Google雲端平台網路:高級層vs標準層

在當今加快網站載入速度的競賽中,每一毫秒都很重要。 Kinsta的團隊測試並研究了網站速度對銷售,轉化,用戶體驗和用戶參與度的影響。

但是有一個警告。儘管現場優化對於提高速度非常重要,但這並不是我們應該考慮的唯一方面。

支持我們網站並將其連接到訪問者的硬體和網路基礎設施至關重要。它們如此重要,以至於當諸如Cloudflare之類的內容交付網路出現故障時,互聯網上的一些知名企業都會感到停電:

厭倦了緩慢的WordPress託管和低於標準的支持?我們在Kinsta做不同的事情。
        
          查看我們的託管計劃

今天,我們將討論為什麼Google要在其網路基礎架構上投入大量資金,以及Google Cloud Platform的高級層網路和標準層網路的一些差異。

帶寬和延遲(託管基礎結構性能的關鍵標準)

在深入探討Google Cloud網路的細節之前,重要的是首先了解以下兩個概念:帶寬和延遲。

帶寬是網路的吞吐能力,以Mbps為單位;而延遲是指一路上不同路由器添加到我們的Web請求和響應中的延遲或所有延遲的總和。

可以將帶寬或吞吐量形象化地表示為每秒允許一定量的水通過的水管容量。可以將延遲與從水管打開到開始湧出的延遲進行比較。

由於在不同路由器之間建立連接的開銷很小,因此,每次「跳」都會給最終請求和響應增加少量延遲。

因此,訪問者和託管網站的伺服器越遠,延遲就越大。此外,網路越分散,延遲就越大。

我們可以通過使用稱為traceroute的工具或Windows上的tracert來描繪這一點。在下一個屏幕截圖中,我們使用它來檢查來自歐洲的兩個請求的路由延遲。特別:
一到weibo.com:

微博

微博

另一個到bbc.co.uk:

英國廣播公司

英國廣播公司

正如我們預期的那樣,中國網站的跳數幾乎是歐洲網站的跳數的2倍。因此,與對英國託管網站的請求相比,這是增加的延遲。

tracert顯示的三列表示三個往返(RTT)。每行代表沿途的不同路由器或躍點。它們通常具有可幫助我們確定特定路由器位於何處的URL。

到中國/香港的路由器的往返時間將近三分之一秒。

我們使用pingdom工具從Pingdom的澳大利亞位置載入倫敦託管的網站,以嘗試確定該網路在網站的總載入時間內所佔的份額。

載入時間示例

載入時間示例

這是此測試方案中載入的小型CSS文件的數據。連接部分在載入此資源中所佔份額最大,其次是SSL和Wait。一直到(包括等待時間)的所有時間也稱為到第一個位元組的時間(TTFB),其中包括網路延遲。

當Internet服務提供商宣傳Internet連接的速度時,他們通常會在其帶寬(「軟管的寬度」還記得嗎?)上做廣告,這實際上不是速度的度量。增加管道的寬度只能在一定程度上提高網站速度。當我們需要每秒發送大量數據時(例如流式傳輸高清視頻內容時),此功能將更為有用。但是對於可能在線玩實時多人遊戲的用戶而言,延遲將更為重要。

HTTP / 2規範和SPDY協議的合著者之一Mike Belshe分析了帶寬增加對網站載入速度的影響與延遲減少對網站載入速度的影響。

以下是Belshe在一個漂亮的圖表中整理的發現:

載入時間/帶寬變化與載入時間/等待時間變化

載入時間/帶寬變化與載入時間/等待時間變化

應該清楚的是,通過增加帶寬來提高網站速度並不是達到更好性能的最有效方法。另一方面,通過減少RTT(往返時間)或延遲,我們可以看到頁面載入時間的持續改進。

網路,互聯網對等與傳輸

為了更好地理解我們的主題,我們需要解釋互聯網拓撲的基礎。全球互聯網的核心是多個全球,區域和本地網路。

截至2018年,有超過60,000個AS(自治系統)。這些網路屬於政府,大學,ISP。

其中,我們區分第1層,第2層和第3層網路。這些層代表整個Internet上每個網路的獨立性。

  • 第1層網路是獨立的,這意味著它們無需付費即可連接到互聯網上的任何其他點。
  • 第2層網路已與其他ISP達成對等協議,但它們也為傳輸付費。
  • 最低級別的第3層網路通過購買更高級別的傳輸來連接到Internet的其餘部分。他們實際上就像是需要付費才能訪問互聯網的消費者。

對等關係是指兩個網路在相等的基礎上交換流量,因此它們中的任何一個都不為傳輸付費,而是免費返回。

對等的主要好處是大大降低了延遲。

Web請求如何通過ISP的分層網路

Web請求如何通過ISP的分層網路

在上圖中,我們看到了一個經典的場景,其中Web請求通過第1層,第2層和第3層級別的ISP的分層網路來檢索位於遠程位置的數據中心中的網站。

箭頭表示Web請求過程。虛線箭頭表示傳輸連接,實線箭頭表示對等連接。

到達第1層提供程序後,它與同一級別上的另一個提供程序的關係就是對等關係。第1層網路連接到其他網路,並僅通過對等夥伴中繼其請求。他們無需付費即可到達Internet上的所有其他網路。

我們還可以看到另一種情況,其中兩個第2層提供商有對等協議,指定為青綠色。在這種情況下,躍點數較少,網站載入的時間要少得多。

邊界網關協議

BGP是一種很少被談論的協議,除非在非常技術上適用。然而,正如我們今天所知,該協議位於互聯網的核心。這是我們訪問Internet上幾乎所有內容的能力的基礎,它是Internet協議棧中易受攻擊的鏈接之一。

邊界網關協議在2006年的IETF請求注釋#4271中定義,此後進行了多次更新。如RFC所述:

「 BGP語音系統的主要功能是與其他BGP系統交換網路可達性信息。」

簡而言之,BGP是一種協議,負責確定網路請求的確切路由,該網路請求涉及成千上萬個可能到達其目的地的節點。

邊界網關協議

邊界網關協議

我們可以將每個節點描述為一個自治系統或一個由多個節點或與其連接的路由器,伺服器和系統組成的網路。

在BGP協議中,沒有自動發現演算法(一種機制或協議,每個新連接的節點都可以通過該機制或協議發現要連接的相鄰節點),而是每個BGP對等體都必須手動指定其對等體。至於路徑演算法,請引用思科專家的話:

BGP沒有簡單的度量標準來決定哪個路徑是最佳路徑。取而代之的是,它為每條路線發布了廣泛的屬性集,並使用了一個複雜的演算法(由多達13個步驟組成)來確定哪條路徑是最佳的。」

自治系統將路由數據傳輸到其對等方,但是,對於路徑選擇,沒有強制執行的硬性規則。 BGP是一個隱式基於信任的系統,這可能是當今Internet上最大的安全漏洞之一。 2018年,MyEtherWallet.com流量遭到劫持,盜竊了200多個以太幣(價值152,000美元),從而造成了該漏洞。

實際上,BGP的這種弱點通常會導致各種網路(AS)在發出BGP數據時考慮到其他利益,而不是最終用戶的效率和速度。這些可以是商業利益,例如有償運輸,甚至是政治或安全考慮。

雲計算,CDN和邊緣市場的發展

由於從網路行業,在線遊戲到物聯網等IT市場的不斷增長的需求,解決延遲問題的服務提供商和產品的市場空間變得顯而易見。

年復一年,我們看到更多基於雲的產品,這些產品可以將靜態資源緩存在訪問者附近(內容交付網路),或者將實際計算更接近最終用戶。一種產品就是Cloudflare的Workers,它在Cloudflare的邊緣節點網路上執行V8 javascript引擎兼容的代碼。這意味著甚至WebAssembly或GO代碼也可以在訪問者附近執行。

亞馬遜的Lambda @ Edge就是這種趨勢的另一個例子,英特爾與阿里巴巴雲合作夥伴關係也將針對物聯網市場提供聯合邊緣計算平台。

另一個值得一提的是,Google的全球緩存節點網路既是CDN,又是其子公司YouTube的視頻緩存和交付網路。

為了說明雲計算行業已經變得多麼完善和先進,以及它如何減少了最終用戶的網路延遲,讓我們來看看GaaS。

GaaS是遊戲即服務的簡稱。它是一種雲產品,使用戶能夠玩在雲中託管和執行的遊戲。本文比較了GaaS細分市場中的一些傑出產品。

曾經購買過電視或視頻投影儀進行遊戲的人,或者花了一些時間在電視和另一台設備之間建立Miracast或其他投射連接的每個人,都會知道延遲有多重要。然而,現在有GaaS提供商以4k解析度和60Hz刷新率提供遊戲流媒體……而玩家不必在硬體上進行投資。

美國最近對華為的禁令引起了人們的關注,這引起了人們對5G網路問題的關注,並且迫切需要一條明確的途徑來升級全球網路基礎設施。

能夠以最小的延遲實時中繼大量信息以協調智能城市,智能房屋,自動駕駛汽車的感測器將取決於邊緣設備的密集網路。延遲是自動駕駛汽車之類的當前上限,具有不同的感測器信息,LIDAR數據,該數據的處理與其他車輛的數據。

內容交付網路和雲計算提供商處於這場競賽的最前沿。我們已經討論過能夠控制請求-響應周期的行業領導者推出的QUIC / HTTP3協議。

雲提供商如何解決延遲問題?

按市場份額,AWS可能是最大的雲提供商。 2016年,他們投資了“夏威夷海底跨太平洋海底電纜系統'',旨在提供更大的帶寬並減少夏威夷,澳大利亞和紐西蘭之間的延遲,這是他們對海底基礎設施的第一筆投資。它於2018年上線。

NEC的海底光纜

海底光纜(圖像來源:NEC)

到那時,Google在布置海底骨幹網方面已經領先於競爭對手。在Amazon進行首筆投資的前一年,ITWorld發表了一篇文章:「 Google的數據中心對於普通網路而言增長太快,因此它可以建立自己的數據中心」。

實際上,是在2005年,科技記者Mark Stephens(又名Robert X Cringely)在PBS.org的專欄中撰文評論了Google大量購買深色光纖(已布局但未使用的光纖基礎設施):

「這比另一個Akamai甚至類固醇的Akamai更重要。這是一個動態驅動的智能熱核Akamai,具有專用的反向通道和專用硬體。首先是互聯網,然後是Google Internet。」

Google的雲網路電纜基礎設施

Google的Cloud Network Cable Infrastructure(來源:Google)

2010年,Tom Foremski在zdnet.com上的一篇文章中說:

「 Google是擁有大量Internet的公司之一」,並繼續說道:「 Google致力於建立運營效率最高,成本最低的私有Internet。這種基礎設施是Google的關鍵,也是了解Google的關鍵。」

當時,Cringley的文章引起了人們對Google試圖接管互聯網的擔憂,但是當該公司推出Google Fiber時,情況就變得更加清楚了,Google試圖征服美國最大城市的ISP市場。此後該項目放慢了速度,以至於TechRepublic在2016年發布了該項目的事後分析,但對全球基礎設施的投資並未放緩。

Google將於今年啟用的最新投資是連接美國洛杉磯和智利瓦爾帕萊索的骨幹網,以及未來連接巴拿馬的分支機構。

互聯網通常被稱為雲。實際上,它是一系列濕的,易碎的試管,而Google即將擁有數量驚人的試管。」 — VentureBeat

為什麼Google要在其網路基礎架構上投入大量資金?

谷歌雲網路:標準路由

標準路由

我們都知道Google是排名第一的搜索引擎,但它也:

  • 擁有最大的視頻平台
  • 是最大的電子郵件提供商(Gmail和G Suite)
  • 雲計算產品賺了不少錢(年運行率超過80億美元)

這就是為什麼它需要最小的延遲和最大的帶寬。 Google還希望擁有實際的基礎架構,因為它對更多帶寬和延遲的「無限渴望」使Google及其類似的大型公司(如Amazon或Microsoft)處於需要提供完全定製的硬體和軟體解決方案的位置。

Google雲網路:PoP節點

PoP節點

存在點或邊緣PoP節點位於Google的全球專用電纜網路的邊緣。在那裡,它們充當連接到Google數據中心的流量的出入口。

摩爾定律是英特爾聯合創始人戈登·摩爾(Gordon Moore)的一項觀察,指出每兩年我們可以在集成電路上放置的晶體管數量將增加一倍。幾十年來,這種期望一直是正確的,但是現在,計算機行業即將對摩爾定律進行艱苦的考驗,這可能會在不久的將來標誌著它的終結。僅供參考,NVIDIA首席執行官宣布摩爾定律於今年早些時候失效。

那麼,這與雲產業以及Google的網路基礎架構有何關係?

在2018年12月的Open Networking Foundation Connect活動中,Google副總裁兼網路技術負責人Amin Vahdat承認摩爾定律已告終結,並解釋了該公司的難題:

「我們的計算需求正在以驚人的速度持續增長。我們將需要加速器和更緊密耦合的計算。網路結構在將這兩者捆綁在一起方面將發揮關鍵作用。」

藉助WordPress,我們的流量增長了1,187%。我們將向您展示方法。
加入20,000多個其他人,他們每周都會收到有關WordPress內部技巧的新聞!

          現在訂閱
        
        
          
            
            成功!感謝您的訂閱

您將在一周內收到下一期的Kinsta新聞通訊。

訂閱Kinsta新聞通訊
        

  
    
  

    訂閱
  

  
    
  
    
      
        
      
      
      我同意條款和條件以及隱私政策

雲提供商要滿足不斷增長的計算能力需求的一種方法是群集。簡而言之,集群意味著將多台計算機組合在一起以處理單個問題,並執行單個應用程序的進程。顯然,受益於這種設置的一個先決條件是低延遲或嚴重的網路容量。

當Google開始設計自己的硬體時,2004年,網路硬體供應商開始在盒子方面進行思考,路由器和交換機需要通過命令行進行單獨管理。直到那時,Google還是從思科等供應商那裡購買交換機集群,每台交換機花費大量資金。但是設備仍然無法跟上增長的步伐。

Google需要不同的網路架構。對Google基礎設施的需求呈指數級增長(2015年Google發表的研究報告稱其網路容量在十年內增長了100倍),而且增長如此之快,以至於購買現有硬體的成本也促使他們創建自己的解決方案。 Google開始使用商品化的硅晶元製造定製開關,並採用了另一種模塊化的網路拓撲。

Google的工程師開始建立在稱為Clos網路的舊電話網路模型上,該模型減少了每個交換機所需的埠數:

「 Clos網路的優勢在於,您可以使用一組相同且便宜的設備來創建樹,並獲得高性能和彈性,否則將需要花費更多的成本來構建它。」 — Clos Networks:網路世界再次成為舊事物

在線上可以通過哈佛大學講座了解更多關於該模型的信息。

對於這種新的模塊化硬體,Google團隊還必須重新定義現有協議並構建自定義的網路操作系統。他們面臨的挑戰是採用大量的交換機和路由器並像對待單個系統一樣操作它們。

自定義網路堆棧以及對重新定義協議的需求導致Google轉向了軟體定義網路(SDN)。以下是Google工程研究員,網路基礎架構團隊負責人Amin Vahdat自2015年以來的主題演講,解釋了他們面臨的所有挑戰和解決方案:

對於最好奇的人來說,這篇有趣的博客文章值得一讀。

濃咖啡

Espresso是Google SDN的最新支柱。它使Google的網路能夠超越物理路由器的限制來學習和協調進出Google對等合作夥伴的流量。

Espresso使Google能夠實時衡量連接的性能,並根據實時數據為特定訪問者確定最佳的在線狀態。這樣,Google的網路就可以動態地響應其對等/ ISP合作夥伴中的各種擁塞,速度減慢或中斷。

最重要的是,Espresso使得可以利用Google的分散式計算能力來分析其所有對等方的網路數據。所有路由控制和邏輯不再駐留在單個路由器和邊界網關協議中,而是轉移到Google的計算網路中。

「我們利用大規模的計算基礎架構和來自應用程序本身的信號來學習各個流的性能,這取決於最終用戶對質量的看法。」 — Espresso使Google Cloud更快,2017年

這與Google Cloud Network有什麼關係?

到目前為止,我們討論的內容將重點說明Google所遇到的所有問題和挑戰(包括基於硬體和軟體的問題),以組裝可能是當今最好的全球專用網路。

在市場份額方面,Google Cloud Platform是第三大全球供應商(僅次於AWS和Microsoft的Azure Cloud)。但就其優質的專用網路基礎設施而言,它的競爭對手遠遠落後於BroadBand Now的數據:

海底電纜所有權

海底電纜所有權,2018年9月。(來源:BROADBANDNOW,Centerfield BBN LLC)

2014年,GigaOM發表了一篇比較AWS和Google Cloud Platform的文章,但僅一周後,他們發表了另一篇文章:「我在Google vs. Amazon雲辯論中錯過的東西-光纖!」,他們認識到Google領先幾年基礎設施方面。

「擁有大而快速的管道供您-和您的客戶的流量-是一筆大買賣。」-GIGAOM的Barb Darrow

Google的高級與標準層網路

Google Cloud Network平台

Google Cloud Network平台

Google Cloud Platform提供了兩個不同的網路層,它們在價格和性能上都不同。

Google Premium Tier Network

藉助Google的高級層網路,用戶可以利用分布在全球的Presence在線點來利用全球光纖網路。從客戶到Google數據中心的所有入站(入站)流量都路由到最近的存在點,並在全球分布,然後將請求100%路由到Google的專用骨幹網。正如我們在之前的文章中提到的那樣-這可能意味著延遲提高了30%或帶寬提高了50%

在返回的過程中,所有從數據中心發送到訪客的數據都使用Cold Potato策略進行路由。與在標準層網路上使用的Hot Potato路由相反,在該層中,流量應儘早移交給其他ISP-(或丟棄),而Premium Tier路由意味著出口流量將保持儘可能長的時間。可以使用Google自己的光纖進行傳輸,並儘可能移交給與訪問者儘可能近的對等方或傳輸ISP。

用外行的話來說。高級層數據包在Google的網路上花費的時間更多,而在網路上的跳動更少,因此性能更好(但成本更高)。

對於我們當中的科幻迷來說,這可以比作是一個宇宙蟲洞,它可以將我們的流量直接轉移到目的地,而無需通過互聯網漫遊。

在Kinsta,我們將Google Cloud的高級層網路與所有託管WordPress託管計劃結合使用。這樣可以最小化距離和躍點,從而更快,更安全地進行全局數據傳輸。

Kinsta託管架構

Kinsta託管架構

Google標準層網路

另一方面,Standard Tier Network在我們的內容或Web應用程序所在的數據中心附近使用了Point of Presence。這意味著訪問者的流量將通過許多不同的網路,自治系統,ISP和許多躍點傳播,直到到達目的地。在這種情況下,速度會受到影響。

使用標準層傳輸的內容將無法充分利用Google SDN的優勢以及強大的計算能力來動態計算最佳路線。流量將受到Google與訪問者之間所有系統的BGP策略的約束。

用外行的話來說。標準層數據包在Google的網路上花費的時間更少,而在公共網路上花費更多的時間在土豆上,因此性能更差(但成本更低)。

此外,Premium Tier使用全局負載平衡,而Standard Tier僅提供區域負載平衡,這給Standard客戶帶來了更多的複雜性和更多的「腳步」。

Premium Tier Network提供了全球服務水平協議(SLA),這意味著Google承擔提供一定水平服務的合同責任。就像質量保證標誌。標準網路層不提供此級別的SLA。

對於那些想要了解更多信息的人,可以在Google Cloud網站上對這兩個層次進行大量的比較和文檔編製。他們甚至提供了方便的圖表來幫助您更輕鬆地確定您應該使用的網路層:

Google雲網路:服務層決策樹

網路服務層決策樹。 (來源:Google Cloud Platform)

想知道是什麼使Google Cloud Network成為當今最快的堆棧之一?深入了解我們的高級與標準級別的比較。 ?☁️

點擊鳴叫

摘要

多年來,谷歌已投資創建全球網路基礎架構,部署自己的協議以及自定義硬體和軟體網路堆棧。有時,摩爾定律似乎逐年變得越來越弱,Google的基礎架構使該公司能夠滿足對雲資源不斷增長的需求。

儘管就市場份額而言,它仍然落後於Amazon Cloud和Microsoft的Azure Cloud,但Google擁有自己的光纖以及工程師部署的尖端硬體和軟體解決方案,都獲得了至關重要的優勢。

我們可以期待Google在物聯網,智慧城市,無人駕駛汽車技術中發揮關鍵作用,並且對邊緣計算的需求將繼續增長。

Google Cloud Network Premium Tier是第一個利用Google的創新網路成就的產品。它使客戶可以利用Google的網路和整個堆棧,以高速度交付內容。有了Google對延遲的保證。

Kinsta致力於在全球範圍內提供最佳的WordPress管理託管性能。這就是Kinsta具備支持WordPress託管的Google Cloud的原因,並且我們將Google的Premium Tier Network用於所有託管計劃。

0分享

.essb_links .essb_links_list li a {
  margin-top:0px;
}
@media only屏幕和(最小寬度:64em){
  .container–narrow.pb–60,
  .knowledgebase .user-content {
    職位:相對
  }
  .widget-share {
    位置:絕對;
    左:-200px;
    頂部:0px;
    高度:100%;
    寬度:200像素;
    框大小:border-box;
  }
  .widget-share-aligner {
    寬度:200像素;
    padding-right:62px;
    框大小:border-box;
  }
  .widget-share-inner {
    padding-bottom:62px;
  }
  .knowledgebase .user-content .widget-share-inner {
    padding-top:0;
  }
  .widget-share .amount {
    顯示:flex;
    align-items:居中;
    證明內容:flex-end;
    寬度:100%;
    右邊距:11px;
    font-size:14px;
    font-weight:500;
    底邊距:10px;
  }
  .widget-share .amount svg {
    右邊距:8px;
    margin-left:10px;
  }
  .essb_links .essb_links_list {
    flex-direction:列;
    align-items:flex-end;
  }
  .essb_links .essb_links_list li {
    顯示:塊;
    margin-bottom:5px!important;
  }
  .widget-share__total {
    margin-bottom:0px!重要;
  }
  .widget-share__total .heading–small {
    顏色:#999999;
    font-size:14px;
    字體粗細:300;
  }
  .essb-total-value {
    margin-right:4px;
  }

}
.essb_links {
  保證金:0px;
  填充:0px;
}
.essb_counter_right {
  顯示:無!重要;
}
.essb_links.essb_template_circles-retina .essb_link_hackernews一個,
.essb_links.essb_template_circles-retina .essb_link_reddit a,
.essb_links.essb_template_circles-retina .essb_link_mail a,
.essb_links.essb_template_circles-retina .essb_link_mwp a,
.essb_links.essb_template_circles-retina .essb_link_buffer a,
.essb_links.essb_template_circles-retina .essb_link_linkedin a,
.essb_links.essb_template_circles-retina .essb_link_facebook a,
.essb_links.essb_template_circles-retina .essb_link_twitter a
 {
  顏色:#43414e!important;
  背景:#f3f3f6!important;
}

.essb_links.essb_template_circles-retina li a:focus,.essb_links.essb_template_circles-retina li a:hover {
  border-color:#fff!important;
  背景:#43414e!重要;
}

.essb_links.essb_template_circles-retina a {
  border-color:#f3f3f6!important;
  背景:#f3f3f6;
}
.essb_links .essb_icon:之前{
  font-size:15px!important;
  頂部:8px;
  左:9px;
}
.essb_links .essb_icon {
  寬度:32px;
  高度:32px;
}
.essb_links.essb_counter_modern_right .essb_counter_right {
  背景:#f3f3f6!important;
}
@media only屏幕和(最大寬度:63.999em){
  .widget-share-aligner {
    位置:相對!重要;
    top:0!重要;
  }
  .essb_links .essb_links_list li {
    margin-right:8px!important;
  }
}

相關文章