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。

业内专家对记者表示，以前只是对百度的技术、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）=1024102B（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

百度硬件基础设施亮点之一ARM服务器体系架构全球正式商用

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，，你知道iOS、Windos 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实现了ARM体系架构的正式商用

百度硬件基础设施的第一大亮的即是在全球实现了ARM体系架构的正式商用，也是ARM体系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，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，，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，，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（Poer 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；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。