旧手机如何组建集群，跑点云计算？

不知道大家如何处理自己退役下来的手机，可能大多数人都将它们放进了抽屉，在某个日子里拿出来感叹下它曾经服役的日子。Google Research 最近介绍了一个来自 UC San Diego 的研究项目：把退役智能手机里的主板拆出来，重新组装成一个小型计算集群，用来跑一些通用云计算任务。

这个方向被称为 phone cluster computing，即：手机集群计算。这个想法很环保，毕竟手机本身退役了，但里面的处理器、加速器、内存和存储，很多还可以继续用。UC San Diego 计划在 Google 支持下，部署一个由 2000 台 Pixel 手机组成的数据中心，给学生和研究人员提供低成本的云计算资源。

旧手机依旧能做计算？

图注：Pixel Fold 不同类型 CPU 核心与服务器单核性能的 SPEC 对比。蓝色柱为 Pixel Fold 性能核心，黑色空心框为服务器单核表现。图源：Google Research

这个想法能实现的最大原因是，现在的手机性能已经不弱了。在一些单线程测试里，已经可以接近甚至超过部分现代多核服务器的单核表现。Google 的文章里拿 2023 年 Pixel Fold 和一台 ASUS 服务器做了 SPEC benchmark 对比，在不少测试里，Pixel Fold 的性能核心单核表现更好。

当然，手机毕竟和服务器还是有差距。服务器通常有更多核心、更大的内存；一台手机只有几个异构处理器核心，内存大概在 8–12GB。简单来说，我们要对手机适合跑的任务要个筛选，选择那些更适合小型、可拆分、对单机内存要求不高的任务。

如何搭建手机计算集群

图注：从消费级手机到服务器节点，要先拆掉手机屏幕、电池和外壳等部件。图源：Google Research

要搭建一个手机计算集群，不能直接粗暴地把旧手机直接堆在一起。手机屏幕、电池、外壳、摄像头等部件，在大多数的服务器场景中是用不上的，还会占据空间。不止如此，电池这类部件长期放在数据中心环境，还存在一定的安全隐患。

所以，这个项目先把手机处理成只保留主板的形态。手机主板保留了处理器、内存、存储这些核心计算部件，而且它本身也是手机制造过程中“最费碳”的部分之一。Google 原文提到，按他们的内部评估，主板大约占一台手机制造碳排放的一半。

从 Android 系统到 Linux 系统

手机的硬件拆完了，软件也要改造。

Google 手机上运行的 Android 系统本身基于 Linux，但它的用户空间主要是服务手机。我们要把手机变成云计算节点，就需要换成更通用的 Linux 发行版，让开发、部署、运维更接近普通服务器。

此外，手机系统里还有一些面向消费设备的保护机制，比如 low memory killer。它会限制占用内存过高的应用。这个设计对普通手机有用，但放到云计算任务里，可能会影响任务运行，所以也需要调整。

组成一个小集群的手机数

单台手机算力有限，所以真正的用法是组集群。

按照上面 SPEC benchmark 的结果，大约 25–50 台手机可以对应一台现代服务器的计算能力。项目把这些手机组织成 25–50 台 / 组的小集群，再通过容器和 Kubernetes 来管理任务。

每台手机是一个小节点，多个节点通过网络连接起来，由 Kubernetes 统一调度。任务一旦拆解开，就分发到不同手机上跑；任务跑完，再把结果收回来。

手机计算集群的应用场景

图注：20 台手机组成的集群，用来运行编程课作业的自动评测任务，对比了不同提交压力下的延迟和吞吐表现。图源：Google Research

UC San Diego 首先测试的场景，是大学里的教学和研究计算。比如 Jupyter Notebook、课程作业评测、系统编程实验环境。这些任务很多时候不需要很强的 GPU，也不一定需要大内存服务器。加上目前不少评分后端，本来就在 AWS t3.micro 这种小规格云实例上跑。

在这个项目的早期实验中，一个 20 台手机组成的集群，就能支撑 75 人以上课程在高峰期提交作业评测，而且延迟低于默认的 AWS 后端。

假如 UC San Diego 计划中的 2,000 台手机能部署成功，理论上可以同时支持上百门类似课程。

小结

这个项目有意思的地方，应该是把一批已经退役、但还能算的手机主板，“废品回收”改造成一个小型计算集群，再放到真实教学和研究场景里试试看。

手机集群到底能发挥多大作用、能不能长期稳定地跑起来，还要等 UC San Diego 计划中的 2,000 台 Pixel 手机集群上线后，才能看到更清楚的结果。这个集群预计会在 2026 年秋季投入使用。

参考资料

• Google Research《A low-carbon computing platform from your retired phones》