随着云计算、大数据时代的到来,云计算中心和数据中心部署的集群系统规模都非常大,计算节点大多以千为单位计算,在计算节点如此之多的情况下,要提高效率和效能,就离不开资源共享——当应用需要性能很强的时候,就配置高一些,把内存、网络、计算资源多占一些,当应用需要性能不强的时候,就配置低一些,把内存、网络、计算资源释放一些。
然而,传统服务器是独立架构,无法从硬件上实现服务器间资源共享。虽然可以通过软件,从上层来进行资源分配,但是这种做法会带来额外的开销,导致性能损失。而这恰恰与云计算中心和数据中心的运营者要求的高效率和高能效相违背。本次量产的全球首款亿级并发云服务器则实现了从硬件上来实现资源共享,把存储、网络、计算资源池化,根据用户的需求来配置,根据应用不同来提供不同的配置。亿级并发云服务器内部设计有一套高性能互连网络,确保从硬件上进行资源共享时性能损失非常小。
实现硬件资源共享,有两个关键,一个是在体系结构上做出革新,比如存储共享架构、网络共享架构等等,另一个是要在硬件上能够实现,包括系统控制器、高性能互连网络、通信协议等等。
在体系结构上,该产品采用的是分布式资源共享架构。曾经有国外公司主张做集中式资源共享——把存储、网络、计算资源按类别集中放置,通过互连网络连起来,想用多少资源去远端去取就可以了,但这种体系结构的灵活性不不足,当系统规模扩大到一定规模,就会带来很多问题。如果是几十个节点还好说,上百个节点都去一个地方取资源的话一定会有瓶颈。曙光公司提出并实现了一种分布式资源共享架构,相对于集中式资源共享架构,分布式资源共享的好处在于存储、网络等资源以计算为核心分布在处理器周边,处理器本地资源可以自己优先使用,不够的话可以去远端别的处理器那去取,这样可扩张性和整机效率就远远高于集中式资源共享。
在硬件上来实现则是要有性能足够好的CPU、互连网络、存储等硬件,虽然在CPU上采用的是Intel的产品,但互连网络是曙光自主研发的,而且还实现了全面而完备的硬件资源虚拟化——计算,存储,网络,内存等都是基于硬件协议层来实现共享的,比如存储,基于SATA/SAS协议的共享控制器实现了存储资源的虚拟化。
必须说明的是,虽然硬件虚拟化的理念人所共知,而且也知道是未来的大趋势,但如何去实现就是另一回事了。
实际上,国外也在向服务器硬件虚拟化方向发展,但至今未见成功的产品面世。与国外的情况相反,在云服务器硬件虚拟化上,中国不仅在技术上实现了,而且做出了工业化量产的产品,更可贵的是,还在实际应用中取得了效果。相比之下,还没有国外厂能做到这一步,换言之,在云服务器硬件虚拟化上,中国已经走在外国前列。