首个基于自主CPU的国产云计算系统问世

标签:云计算

访客:13418  发表于:2016-06-16 13:42:31

2016年6月13日,在深圳大学召开了“基于国产龙芯3B1500处理器的云计算系统SD-30”(以下简称SD-30)成果鉴定会。经深圳市科技创新委员会授权,鉴定委员会通过SD-30系统的鉴定。SD-30是深圳大学陈国良院士团队联合龙芯中科技术有限公司研制的我国第一套采用自主设计的基于龙芯3B1500处理器的云计算处理与应用系统,具有高密度、高能效、高扩展性的特点,在软硬件结合的虚拟机设计与性能优化等关键技术上达到了国内领先水平。


首个基于自主CPU的国产云计算系统问世

SD-30

SD-30的庐山真面目

SD-30系统采用单一整体42U机柜设计,系统占地0.759平方米,高度2米,体积1.518立方米;整机系统理论双精度浮点峰值性能为10.24万亿次/秒,整机运行功耗为5.93千瓦。

SD-30共包含40个云计算节点,每个云计算节点包含两颗8核1GHz龙芯3B1500处理器。所有计算节点使用Infiniband和千兆以太网互联,每两个计算节点采用1UTwins结构设计。

SD-30系统支持基于分布式文件管理的龙存云存储,该存储系统包括2台元数据节点与38台数据节点,支持连接管理、系统监控、存储系统管理、权限管理、高级管理、系统配置等功能;实现了存储资源的虚拟化。

SD-30系统支持Hadoop大数据处理平台,基于该平台实现了文件检索系统,可以实现文件上传,文件列表和Hadoop状态查看以及关键字检索等功能。

据笔者了解,SD-30计算虚拟化效率颇为可观——通过SPECCPU2000测试表明,单CPU节点上单台、两台、四台虚拟机的计算虚拟化效率均达到80%以上;通过Stream内存带宽测试表明,单CPU节点上单台、两台、四台虚拟机的访存虚拟化效率均达到85%以上。


首个基于自主CPU的国产云计算系统问世

SD-30和蔡晔老师

实现自主CPU云平台的难点在哪

笔者在采访深圳大学高性能中心副主任蔡晔时,他表示,“自主CPU要做到支持云平台,主要难点在虚拟化技术,把物理资源变成逻辑资源,便于调度管理。虚拟化可以分为两个方面理解,一是正向虚拟化——把多个物理节点组成一个逻辑节点,Hadoop、云储存这些互联网应用其实需要的是这种。另一种是反向虚拟化——把一个物理节点拆分为多个逻辑节点,而真正需要在CPU层面支持的主要是反向虚拟化,其他都是软件的工作……为实现龙芯3B1500支持云平台,深圳大学和龙芯公司采用了软硬结合的办法,对操作系统内核做一定修改,终于在SD-30上实现了基于国产龙芯CPU的虚拟化系统HKVM-Loongson,系统采用KVM虚拟化技术和OpenStack开源云计算软件栈,首次在超过40台国产龙芯集群服务器上构建了大规模的虚拟化节点并实现了对300个以上云计算虚拟节点的有效资源管理与调度。”

对于云计算是否是自主CPU的机遇,蔡晔表示,“云计算不仅不是自主CPU的阻碍,反而是一个自主CPU扩大应用的机会……相对于反向虚拟化,自主CPU更应该关注正向虚拟化,因为自主CPU虽然在绝对性能上和国外产品有差距,但却具有功耗、性能适中,性能-功耗比较好的特点。使用性能功耗比较高的自主CPU做云计算,虽然在单个节点性能并不突出的,但组成一个大的集群,管理起来,形成一个整体,就能提供较好的服务。”

SD-30的意义

虽然SD-30在绝对性能和实用性上和国外产品有不小的差距——比如在带宽和双精浮点上差距不小,在计算虚拟化效率上相对于国外90%以上的效率也有差距,但本次的3B1500支持云平台更多是解决有无的问题。

下一步,龙芯将实现3A2000/3B2000对云平台的支持,而且由于采用硬件虚拟化技术,可以不需要修改操作系统,换言之,就是可以原生的支持虚拟化软件,效率可以更高——据龙芯估算,3A2000/3B2000在采用硬件虚拟化技术后,其计算虚拟化效率可以接近100%。

另外,作为中国首个基于自主CPU的国产云计算系统。SD-30项目的完成将有效的带动广东省乃至我国计算机产业的发展,极大地促进国产云计算产业链在基础设施服务、平台服务和软件服务的各个环节的充分发展——研制的SD-30系统将安全可靠服务器、存储设备、网络、管理、散热和电源全面结合至单一系统结构中,并以安全可靠的通用BIOS、通用操作系统、通用中间件、通用数据库、通用典型应用程序和通用管理软件为基础,集成、优化成一个面向多种行业的、高并发高密集的全国产云计算系统。这一定程度上有助于中国突破国际巨头的技术和产业垄断。

自主CPU在云计算领域的前景

SD-30系统相比传统的小型机和服务器在应用上具有一定优势——具有硬件、软件和应用一体化交付的特点,具有用户开箱即用的优势,用户无需组建专门的团队花费大量的时间和金钱设计、测试和调整集成式定制解决方法。

由于SD-30系统由于具有通用系统的灵活性、云的伸缩性和针对工作负载调优的设备的简易性,在政府信息化、云计算、电子商务、安全存储等众多行业中有巨大需求,在广东省乃至全国的经济发展中具有巨大的应用潜力。

目前SD-30及其相关核心技术已经在多家单位开展了相关应用推广工作,同时还与龙芯中科、曙光、浪潮、龙芯梦兰、金蝶、深圳移动、华为、太极、天源迪科、华大基因等著名企业及国内外多所大学和科研机构建立了密切的产学研合作关系,进行进一步推广。

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