苏州百度中心，选择苏州菜根谭网络科技，探秘百度基于64核处理器的负载均衡系统
苏州菜根谭公司网络优化 探秘百度基于64核处理器的负载均衡系统
去年12月百度在南京数据中心的活动中除了披露ARM服务器，还提到“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%。”国外有些专业的负载均衡设备厂商推出过类似的产品，但是国内公司中并没有报道过基于64核的负载均衡产品，这背后一个重要的原因就是集成难度比较大，对硬件、软件能力都要求比较高。那么百度又是怀着什么目的做众核系统，采用什么技术解决这些复杂的问题?带着这些疑问，我们走访了一些内部人士。
百度目前每天的搜索量数十亿次，这还不包含百度的云存储、音乐等其他业务。之前的负载均衡与NAT系统是使用X86服务器实现的。但是X86的架构，天生在网络报文处理方面就有一些缺陷(近期有所改善)。单台服务器的性能不足，因此必须要使用集群方案才可以应对每天数十亿的访问量。但是这同时又导致了另外一个问题，百度有数十个数据中心与CDN节点，采用服务器x86服务器集群部署，需要大量的服务器构建集群;如果想达到比较高的性能，会极大地增加集群复杂度，维护起来成本会比较高。特别是随着业务量的增加以及前端外网出口的增加，单个集群服务器数量多，同时集群数量也很多，致使维护成本与复杂度都比较高。其次单台服务器的性能不够，会存在有雪崩效应的风险。
这才有了众核系统的诞生，我们猜测百度的均衡系统使用的应该是Tilera 64核处理器;其采用类似MIPS的指令集，多核处理器核采用二维网格互联，核内带有通信模块，核与核之间的通信类似于网络节点通信。作为网络处理器，Tilera相对更加适合网络报文处理，单颗Tilera Pro64型号的CPU可以轻松线速转发20G，即使加上逻辑处理，也完全可能实现10G进、10G出的线速处理。众核处理器优势很明显，可以归纳为以下几条：
●报文处理开销低，并发处理能力强
●更高的能效
●符合计算资源集中化的趋势
●报文转发处理实时性好
当然也存在一些挑战，比如：1)任务如何向多处理器核分配;2)如何控制进程切换开销;3)Cache一致性问题;4)核与核之间通信带来的阻塞问题;同时对如何写好并行程序、充分利用众核的并发能力也是一个大挑战。
和X86架构相比，众核架构最大的价值就是多处理器可以并行工作，提高了单节点能力;因此大家所希望看到是在不带来核间通信阻塞的情况下，尽量提高众核的并发度，发挥众核的最大能力。百度自己内部有个叫free-core的技术，是专门用来解决众核的并发度问题的;并且百度作为搜索引擎公司，在并行计算、存储方面积累了多年经验，编写并行程序正是他们的强项。在这个负载均衡系统中，类似free-core的创新技术还有很多，多数是在研发过程中碰到的问题，基本无法在外界找到可参考的解决方案，只有自己动手，百度也因此申请了近20个专利。正是基于这样的软、硬件技术创新，众核系统才可以从容提供最大320G的负载均衡以及DDoS攻击防御服务。据称众核均衡系统目前已经承载百度全部流量。
此外，我们还了解到了百度众核负载均衡系统的一些其他性能，比如跨机房、跨网段流量调度;多种灵活的调度算法、多种健康检查机制;系统冗余保证系统高可用性。单节点支持并发连接数大于8千万。。
百度自研的众核负载均衡系统不仅仅性能强大，并且成本还不到主流商业产品的10%，这对国内大多数互联网企业而言都是致命诱惑。中国数据中心产业发展联盟秘书长郑宏告诉我们，百度在数据中心软硬件创新方面带了很好头，在云计算时代，正需要这样的低成本、高性能的设备帮助推进云计算服务大范围落地。据说百度方面正在研究将负载均衡软件开源，把成功模式推广到整个产业，带动技术创新发展。
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