来打造银行核心系统。例如,微众银行采用标准的X86服务器和开源软件,技术上自主安全可控,实现了两地六数据中心集群的多活分布式架构。目前,该架构已涵盖了上万台以上的PC服务器集群,经过四年多实践的验证,还表现出以下四个方面的优点:一是高容量,可支撑亿量级客户,单日处理的最大金融交易笔数达3.46亿笔/天,系统处理能力跻身国内银行前列;二是高可用,支持所有业务和产品24小时提供服务,全年无休,且运行无故障时间占比在99.99%,容灾能力也实现了同城RPO(Recovery Point Objective,恢复点目标)=0、同城RTO(Recovery Time Objective,恢复时间目标)接近于0的水平,前不久,又成功构建了业内首个基于ARM架构、容量达到PB级的分布式存储集群,进一步提升了数据中心文件存储服务的高可用性;三是高敏捷,最快扩容速度仅需两天,产品投放速度平均为63天,最快仅需11天;四是低成本,将单账户每年IT运营成本降低至3.6元/年,远低于传统银行平均每年20-100元、国际银行10-20美元的成本。

除民营银行之外,不少国有银行与股份制银行也开始积极秉承“业务上先简后繁,技术上先难后易”的理念,或是试验“集中+分布式”的“双模式”融合架构,或是计划依次推进手机银行、零售业务、网上银行等系统的分布式结构改造,正在寻求从大集中架构到分布式架构的转型过渡。

事实上,对于大集中与分布式架构孰优孰劣,市场已经用脚投票。跟据IDC统计的服务器市场收入数据,约在20年前,大型机和采用RISC(精简指令集计算机)架构的小型机在全球服务器市场上的占有率高达70%左右,而x86架构服务器的市场份额尚不足30%;但当时间走到2018年时,x86架构的服务器已占据超过90%的市场份额。

回到我们在开篇留下的一系列问题,答案已不言而喻。如需超越这个年代的技术与目光局限,为未来的人们预留进一步革新的便利,建造经得起时间考验的数字文明底层建筑,那么我们最需要留下的,是最小的分形模块(开放硬件和开源软件),以及将其组合的一次次失败的试验和成功的成果,而非一个个大集中、需不断淘汰和摒弃的黑盒子、仅停留在规划图纸上的乌托邦。

借用上个月刚刚离我们远去的一代建筑大师贝聿铭的一句感言:“你要想往新的一条路走,免不了有很多人觉得不大舒服,为什么要改?要改进是非常难接受的,要往前走,唯一的办法就是往前走!”诚然,分布式架构的时代趋势已然清晰明朗,对于还在“花大钱盖破房子”的大部分金融机构而言,也许所需的仅仅是“往前走”的决心与勇气了。

 

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