2013年1月11日，隨著百度南京數(shù)據(jù)中心的“開放日”迎來首批嘉賓訪客，百度云計算硬件基礎設施的神秘面紗也逐步顯現(xiàn)。記者從嘉賓的口中以管窺豹，了解到五大核心看點，為您首度披露百度背后的數(shù)據(jù)中心硬件架構。

業(yè)內(nèi)專家同時對記者表示，以前只是對百度的搜索引擎技術、軟件專利比較熟悉，但沒有想到，百度在硬件和軟硬結合的數(shù)據(jù)中心領域，也有驚人的表現(xiàn)。通過百度南京數(shù)據(jù)中心的“開放日”，專家們認識到，以百度為代表的中國互聯(lián)網(wǎng)公司，已經(jīng)在互聯(lián)網(wǎng)技術領域積累了先進技術經(jīng)驗，絲毫不落后于國外領跑者。可以相信，在百度等公司的推動下，中國互聯(lián)網(wǎng)與移動互聯(lián)網(wǎng)，必將迎來更加蓬勃發(fā)展的明天。

云數(shù)據(jù)中心：因何而生?

當越來越多的網(wǎng)民開始“百度一下”的時候，百度公司面臨的數(shù)據(jù)處理的壓力也與日俱增。據(jù)統(tǒng)計，百度擁有的數(shù)據(jù)總量達到上百PB，日處理量達幾十PB。

PB是Petabyte的簡稱，它是較高級的存儲單位，1PB=1024Tb(Terabyte)=1024*1024GB(Gigabyte)。1PB相當于4千億頁文本。

按照百度的日處理量幾十PB，我們假設按照60PB來計算，平均分攤到15億中國人頭上，相當于每個中國人要處理16000頁文本，約等于700多頁厚的新華字典，要摞起來厚厚的20多本。

如此巨大的數(shù)據(jù)量，還并不是困難的全部。百度要處理的數(shù)據(jù)，往往是結構化與非結構化并存，系統(tǒng)數(shù)據(jù)對數(shù)據(jù)一致性要求強弱程度不同，用戶對數(shù)據(jù)的訪問行為存在不確定性，即在毫無征兆的情況下，對某些信息進行突發(fā)式訪問等。

面對新時期的挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心的成本就顯得格外高昂。相比傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心功耗高、IT設備負載低的弱點，云數(shù)據(jù)中心具有天生的優(yōu)勢，IT負載可以靈活調(diào)配，資源可被近實時的按需調(diào)節(jié)，極大地避免了浪費。

數(shù)年前，百度技術高管已經(jīng)有了決斷：要加快數(shù)據(jù)中心節(jié)能降耗進程，大幅降低成本。“以單體10萬臺服務器的數(shù)據(jù)中心為例，PUE(電能使用效率指標)每降0.1，一年就可為百度節(jié)約上千萬元的成本;如果選擇能源豐富的地理位置以降低電價，百度每年還可節(jié)約千萬元成本。”數(shù)據(jù)中心節(jié)能的價值不言而喻。數(shù)據(jù)將爆發(fā)增長，數(shù)據(jù)中心規(guī)模也將隨之快速擴張，因而，提前進行數(shù)據(jù)中心節(jié)能設計，為百度未來數(shù)據(jù)中心降低能耗、節(jié)省成本打下了堅實的基礎。 #p# 

百度云計算硬件基礎設施亮點之一：ARM服務器體系架構全球首次正式商用

傳統(tǒng)以來，PC與服務器界，INTEL INSIDE的標志幾乎是不可更改的習慣，但是，你知道iOS、Windows Phone、Android這3大平臺的手機共通點是什么嗎?那就是這些手機CPU全都是采用ARM芯片。i美股《移動處理器“小巨人”ARM》報告披露，2011年全球智能手機出貨4.7億部，ARM架構芯片占90%，功能手機出貨6.6億部，ARM架構芯片占95%，硬盤和固態(tài)驅動器出貨7 億，ARM占90%，數(shù)碼相機1.5億臺，ARM占80%……

圖：百度云數(shù)據(jù)中心在全球首次實現(xiàn)了ARM體系架構的正式商用

百度云計算硬件基礎設施的第一大亮的即是在全球首次實現(xiàn)了ARM體系架構的正式商用，也是ARM體系首次服務于云數(shù)據(jù)中心的規(guī)?；瘧?。ARM 專為百度云服務設計，基于云平臺將軟件與CPU指令集解耦，實現(xiàn)了輕計算負載，高存儲密度，存儲密度提升了70%，TCO降低了25%。而為了達成低功耗，低成本，百度也實現(xiàn)了指令集變遷，即一套代碼，兩種平臺(X86&ARM)。

百度ARM服務器擁有10個以上的發(fā)明專利，是ARM全球首個Server端規(guī)模應用，并且是服務于云數(shù)據(jù)中心的規(guī)模應用，充分彰顯了百度在移動計算上的技術領先性。

百度云計算硬件基礎設施亮點之二：國內(nèi)首個大規(guī)模部署定制化整機柜服務器

國內(nèi)第一個大規(guī)模部署自主設計的定制化整機柜服務器，該項成果承載著百度自主研發(fā)與百度數(shù)據(jù)中心相匹配的、貼近業(yè)務需求的、具備最佳TCO的整機柜服務器解決方案的重任。

圖：百度定制化整機柜服務器

第一批百度自主開發(fā)的整機柜服務器(200個rack機柜)已經(jīng)在南京云數(shù)據(jù)中心上線。TCO(整體擁有成本)下降10%，峰值交付效率提升10倍。

百度云計算硬件基礎設施亮點之三：中國互聯(lián)網(wǎng)業(yè)內(nèi)最大萬兆接入服務器集群

據(jù)參觀了百度南京云數(shù)據(jù)中心的專家透露，目前，該數(shù)據(jù)中心建成了目前國內(nèi)互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)最大的萬兆集群，集群規(guī)模超過5000個節(jié)點?；诎俣茸灾餮邪l(fā)的萬兆 ToR交換機以及低成本低功耗接入介質，該集群相對于傳統(tǒng)的千兆集群，服務器節(jié)點帶寬提升了3-10倍，同時硬件采購成本以及TCO僅分別上升 8%和不超過5%。

另據(jù)了解，該機房使用了百度自主研發(fā)的，基于64核處理器的負載均衡系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以為業(yè)務提供最大320G的負載均衡以及DDoS攻擊防御服務，而其成本不到商用設備的10%。

百度南京云數(shù)據(jù)中心實現(xiàn)了兩大革命性突破：不僅是國內(nèi)互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)最大的萬兆集群，也是國內(nèi)首家大規(guī)模部署自研萬兆交換機的數(shù)據(jù)中心。

百度云計算硬件基礎設施亮點之四：SSD自主研發(fā)

如何處理海量數(shù)據(jù)的實時存儲?面對百度海量數(shù)據(jù)存儲需求的不斷提升、軟硬件架構從傳統(tǒng)層次結構向豎井結構的變遷、On Demand定制軟硬件的業(yè)界趨勢，百度推動了SSD自主研發(fā)的進程。

在系統(tǒng)上，百度實現(xiàn)了從傳統(tǒng)層次結構向豎井結構的變遷，同時，也實現(xiàn)了軟硬件的高度協(xié)同和融合，如硬件多通道對應用可見，應用控制數(shù)據(jù)并發(fā)應用，顯式擦除無 用數(shù)據(jù)，避免性能波動;在軟件上，實現(xiàn)了輕量級文件系統(tǒng)和IO系統(tǒng)，繞開Linux文件系統(tǒng)及IO協(xié)議棧，降低了訪問延時和系統(tǒng)開銷;而在硬件上，則根據(jù) 百度數(shù)據(jù)訪問模式定制，寫放大系數(shù)恒為1，不需要預留冗余空間，同時，實現(xiàn)計算和存儲的融合，可以作為計算協(xié)處理器應用。

SSD自主研發(fā)為百度云數(shù)據(jù)中心帶來的好處是顯而易見的，性能比主流PCIE flash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%,目前在百度網(wǎng)頁庫大規(guī)模使用，已經(jīng)獲得3個發(fā)明專利，完成和投出2篇學術論文。

百度云計算硬件基礎設施亮點之五：自建數(shù)據(jù)中心年均PUE1.37，國內(nèi)最佳

PUE(Power Usage Effectiveness)是國際上通用的數(shù)據(jù)中心能源使用效率衡量指標。PUE=數(shù)據(jù)中心總設備能耗/IT 設備能耗，是一個比值，PUE越接近1表明能效水平越高。國內(nèi)數(shù)據(jù)中心PUE目前平均值約為2.5，這意味著IT設備每消耗1度電，就有多達1.5度的電 被IT配套基礎設施消耗掉了。若全國數(shù)據(jù)中心PUE均值從2.5降低到百度的1.37，則節(jié)能率達到45.2%，保守估計全年可節(jié)電超過35億度。

經(jīng)過多年探索與實踐，百度提出“節(jié)能從源頭開始，軟件、IT設備與基礎設施協(xié)同”節(jié)能理念;“關注基礎設施系統(tǒng)的每一個環(huán)節(jié)，把每一個方面做到極致”，最大 限度地降低各個系統(tǒng)的能耗。百度結合國內(nèi)自然環(huán)境及產(chǎn)業(yè)條件，推動多種節(jié)能技術在自建數(shù)據(jù)中心最佳實踐。如：優(yōu)化供電結構，減少轉換損耗;首次規(guī)模應用市 電主供、冗余電源備份方案;采用冷機變頻、空調(diào)末端Ecfan等技術提高設備能效;提高供回水溫度，延長免費冷卻時間;采用CFD優(yōu)化氣流組織設計…… 最終通過運維調(diào)優(yōu)，自建數(shù)據(jù)中心全年約50%時間實現(xiàn)完全免費冷卻，年均PUE 1.37，最佳PUE 1.18，成為國內(nèi)最節(jié)能、最環(huán)保的數(shù)據(jù)中心。