出品：科普中國

製作：鐵流

監製：中國科學院計算機網路信息中心

不久前，全球首款億級並發雲伺服器系統在天津正式量產，該產品是「十二五」國家863計劃信息技術領域「雲計算關鍵技術與系統（二期）」重大專項的成果。

那麼，什麼是雲伺服器，和雲計算又有什麼關係？這款雲伺服器有何特殊之處呢？

什麼是雲計算？

（圖片來源於網路）

雲計算是一種基於互聯網的計算方式。狹義的雲計算是指以計算、存儲為核心的IT硬體、軟體乃至IT基礎設施資源以服務形式進行交付和使用的模式，指用戶可以通過網路以按需、易擴展的方式獲得所需的IT資源。廣義的雲計算泛指服務的交付和使用模式，指用戶通過網路以按需、易擴展的方式獲得所需的服務，這種服務既可以是IT硬體、軟體、互聯網技術相關的，也可以是任意其他的服務。

一般說來，雲計算具有大規模、資源池化、快速彈性、泛在接入訪問、按需自服務、服務可計量等特徵，如果說互聯網是一個神經網路的話，雲計算就是它的中樞神經，雲計算將互聯網的核心硬體層，核心軟體層和互聯網信息層統一起來，並進行管理、調度，為互聯網各系統提供支持和服務。在理想狀態下，互聯網使用者和物聯網感測器通過網路線路和計算機終端與雲計算進行交互，向雲計算提供數據，接受雲計算提供的服務。

目前，世界經濟較發達國家和地區大多推出政策支持雲計算核心技術的革新——在2012年，歐盟啟動了「釋放歐洲雲計算潛力」的戰略計劃；在2014年，美國國家標準與技術研究所發布了《美國政府雲計算技術路線圖》；我國也在《國家「十二五」規劃綱要》中把雲計算列為重點發展的戰略性新興產業，提出構建下一代信息基礎設施，加強雲計算服務平台建設。可以說，雲計算將成為世界各國搶佔科技經濟發展制高點的途徑之一。

什麼是雲伺服器？

（圖片來源於網路）

雲伺服器是專門面向雲計算需求的伺服器，最大的特點就在於性能功耗比和整體服務能力較傳統架構伺服器有顯著提升。傳統通用伺服器架構搭建的數據中心，優點是可以應對各種場景，然而，採用這種萬精油式的產品進行數據中心的搭建，也帶來相應的弊端，其中很重要的一點就是，沒有針對性，各項指標表現平平。然而雲數據中心應對的任務中，各自場景並非平均分布，相反雲數據中心每天需要應對大量的高並發訪問及信息查詢，同時，又對計算量要求不高，這就造成了雲數據中心每天疲於應付海量並發，而計算性能卻白白浪費掉，同時能耗大也是採用伺服器面臨的問題。對於雲計算應用中大量網路託管、網頁伺服器集群等網路帶寬密集型應用而言，平均CPU利用率僅為20%左右，造成了成本的浪費。

相比之下，雲伺服器體系構架有別於傳統的伺服器，以本次曙光發布的全球首款億級並發雲伺服器系統來說，該產品放棄了通用伺服器所採用的晶元組，針對雲計算業務應用的特點進行了優化，用3D Torus網路實現節點伺服器的互聯，實現單路直連高耦合體系架構，其中每個處理器可以獨佔25bpsG帶寬，可以實現快速響應。在結構上大幅精簡，實現散熱、電源、管理監控模塊、計算、網路全共享，不僅降低了成本，又提高了系統的穩定性和可靠性。

解決了硬體資源虛擬化技術難題

隨著雲計算、大數據時代的到來，雲計算中心和數據中心部署的集群系統規模都非常大，計算節點大多以千為單位計算，在計算節點如此之多的情況下，要提高效率和效能，就離不開資源共享——當應用需要性能很強的時候，就配置高一些，把內存、網路、計算資源多佔一些，當應用需要性能不強的時候，就配置低一些，把內存、網路、計算資源釋放一些。

然而，傳統伺服器是獨立架構，無法從硬體上實現伺服器間資源共享。雖然可以通過軟體，從上層來進行資源分配，但是這種做法會帶來額外的開銷，導致性能損失。而這恰恰與雲計算中心和數據中心的運營者要求的高效率和高能效相違背。本次量產的全球首款億級並發雲伺服器則實現了從硬體上來實現資源共享，把存儲、網路、計算資源池化，根據用戶的需求來配置，根據應用不同來提供不同的配置。億級並發雲伺服器內部設計有一套高性能互連網路，確保從硬體上進行資源共享時性能損失非常小。

實現硬體資源共享，有兩個關鍵，一個是在體系結構上做出革新，比如存儲共享架構、網路共享架構等等，另一個是要在硬體上能夠實現，包括系統控制器、高性能互連網路、通信協議等等。

在體系結構上，該產品採用的是分布式資源共享架構。曾經有國外公司主張做集中式資源共享——把存儲、網路、計算資源按類別集中放置，通過互連網路連起來，想用多少資源去遠端去取就可以了，但這種體系結構的靈活性不不足，當系統規模擴大到一定規模，就會帶來很多問題。如果是幾十個節點還好說，上百個節點都去一個地方取資源的話一定會有瓶頸。曙光公司提出並實現了一種分布式資源共享架構，相對於集中式資源共享架構，分布式資源共享的好處在於存儲、網路等資源以計算為核心分布在處理器周邊，處理器本地資源可以自己優先使用，不夠的話可以去遠端別的處理器那去取，這樣可擴張性和整機效率就遠遠高於集中式資源共享。

在硬體上來實現則是要有性能足夠好的CPU、互連網路、存儲等硬體，雖然在CPU上採用的是Intel的產品，但互連網路是曙光自主研發的，而且還實現了全面而完備的硬體資源虛擬化——計算，存儲，網路，內存等都是基於硬體協議層來實現共享的，比如存儲，基於SATA/SAS協議的共享控制器實現了存儲資源的虛擬化。

必須說明的是，雖然硬體虛擬化的理念人所共知，而且也知道是未來的大趨勢，但如何去實現就是另一回事了。

實際上，國外也在向伺服器硬體虛擬化方向發展，但至今未見成功的產品面世。與國外的情況相反，在雲伺服器硬體虛擬化上，中國不僅在技術上實現了，而且做出了工業化量產的產品，更可貴的是，還在實際應用中取得了效果。相比之下，還沒有國外廠能做到這一步，換言之，在雲伺服器硬體虛擬化上，中國已經走在外國前列。

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