百度云计算硬件基础设施首度曝光

2013年1月11日，随着百度南京数据中心的“开放日”迎来首批嘉宾访客，百度云计算硬件基础设施的神秘面纱也逐步显现。记者从嘉宾的口中以管窥豹，了解到五大核心看点，为您首度披露百度背后的数据中心硬件架构。

业内专家同时对记者表示，以前只是对百度的搜索引擎技术、软件专利比较熟悉，但没有想到，百度在硬件和软硬结合的数据中心领域，也有惊人的表现。通过百度南京数据中心的“开放日”，专家们认识到，以百度为代表的中国互联网公司，已经在互联网技术领域积累了先进技术经验，丝毫不落后于国外领跑者。可以相信，在百度等公司的推动下，中国互联网与移动互联网，必将迎来更加蓬勃发展的明天。

云数据中心：因何而生？

当越来越多的网民开始“百度一下”的时候，百度公司面临的数据处理的压力也与日俱增。据统计，百度拥有的数据总量达到上百PB，日处理量达几十PB。

PB是Petabyte的简称，它是较高级的存储单位，1PB=1024Tb（Terabyte）=1024*1024GB（Gigabyte）。1PB相当于4千亿页文本。

按照百度的日处理量几十PB，我们假设按照60PB来计算，平均分摊到15亿中国人头上，相当于每个中国人要处理16000页文本，约等于700多页厚的新华字典，要摞起来厚厚的20多本。

如此巨大的数据量，还并不是困难的全部。百度要处理的数据，往往是结构化与非结构化并存，系统数据对数据一致性要求强弱程度不同，用户对数据的访问行为存在不确定性，即在毫无征兆的情况下，对某些信息进行突发式访问等。

面对新时期的挑战，传统的数据中心的成本就显得格外高昂。相比传统数据中心功耗高、IT设备负载低的弱点，云数据中心具有天生的优势，IT负载可以灵活调配，资源可被近实时的按需调节，极大地避免了浪费。

数年前，百度技术高管已经有了决断：要加快数据中心节能降耗进程，大幅降低成本。“以单体10万台服务器的数据中心为例，PUE（电能使用效率指标）每降0.1，一年就可为百度节约上千万元的成本；如果选择能源丰富的地理位置以降低电价，百度每年还可节约千万元成本。”数据中心节能的价值不言而喻。数据将爆发增长，数据中心规模也将随之快速扩张，因而，提前进行数据中心节能设计，为百度未来数据中心降低能耗、节省成本打下了坚实的基矗

百度云计算硬件基础设施亮点之一：ARM服务器体系架构全球首次正式商用

传统以来，PC与服务器界，INTEL INSIDE的标志几乎是不可更改的习惯，但是，你知道iOS、Windows Phone、Android这3大平台的手机共通点是什么吗？那就是这些手机CPU全都是采用ARM芯片。i美股《移动处理器“小巨人”ARM》报告披露，2011年全球智能手机出货4.7亿部，ARM架构芯片占90%，功能手机出货6.6亿部，ARM架构芯片占95%，硬盘和固态驱动器出货7亿，ARM占90%，数码相机1.5亿台，ARM占80%……

图：百度云数据中心在全球首次实现了ARM体系架构的正式商用

百度云计算硬件基础设施的第一大亮的即是在全球首次实现了ARM体系架构的正式商用，也是ARM体系首次服务于云数据中心的规模化应用。ARM专为百度云服务设计，基于云平台将软件与CPU指令集解耦，实现了轻计算负载，高存储密度，存储密度提升了70%，TCO降低了25%。而为了达成低功耗，低成本，百度也实现了指令集变迁，即一套代码，两种平台（X86&ARM）。

百度ARM服务器拥有10个以上的发明专利，是ARM全球首个Server端规模应用，并且是服务于云数据中心的规模应用，充分彰显了百度在移动计算上的技术领先性。

百度云计算硬件基础设施亮点之二：国内首个大规模部署定制化整机柜服务器

国内第一个大规模部署自主设计的定制化整机柜服务器，该项成果承载着百度自主研发与百度数据中心相匹配的、贴近业务需求的、具备最佳TCO的整机柜服务器解决方案的重任。

图：百度定制化整机柜服务器

第一批百度自主开发的整机柜服务器（200个rack机柜）已经在南京云数据中心上线。TCO（整体拥有成本）下降10%，峰值交付效率提升10倍。

百度云计算硬件基础设施亮点之三：中国互联网业内最大万兆接入服务器集群

据参观了百度南京云数据中心的专家透露，目前，该数据中心建成了目前国内互联网行业最大的万兆集群，集群规模超过5000个节点。基于百度自主研发的万兆ToR交换机以及低成本低功耗接入介质，该集群相对于传统的千兆集群，服务器节点带宽提升了3-10倍，同时硬件采购成本以及TCO仅分别上升8%和不超过5%。

另据了解，该机房使用了百度自主研发的，基于64核处理器的负载均衡系统，该系统可以为业务提供最大320G的负载均衡以及DDoS攻击防御服务，而其成本不到商用设备的10%。

百度南京云数据中心实现了两大革命性突破：不仅是国内互联网行业最大的万兆集群，也是国内首家大规模部署自研万兆交换机的数据中心。

百度云计算硬件基础设施亮点之四：SSD自主研发

如何处理海量数据的实时存储？面对百度海量数据存储需求的不断提升、软硬件架构从传统层次结构向竖井结构的变迁、On Demand定制软硬件的业界趋势，百度推动了SSD自主研发的进程。

在系统上，百度实现了从传统层次结构向竖井结构的变迁，同时，也实现了软硬件的高度协同和融合，如硬件多通道对应用可见，应用控制数据并发应用，显式擦除无用数据，避免性能波动；在软件上，实现了轻量级文件系统和IO系统，绕开Linux文件系统及IO协议栈，降低了访问延时和系统开销；而在硬件上，则根据百度数据访问模式定制，写放大系数恒为1，不需要预留冗余空间，同时，实现计算和存储的融合，可以作为计算协处理器应用。

SSD自主研发为百度云数据中心带来的好处是显而易见的，性能比主流PCIEflash卡好2倍，每GB成本降低40％；性能比主流SATA SSD好6倍，每GB成本降低10％,目前在百度网页库大规模使用，已经获得3个发明专利，完成和投出2篇学术论文。

百度云计算硬件基础设施亮点之五：自建数据中心年均PUE1.37，国内最佳

PUE（Power Usage Effectiveness）是国际上通用的数据中心能源使用效率衡量指标。PUE=数据中心总设备能耗/IT设备能耗，是一个比值，PUE越接近1表明能效水平越高。国内数据中心PUE目前平均值约为2.5，这意味着IT设备每消耗1度电，就有多达1.5度的电被IT配套基础设施消耗掉了。若全国数据中心PUE均值从2.5降低到百度的1.37，则节能率达到45.2%，保守估计全年可节电超过35亿度。

经过多年探索与实践，百度提出“节能从源头开始，软件、IT设备与基础设施协同”节能理念；“关注基础设施系统的每一个环节，把每一个方面做到极致”，最大限度地降低各个系统的能耗。百度结合国内自然环境及产业条件，推动多种节能技术在自建数据中心最佳实践。如：优化供电结构，减少转换损耗；首次规模应用市电主供、冗余电源备份方案；采用冷机变频、空调末端Ecfan等技术提高设备能效；提高供回水温度，延长免费冷却时间；采用CFD优化气流组织设计…… 最终通过运维调优，自建数据中心全年约50%时间实现完全免费冷却，年均PUE 1.37，最佳PUE 1.18，成为国内最节能、最环保的数据中心。