从IaaS到HaaS：京东云的新“硬盒” | Linux中国

2023-08-22 7042阅读 0评论

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京东云的下一代服务器是比裸机和异构计算更底层的基础设施服务。

——法老

作为一名曾经亲自搬过2U服务器进入长安街长途电话房的系统工程师，我对服务器有着深厚的感情。当我触摸冰冷的裸露金属，感受机房里嗡嗡作响的背景噪音时，我似乎感受到了数据的流动。因此，当我得知我的采访对象是国内第一个服务器硬件开源项目的首席架构师陈国锋先生时，我有点兴奋。

国峰是一个非常低调的人。现任京东云硬件研发总监。曾就职于百度，负责百度硬件架构设计，如百度“北极”柜式服务器、百度冰山服务器、百度AI使用的X-MAN异构计算服务器就是研发成果由他领导的团队。他还是开放数据中心委员会“天蝎座”项目的首席架构师。过去十年的硬件设计经验，这位行业“老手”对互联网的基础设施——服务器有着独特的见解。

陈国锋京东云硬件研发总监

演变：从复杂到简单的服务器

我接触的第一个服务器是Sun Microsystems的Sparc小型服务器，最早的大型机MainFrame我还没有见过。随着互联网的发展，服务器作为互联网快速发展的重要基础设施，其形态也逐渐演变。从塔式服务器、刀片服务器，到机架服务器，我们可以看到服务器的发展已经从高成本转向低成本。成本演变，从复杂到简单，从高技术壁垒到无技术壁垒。

就像手机的演进过程一样，从一开始使用模拟网络的手机，到使用数字网络的手机（现在我们称之为功能手机），再到现在的智能手机，我们可以看到手机的技术是发展迅速。进步，技术壁垒正在迅速减少，生产成本也以令人难以置信的速度下降。在服务器硬件方面，我们也发现现在的机架式服务器与原来的大型机相比也是如此。

从另一个角度来看，随着市场需求的不断增加，我们对服务器硬件的看法也逐渐发生了变化。过去，每个互联网公司最重要的硬件资产都是昂贵的服务器，而现在服务器已经像基本生产资料一样普遍、无处不在。

以往大大小小的计算机追求的高可靠性和高稳定性，以及由此带来的高成本，随着云计算技术的普及，单个服务器基础设施的稳定性和可靠性也降低了。互联网应用系统可以通过软件和集群来提高可靠性和稳定性。通过软件的容忍度，集群的容忍度会变得更高。这些上层手段可以避免对底层基础设施的过度追求。相应地，随着对基础设施的要求不断降低，硬件设计的成本自然也会降低。

变化：来自真实场景的要求

京东云的下一代服务器并不是凭空诞生的，而是源于实际需求的变化。

过去，使用机架式服务器仍然需要在机房手动完成大量工作。例如，一个机房一个月可以交付1万台机器，一年大约可以交付10万台机器。在过去的行业模式下，这种机制是可持续的，但在如今的HyperScale模式下，这样的交付效率显然无法满足业务对大规模数据中心的部署需求。

此外，随着云计算的兴起，云场景也开始多元化。传统公有云开始衍生出混合云、私有云……这会创造出另一个场景，私有化部署，包括边缘部署。这种部署是非常分散的，而不是中心化的。对于这种分布式部署，我们更需要的是一体化的整柜服务器，避免将大量部署的技术资源分散到各个地区、分散的点。然而，云用户，尤其是私有云和混合云用户，往往对硬件的稳定性和协调性有不同的要求，这对传统的全机架服务器提出了新的挑战。

为此，国峰带领团队设计了京东云下一代服务器。

在他看来，下一代服务器必须具备以下特点：

1、稳定性高。在过去的私有云时代，总体拥有成本（TCO）是服务器定制的核心诉求。云时代，为用户提供高可靠的基础设施是京东云的基本服务宗旨。因此，我们把高稳定性放在第一位，而不是简单地把成本放在第一位。

2、灵活性高。公共云意味着您的客户也是成千上万的人。与传统私有云自用不同，公有云客户需求的多元化是不可避免的。因此，基础服务必须足够灵活，以适应这种需求的灵活性。这也是京东云下一代服务器采用模块化设计理念的原因。

3、效率高。对于当前公有云、私有云、混合云多场景共存的复杂云市场，提供一体化交付、快速响应客户资源需求也是产品竞争力的重要指标；效率的另一个层面的含义是高能源效率。能源效率是数据中心技术的另一个重要指标，它直接影响基础设施的运营成本；因此，高效率也成为硬件基础设施的重要特征。

4、成本低。任何产品都无法避免成本。成本是产品市场的核心因素，影响产品的核心竞争力。但在云场景下，成本控制应该为客户提供高稳定性、高灵活性、高效率。事后要思考的事情。

HaaS：硬件即服务

与我们熟悉的裸机和异构计算不同，京东云的下一代服务器是比裸机和异构计算更底层的基础设施服务。准确来说，无论是裸机还是异构计算，包括上层的IaaS、PaaS、SaaS等服务都可以在京东云的下一代服务器上呈现。

京东云将围绕下一代服务器打造公有云、私有云、混合云、全方位的云产品。一方面，这些底层硬件服务将服务于京东集团内部的私有云，以及集团的公有云业务。另一方面，对于私有云和混合云，也可以对外提供私有化交付。如果客户有需求，京东云可以将这些定制硬件与京东云的Iaas、Paas、SaaS相关技术和产品相结合，形成整体解决方案并交付给客户。根据不同的客户需求，京东云可以围绕定制服务器硬件和MDC（IT、供电、散热一体化解决方案）提供租售服务。这就是我们所说的 HaaS 的想法和概念。

挑战：技术进步

当然，下一代服务器不可能一蹴而就，我们面临的挑战主要分为三个方面：

一是设计理念——灵活性高，因为用户需求不可预测，用户场景复杂，租赁机房较多，每个机房的基础设施条件也不同。与通用机柜相比，主流全机架机柜在21英寸尺寸和集中散热方式上存在较大差异，导致全机架机柜的部署受到限制，难以实现灵活迁移和混合部署。京东云新一代服务器通过“标准化、模块化、灵活性”，极大提升了多场景支持的灵活性。首先，我们采用42U 19英寸标准机柜作为设计单元，节点独立散热haas云服务器，通用性强，可实现整机柜和标准机架服务器之间的任意切换。其次，IO设计在节点前面，机柜后部无需任何线缆，所有运维工作均可在冷通道内进行，单方维护效率更高，环境更加友好。同时，通过模块化设计，可以实现前后IO的灵活切换，以及集中供电和独立供电模式的灵活切换。

第二个也是这个行业面临的普遍技术挑战——高功率密度问题。因为芯片行业已经进入后摩尔定律时代，意味着算力的提升也将带来功耗的不断增加。功耗的增加将对系统散热设计带来越来越多的挑战。风冷已经不足以满足当前的散热需求，甚至散热也在一定程度上制约了服务器和数据中心的发展。因此慈云数据自营海外云服务器,高稳定高性价比,支持弹性配置，在新的架构设计中，我们会通过一些新的散热方式来解决功率密度的问题，比如空气和液体混合散热的方式。

第三，功率密度提高后，风扇转速会更高。同时，由于硬盘存储密度的不断提高，对外部环境的振动和噪音的敏感度也越来越高。因此，我们在设计时需要更多地考虑硬盘和风扇的振动。我们采用“硬盘在前、风扇在后”的系统架构，最大限度地拉开风扇与硬盘的距离，有效降低振动对硬盘的影响。

开源：硬件开源还有很长的路要走

软件是开源领域的主力军。虽然一些开源硬件已经出现，但仍然不是主流。大多数团队在硬件方面仍然采用传统的闭源方式。

对此，我特意向国峰请教。在他看来，首先必须承认，硬件开源的发展远远不及软件开源。硬件开源是近年来兴起的。国际知名组织是OCP（开放计算项目），国内知名组织是ODCC，其前身是BAT三家公司发起的天蝎项目。

他认为，过去人们不开源硬件的主要原因有两个：

一方面，原有硬件技术壁垒较高。大家都希望通过这些技术壁垒创造价值，实现商业变现。因此，此前市场上并没有硬件开源社区和项目。

另一方面，硬件和软件之间存在很大差异。软件代码写好后，直接在机器上运行就可以知道它是否可以工作。硬件不同。要验证一个硬件系统的设计，首先要了解其原理，在图上设计，然后在工厂生产，最后进行验证。它周期长，需要大量的实物投入，投入成本相对较高。另外，需要大量的专业设备进行测试和调试，因此其验证成本也非常高。这也是硬件开源难以开发的原因。

但随着时代的变迁，市场不断增长，技术的开放性也日益增强。技术壁垒也相应降低，成本也越来越低。当一个新的硬件问世，有更多的人参与时，它的上下游生态就会更快构建起来，普及周期就会缩短。

这也是京东云下一代服务器需要开源硬件的原因。我们希望建立和维护这样一个生态，并把大家聚集在一起，共同推动新生态的进化。

当然，开源并不容易。想要开源，首先要做好充分的准备，接受市场和行业专业人士的考验。京东云目前正在准备下一代服务器的开源。接下来，京东云还将围绕其新的硬件设计建立一些开源渠道haas云服务器，例如OCP和ODCC。

京东云希望通过开源硬件，让更多行业内有相关经验的从业者参与到下一代服务器的硬件设计中，共同围绕新服务器架构打造合作共赢的生态系统。