寶劍出鞘威震江湖 阿裡雲在SIGCOMM'20 拿下大四喜！

來源 | 阿裡雲基礎設施微信公衆号

作者 | 劉洪強

引言

5月15日國際頂級網絡技術學術會議SIGCOMM'20的論文錄取結果新鮮出爐。阿裡雲基礎設施事業部以總數4篇主會論文被錄取的結果再次震動了網絡技術界。如果說19年阿裡首次發表兩篇論文是寶劍出鞘，那麼今年阿裡的表現可以用威震江湖來形容。作為阿裡雲智能-基礎設施-網絡研究部門的負責人，筆者想借此機會在給大家介紹阿裡網絡技術的最新研究結果的同時，也整體介紹一下我們目前和未來在網絡技術研究上的布局。

關于SIGCOMM

SIGCOMM，全稱Special Interest Group on Data Communication，是美國計算機協會(ACM)組織在通信網絡領域的旗艦型會議，由ACM SIGCOMM組織舉辦。SIGCOMM對論文的品質和數量要求極高，要求具有基礎性貢獻、上司性影響和堅實系統背景，由于SIGCOMM錄用的論文大多數都會被廣泛引用、具有非常大的影響力，是以能在SIGCOMM年會上發表論文是通信網絡研究者的非常高的榮譽。

阿裡雲智能@SIGCOMM'20

今年筆者有幸被選為SIGCOMM‘20的論文評審委員會的委員參加了論文評審工作（當然基于雙盲原則，評審過程中與阿裡有關的任何文章的情況都不會讓我知道）。這次評審秉持着相容并包，努力發現文章亮點，努力思考文章是不是可以通過書寫改進來達到要求的原則，對所有文章進行了曆時4個月兩輪線下評審和一輪線上讨論嚴密評審過程。最後，從250篇來自全世界的投稿中選出了54篇進行發表。

阿裡雲智能基礎設施事業部 （AIS）被錄取的四篇論文如下：

1. 網絡形式化驗證（骨幹網絡）－Hoyan（火眼）：Accuracy, Scalability, Coverage – A Practical Configuration Verifier on a Global WAN。這是世界上一例部署在全球骨幹網絡上的網絡配置驗證系統。形式化驗證概念和方法始于硬體設計，原意是将晶片設計轉碼成邏輯表達式，然後通過邏輯計算工具來判斷這個代碼是不是有設計中所要求的性質。近年來，學術界提出了網絡形式化驗證的概念，其初衷是将網絡的架構和配置轉碼成邏輯表達式，然後用相同的邏輯計算工具來驗證網絡的性質（如某一網段的連通性）是否符合預期。然而，雖然概念上非常誘人，但是火眼上線之前，網絡形式化驗證并沒有得到廣泛應用。火眼之是以能夠成功大規模部署和使用是因為我們在形式化驗證中的兩個關鍵技術突破：形式化驗證工具準确性的自動校準和計算速度的幾個數量級的提速。

2、網絡可視化（資料中心網絡）－NetSeer：Flow Event Telemetry on Programmable Data Plane。NetSeer提出了流事件遙測Flow Event Telemetry （FET）的概念。這個概念是說，網絡應該有吐出所有流所經曆的所有關鍵事件的能力。換句話說，對于任何一個流，運維同學都應該可以查詢它在網絡裡所經曆的關鍵事件（如丢包，擁塞，換路和PFC暫停等等）。這些事件是一切網絡和性能穩定性問題的直接原因，也是所有故障定位和快速恢複的基礎資料。那麼如何實作FET呢？其實在可程式設計交換晶片中我們可以利用交換晶片的定制邏輯來實作流事件的發現，壓縮和上報，由于每個事件本身攜帶很少資料量，是以FET引入的額外監控資料僅僅是原始流資料的0.01%。

3、可程式設計網絡（資料中心網絡）－Lyra: A Cross-Platform Language and Compiler for Data Plane Programming on Heterogeneous ASICs。我們真的準備好迎接可程式設計網絡時代了嗎？當我們近距離觀察現在的情況，我們就知道答案是沒有，因為我們在網絡程式設計方面還處在彙編語言時代。目前業界編寫網絡程式的方法是極其原始和低效的：語言是跟具體晶片緊密相關的底層語言，極易出錯。另外，由于程式和具體硬體的綁定，在更換晶片型号或者網絡架構後，同樣的功能要重新适配一遍；另外，功能擴容也極其困難，不同功能互相共存也是一個需要人去花費大量精力來解的問題。打個比方，現在網絡程式設計的狀态就如同我們要用彙編語言寫一個Hadoop，理論上可能，但是實際上做不到。為了迎接可程式設計網絡給我們帶來的機遇和挑戰，Lyra的宗旨就是給網絡程式設計設計一個“C語言”和各個晶片平台上的編譯器。Lyra語言可以讓使用者忽略具體晶片的細節，隻要關心核心邏輯即可。Lyra編譯器可以将核心邏輯和具體下層單晶片或者多晶片環境結合起來生成P4或者NPL等“彙編語言”。這樣，Lyra可以利用很多編譯和優化技術來保證生成程式的正确性和高效性。

4、RFID智能物流（無線傳感網絡）－NFC+: Breaking NFC Networking Limits through Resonance Engineering。目前這一代RFID技術的準确率已經到達瓶頸，主要限制有兩個：（1）目前普遍使用的UHF RFID技術利用電場進行通信，容易被金屬液體遮擋，造成想讀的标簽讀不到（漏讀）的問題。（2）UHF RFID的信号容易形成輻射和多徑，造成讀到遠處非讀取區的物體而造成竄讀。直面這些本質問題，我們決心在RFID的核心技術上尋求突破，使阿裡雲在新一代物流技術體系中占得先機。我們将電場轉換成可以輕易穿透液體和金屬的磁場，研制出了超遠距離近場通信（NFC+）技術，将NFC原來的10cm左右的最大讀取距離拓展到3m，實作了對生鮮物品的盤點，有液體和金屬的物流盤點甚至是水下盤點。由于磁場可以穩定在空間一定區域，也避免了竄讀。

結語

在阿裡雲基礎網絡的4篇論文中，既有如網絡形式化驗證和網絡可視化這種已經在生産中落地并在不斷向前演化的技術，也有如可程式設計網絡和新一代RFID這種具有前瞻性技術探索。這些技術分布在資料中心網絡，骨幹網絡和無線傳感網絡多個領域，為阿裡的線上和線下的業務線打造了了世界一流的網絡技術優勢，也為整個網絡技術領域貢獻了重要的裡程碑。