基本構成
SD-30SD-30共包含40個雲計算節點,每個雲計算節點包含兩顆8核1GHz龍芯3B1500處理器。所有計算節點使用Infiniband和千兆乙太網互聯,每兩個計算節點採用1UTwins結構設計。
SD-30系統支持基於分散式檔案管理的龍存雲存儲,該存儲系統包括2台元數據節點與38台數據節點,支持連線管理、系統監控、存儲系統管理、許可權管理、高級管理、系統配置等功能;實現了存儲資源的虛擬化。
SD-30系統支持Hadoop大數據處理平台,基於該平台實現了檔案檢索系統,可以實現檔案上傳,檔案列表和Hadoop狀態查看以及關鍵字檢索等功能。
SD-30計算虛擬化效率頗為可觀——通過SPECCPU2000測試表明,單CPU節點上單台、兩台、四台虛擬機的計算虛擬化效率均達到80%以上;通過Stream記憶體頻寬測試表明,單CPU節點上單台、兩台、四台虛擬機的訪存虛擬化效率均達到85%以上。
技術難點
自主CPU要做到支持雲平台,主要難點在虛擬化技術,把物理資源變成邏輯資源,便於調度管理。虛擬化可以分為兩個方面理解,一是正向虛擬化——把多個物理節點組成一個邏輯節點,Hadoop、雲儲存這些網際網路套用其實需要的是這種。另一種是反向虛擬化——把一個物理節點拆分為多個邏輯節點,而真正需要在CPU層面支持的主要是反向虛擬化,其他都是軟體的工作。為實現龍芯3B1500支持雲平台,深圳大學和龍芯公司採用了軟硬結合的辦法,對作業系統核心做一定修改,終於在SD-30上實現了基於國產龍芯CPU的虛擬化系統HKVM-Loongson,系統採用KVM虛擬化技術和OpenStack開源雲計算軟體棧,首次在超過40台國產龍芯集群伺服器上構建了大規模的虛擬化節點並實現了對300個以上雲計算虛擬節點的有效資源管理與調度。
對於雲計算是否是自主CPU的機遇,蔡曄表示,“雲計算不僅不是自主CPU的阻礙,反而是一個自主CPU擴大套用的機會。相對於反向虛擬化,自主CPU更應該關注正向虛擬化,因為自主CPU雖然在絕對性能上和國外產品有差距,但卻具有功耗、性能適中,性能-功耗比較好的特點。使用性能功耗比較高的自主CPU做雲計算,雖然在單個節點性能並不突出的,但組成一個大的集群,管理起來,形成一個整體,就能提供較好的服務。”
研發進程
2016年6月13日,在深圳大學召開了“基於國產龍芯3B1500處理器的雲計算系統SD-30”(以下簡稱SD-30)成果鑑定會。經深圳市科技創新委員會授權,鑑定委員會通過SD-30系統的鑑定。SD-30是深圳大學陳國良院士團隊聯合龍芯中科技術有限公司研製的中國第一套採用自主設計的基於龍芯3B1500處理器的雲計算處理與套用系統,具有高密度、高能效、高擴展性的特點,在軟硬體結合的虛擬機設計與性能最佳化等關鍵技術上達到了國內領先水平。
下一步,龍芯將實現3A2000/3B2000對雲平台的支持,而且由於採用硬體虛擬化技術,可以不需要修改作業系統,換言之,就是可以原生的支持虛擬化軟體,效率可以更高——據龍芯估算,3A2000/3B2000在採用硬體虛擬化技術後,其計算虛擬化效率可以接近100%。
推廣套用
SD-30及其相關核心技術已經在多家單位開展了相關套用推廣工作,同時還與龍芯中科、曙光、浪潮、龍芯夢蘭、金蝶、深圳移動、華為、太極、天源迪科、華大基因等著名企業及國內外多所大學和科研機構建立了密切的產學研合作關係,進行進一步推廣。
社會意義
SD-30系統相比傳統的小型機和伺服器在套用上具有一定優勢——具有硬體、軟體和套用一體化交付的特點,具有用戶開箱即用的優勢,用戶無需組建專門的團隊花費大量的時間和金錢設計、測試和調整集成式定製解決方法。
由於SD-30系統由於具有通用系統的靈活性、雲的伸縮性和針對工作負載調優的設備的簡易性,在政府信息化、雲計算、電子商務、安全存儲等眾多行業中有巨大需求,在廣東省乃至全國的經濟發展中具有巨大的套用潛力。
雖然SD-30在絕對性能和實用性上和國外產品有不小的差距——比如在頻寬和雙精浮點上差距不小,在計算虛擬化效率上相對於國外90%以上的效率也有差距,但本次的3B1500支持雲平台更多是解決有無的問題。
作為中國首個基於自主CPU的國產雲計算系統。SD-30項目的完成將有效的帶動廣東省乃至我國計算機產業的發展,極大地促進國產雲計算產業鏈在基礎設施服務、平台服務和軟體服務的各個環節的充分發展——研製的SD-30系統將安全可靠伺服器、存儲設備、網路、管理、散熱和電源全面結合至單一系統結構中,並以安全可靠的通用BIOS、通用作業系統、通用中間件、通用資料庫、通用典型應用程式和通用管理軟體為基礎,集成、最佳化成一個面向多種行業的、高並發高密集的全國產雲計算系統。這一定程度上有助於中國突破國際巨頭的技術和產業壟斷。

