Infrastruktur IT Dibina Atas Sebatang Gigi Pencukur: Penyempitan Tidak Kelihatan

Penulis: Pengumpul Pendeta

Adakah anda pernah memikirkan, artikel yang sedang anda scroll sekarang ini telah melalui berapa lapisan teknologi?

Sistem pengendali telefon bimbit, teras pelayar, enjin JavaScript, WebAssembly, CDN, DNS, pelayan awan, teras Linux, pustaka runtime C, set arahan CPU, wafer semikonduktor... akhirnya berakhir pada sekeping silikon yang sedang menghabiskan tenaga.

Setiap lapisan kedengarannya sangat kukuh. Setiap lapisan mempunyai whitepaper, sijil, dan sokongan daripada syarikat besar.

Tetapi apabila anda menyusunnya bersama-sama, anda akan mendapat gambar yang mengganggu—sebuah Menara Babel yang goyah, dengan tiang merah yang sangat nipis menjadi sokongan utama di bahagian bawah.

Namanya adalah von Neumann bottleneck.

Dan anda yang berdiri di puncak menara, sedang mengangkat telefon bimbit, merasa semuanya biasa saja.

John von Neumann, bapa komputer moden. Arsitektur von Neumann adalah reka bentuk asas bagi hampir semua komputer moden. CPU bertanggungjawab untuk pengiraan, memori bertanggungjawab untuk penyimpanan, dan kedua-duanya berkomunikasi melalui satu bas data. Reka bentuk ini digunakan sejak 1945 hingga kini, bertahan melalui era komputer besar, PC, internet, dan pergerakan mudah alih, dan kini sedang menyokong kecerdasan buatan.

Namun, ia mempunyai dua kelemahan semula jadi: 1) CPU menjadi semakin pantas, tetapi memori dan bas tidak mampu mengikutnya. Pemindahan data menjadi batas keseluruhan sistem—CPU sebahagian besar masa bukan berkomputasi, tetapi menunggu data. 2) Pengolahan tinggi CPU sangat bergantung pada kapasiti cache, tetapi cache mempunyai had fizikal semula jadi dan tidak boleh diperluaskan secara mendatar seperti memori. Di bawah dorongan bahasa pengaturcaraan tingkat tinggi moden yang menekankan keterbacaan manusia, program yang semakin besar dan data heterogen yang semakin kompleks telah melampaui had kapasiti cache, dengan demikian meningkatkan frekuensi dan aliran pemindahan data antara memori dan CPU, menyebabkan komputer beroperasi semakin perlahan, semakin lambat, dan semakin mudah mengalami kegagalan. Inilah "sempadan von Neumann".

Ironinya, bottleneck ini adalah masalah paling asas, paling inti, dan paling tidak boleh dielakkan dalam keseluruhan industri IT, tetapi juga merupakan masalah yang paling diabaikan.

Mengapa? Kerana menyelesaikannya terlalu sukar dan tidak mudah untuk mendapat keuntungan.

Syarikat besar lebih suka menambahkan lebih banyak lapisan di atasnya—GPU yang lebih pantas, memori video yang lebih besar, lapisan cache yang lebih kompleks, algoritma penjadualan yang lebih pintar. Setiap lapisan boleh dimasukkan ke dalam PPT, setiap lapisan boleh dijual, dan setiap lapisan berusaha mengelakkan tiang merah itu, bukan menghadapi dan menyelesaikan masalahnya secara langsung.

Seperti sebuah bangunan yang terus ditambah tingkatnya, retakan di tapaknya ditutup dengan kertas dinding yang semakin tebal.

Anda bertanya sama ada orang yang tinggal di dalamnya selamat? Mereka akan berkata: Jangan risau, kami baru sahaja menukar kunci pintu pintar terkini dan membeli insurans bencana termahal.

Lihat gambar ini, anda akan mendapati fenomena yang menarik: setiap lapisan jika dipisahkan, kelihatan seperti blok-blok yang direka dengan teliti.

Sistem pengendali mempunyai arsitektur inti yang ketat. Memori berpita lebar tinggi (HBM) mempunyai proses tumpukan yang cermat. CPU dan GPU mempunyai reka bentuk teliti dengan miliaran transistor. Pabrik wafer semikonduktor adalah mahkota industri manusia.

Linux dan Yayasan Apache memelihara infrastruktur open source paling boleh dipercayai di dunia. LibcURL dipanggil oleh hampir semua program yang memerlukan rangkaian. Sistem DNS membolehkan internet global mencari satu sama lain. Penyedia awan menjanjikan ketersediaan 99.99%.

Setiap blok adalah segi empat sama, setiap blok memiliki kertas kerja, standard, dan audit.

Tetapi apabila menimbunnya dari bawah ke atas, gambarannya berubah.

Inilah kebenaran mengenai infrastruktur digital moden: bukan satu keseluruhan yang direka dengan teliti, tetapi satu keajaiban yang terbentuk daripada bertimbun-timbun penyelesaian sementara.

Ia berfungsi bukan kerana rekaannya yang baik, tetapi kerana terlalu banyak orang memperbaiki cukup banyak patch pada malam-malam yang cukup panjang.

Kamu menyangka kamu berada di sebuah bangunan tinggi. Sebenarnya kamu berdiri di atas tumpukan blok-blok tambalan.

Lihat lengan mekanikal yang keluar dari sisi dalam gambar, bertanda "AI Kecerdasan Buatan".

Ia bukan menopang menara itu, tetapi bertindak sebagai tuas untuk mempercepat runtuhnya struktur seperti blok.

Ini adalah sindiran paling tepat terhadap gelombang AI semasa ini.

Semua orang berkata bahawa AI adalah revolusi produktiviti, era seterusnya, dan peluru perak yang akan menyelamatkan segalanya. Tetapi dari sudut infrastruktur, perkara pertama yang dilakukan AI ialah mendorong sistem yang sudah goyah lebih dekat ke tepi yang lebih berbahaya.

Mengapa? Kerana 1) AI adalah mesin kuasa komputasi. Satu latihan model besar menghabiskan tenaga listrik yang setara dengan penggunaan listrik satu bandar kecil dalam setahun. Penyebaran inferens memerlukan GPU dalam jumlah besar, dan GPU pada aras bawahnya masih berjalan di atas arsitektur von Neumann—beban yang ditanggung oleh tiang merah itu lebih besar daripada sebelumnya. 2) Permintaan pencarian agresif pengguna AI terhadap infrastruktur data adalah lebih daripada sepuluh ribu kali ganda beban pengguna manusia, dan skema gelung yang dipromosikan sekarang hanya akan menambah frekuensi tugas AI dalam pencarian, pengambilan data, dan pengiraan secara geometri.

Lebih ironis lagi hasil AI.

Kod yang dihasilkan oleh AI dalam jumlah besar telah dihantar ke projek sumber terbuka, dengan kualiti yang tidak seragam dan lubang keamanan yang berterusan. Kandungan yang dihasilkan oleh AI dalam jumlah besar membanjiri internet, dan keputusan enjin carian ditenggelamkan oleh maklumat sampah. Banyak "penyelesaian" yang dihasilkan oleh AI telah dibungkus sebagai produk dan dijual kepada pelanggan, tetapi apabila masalah timbul, ia didapati bahawa asasnya hanyalah ilusi.

AI tidak memperbaiki tiang merah itu, ia hanya menambahkan satu lapisan lagi di puncak menara, lalu memberitahu semua orang: Lihat, kita lebih tinggi sekarang.

As for whether it will collapse, that’s a matter for next quarter.

Ada lelucon yang mengatakan dengan baik: Manusia memerlukan 70 tahun untuk memajukan komputer dari "berhitung cepat" menjadi "mampu berbicara tak beralasan", lalu menyebutnya sebagai kemajuan.

Di sebelah kanan gambar, seekor burung marah sedang menabrak badan menara. Label di sampingnya: "Perusahaan besar" sedang melakukan hal ini.

Perbandingan ini kasar, tetapi tepat.

Syarikat besar akan melancarkan produk, kerangka, atau piawaian baru yang "revolusioner" setiap beberapa masa. Acara pelancaran berskala besar, slaid PPT yang indah, dan KOL menyambut dengan serentak.

Namun, produk-produk ini seringkali bukan memperbaiki atau memperkuat struktur industri yang ada, tetapi merusaknya.

Apabila satu kerangka baru muncul, ekosistem kerangka lama akan mati. Apabila satu piawaian baru diperkenalkan, semua peranti yang kompatibel dengan piawaian lama menjadi "produk ketinggalan zaman". Syarikat besar bukan tidak tahu bahawa tindakan ini membawa kos. Tetapi bagi mereka, kos perusakan ekosistem ditanggung oleh pembangun dan pengguna, manakala pertumbuhan dan penilaian yang dihasilkan daripada produk baharu menjadi milik mereka sendiri.

Di sebelah kiri gambar, seorang pembangun independen Rust meluncur ke angkasa dengan roket, dengan label yang menulis: "Pembangun Independen RUST sedang melakukan urusan mereka sendiri."

Ini adalah sindiran lain.

Pembangun bebas adalah kumpulan paling dinamik dalam ekosistem IT. Mereka tidak terikat dengan KPI syarikat besar, mampu mencuba dan membuat kesilapan dengan pantas, serta mampu mencipta aplikasi berkualiti tinggi yang tidak dapat dihasilkan oleh syarikat besar.

Namun, hasil daripada pembangun bebas juga mempunyai sisi lain

- Berantakan. Fungsi yang sama, dikerjakan oleh sepuluh pembangun independen dengan sepuluh versi berbeza, setiap versi mempunyai falsafah rekaan sendiri, dan setiap versi hanya diselenggarakan sehingga pengarang kehilangan minat.

- Tidak teratur. Tiada piawaian seragam, tiada janji kompatibiliti, tiada peta jalan peningkatan. Hari ini boleh digunakan, esok penulis mungkin akan menghapus repositori.

- Tidak teliti. Banyak projek bebas tanpa ujian, tanpa dokumentasi, tanpa audit keselamatan. Penulis berpendapat "asalkan boleh berjalan", lalu projek ini menjadi bergantung oleh sepuluh ribu projek lain.

Masalah-masalah ini, apabila dilihat secara individu, tidak besar, tetapi apabila ditambahkan bersama, ia menjadi bentuk kehancuran lain kepada pasaran. Pengguna memilih di antara ribuan produk separuh siap, pembangun terperangkap dalam rangka kerja yang dibuang, dan kos kepercayaan keseluruhan ekosistem semakin meningkat.

Dan para pembangun bebas yang benar-benar hebat, seperti pembangun Rust yang terbang naik roket dalam gambar—mereka sedang melakukan pekerjaan mereka sendiri dengan sangat baik, tetapi tidak ada hubungannya dengan menara yang goyah ini.

The tower won't become more stable because of them, and they won't stop because of the tower.

Setiap orang sibuk dengan urusan masing-masing, setiap orang runtuh sendiri-sendiri.

Mari kita lihat seluruh gambar ini dari awal hingga akhir.

Di tingkat paling bawah, terdapat kotak besar berwarna abu-abu yang bertulis "Listrik (kekuatan komputasi, air, tenaga, dsb.)". Ini adalah titik awal segalanya—tanpa listrik, tidak ada komputasi. Namun dalam narasi industri TI, listrik adalah lapisan yang paling diabaikan. Orang membahas cloud-native, mikroservis, dan model besar, tetapi jarang ada yang membahas: listrik yang dikonsumsi oleh hal-hal ini berasal dari mana? Berapa biayanya? Dan apa dampaknya terhadap lingkungan?

Di atas tenaga listrik terdapat empat batu fondasi: sistem operasi, memori berpita lebar tinggi (HBM), CPU/GPU, dan pabrik wafer semikonduktor. Ini adalah lapisan perangkat keras, bahagian yang benar-benar "segi empat sama". Setiap satu mewakili tahap puncak industri manusia. Tetapi perhatikan, ia adalah empat batu yang terpisah, bukan satu fondasi utuh—sambungan antara satu sama lain sendiri memiliki celah.

Di atasnya, terdapat sekeping papan panjang yang goyah, bertulis "Array Dinamik Pengembang C". Papan ini membentang di atas empat batu fondasi, namun sendirinya tidak stabil. Di tengah-tengahnya, sebatang tiang merah nipis menopang seluruh berat di atasnya—sempadan von Neumann. Seluruh berat dunia IT akhirnya tertumpu pada tiang ini.

Di atasnya, gaya menjadi tidak terkawal. Sebuah "projek C99 berdasarkan tingkah laku tak terdefinisi" memikul fungsi penting. Di bawah JVM, pangkalan data hubungan ditandai silang. Sebuah lengan mekanikal keluar dari sisi, bertanda "AI Kecerdasan Buatan", sedang mendorong menara.

Terus ke atas, ialah enjin V8, left-pad, keselamatan web, WebAssembly—ini adalah lapisan Web. Di sampingnya tertulis besar "Pembangun Web Merusak Diri Sendiri" dan "Perkara Aneh yang Berlaku di Web".

Di puncak tertinggi, seorang figur kecil yang mewakili pengguna berdiri di puncak menara yang goyah, dengan tulisan "Anda berada di sini." Apabila diperbesar, figur kecil ini sedang memegang telefon bimbit—dia sedang menggunakan menara ini, dan menara itu boleh runtuh kapan saja.

Di sebelah kiri menara, seorang pengembang independen Rust terbang pergi dengan roket untuk melakukan urusannya sendiri. Di sebelah kanan menara, seekor burung marah (perusahaan besar) sedang menabrak dinding menara. Di atas menara, awan tunggal mengambang, bertuliskan "server awan yang sesuai spesifikasi"—ia tidak terhubung sama sekali dengan menara, seolah-olah hanyalah sebuah konsep.

Gambar itu tidak mengandungi satu pun perkataan yang berlebihan. Setiap label adalah sebatang duri yang menancap di tempat yang paling tidak ingin disentuh oleh industri IT.

Ia bukan meramal sesuatu. Ia menggambarkan masa kini.

Pada titik ini, mungkin ada yang berkata: Anda terlalu pesimis, industri IT bukankah berjalan dengan baik?

Ya, ia berfungsi.

Tetapi "berfungsi" dan "stabil" adalah dua perkara yang berbeza. Seseorang yang boleh berjalan tidak bermakna tulangnya tidak retak. Sebuah jambatan yang boleh dilalui kereta tidak bermakna bebanannya tidak melebihi had.

Kekhawatiran dalam industri IT ialah setiap lapisannya beriterasi dengan pantas, tetapi masalah di lapisan paling bawah belum pernah diselesaikan secara sebenarnya. Bottleneck von Neumann masih ada, syarikat besar masih membongkar bangunan, AI masih menghasilkan sampah, dan pembangun bebas masih bergerak secara berasingan.

Semua orang sedang membangun ke atas, tiada siapa yang bersedia melihat ke bawah.

Kerana jika anda melihat lebih jauh, anda akan mendapati bahawa asasnya adalah sebatang lidi. Dan lidi, pasti ada masanya tidak mampu menahan beban.

Mungkin hanya pada hari itu, ketika kita berdiri di puncak menara sambil mengangkat telefon bimbit, kita baru akan bertanya untuk pertama kalinya: Tapak bangunan ini sebenarnya dibina bagaimana?