移動芯片巨頭ARM公司要進軍服務器領域的消息不絕于耳。但是在2010到2014的今天,這三年多的時間里ARM并沒有在服務器領域有決定性的市場發展,有的只是零星的產品發布和評測。當然,在這些年里,ARM公司為進入服務器市場也做了不少努力。
ARM能否勝任企業級市場?
從ARM與x86發展的歷史來看,ARM一直更接近用戶端,被普遍用作個人數據處理、瘦客戶機終端,以及個人級別的NAS服務器處理器核心。在應付個人的計算需求方面,ARM顯然已經非常完善,而且已經超越也大部分普通用戶的需求。
但是,被大量安裝在個人消費設備上,能勝任單個用戶計算需求的ARM處理器,是否也適合為許多用戶提供計算處理資源的服務器呢?
筆者認為,這種角色的轉換肯定不可能立即完成,這是由ARM生態圈面向個人計算的歷史狀態決定的。要從個人計算核心轉變為服務器核心,需要改變和提升的也并不僅僅是ARM核心,還有大量的周邊配合,從處理器核心設計、服務器系統設計、服務器集群通訊設計、操作系統底層設計,直到外圍的軟件應用集成和服務,每一項都是巨大的挑戰,甚至缺乏案例參考。服務器系統的需求并非只有性能和能耗,穩定性和可用性也是必不可少的條件。請回憶一下您和您朋友們自己正在用的手持設備,基本上可以肯定它使用的是ARM的核心,但是您的設備沒有死機或者出錯嗎?肯定有!使用ARM核心的個人設備的使用穩定性尚且如此,又怎樣能保證ARM服務器系統的穩定性呢?至少,個人設備的技術架構不適宜直接用于服務器系統,必須投入全新的和完善的設計。
通常情況下,ARM處理器更適合處理個人的計算需求——不多也不少。性能過高則能耗也會上升,影響設備待機時間,性能下降則不足以及時完成計算任務,兩者都會影響用戶體驗。
而以ARM的這種計算性能特點,如果應用到服務器端,原則上在同一時刻也只夠滿足個人級別的應用服務需求。云計算時代的“云”通常指的是服務器群組成的云,可以為用戶提供無限量的計算資源,但同時巨量的用戶同樣也是“云”,會給服務器帶來同樣無限量的服務壓力。如果單個ARM平臺服務器的處理能力非常有限只能處理少量的用戶需求,那么面對“用戶云”洶涌而來的請求,只有增加ARM服務器的數量,維持服務器和客戶數量的比例,才能確保服務能夠正常進行,整套系統的資源供求關系健康平衡。所以,這里可以通過邏輯推理得出,在這個云計算的時代,單個處理器的ARM服務器基本上是沒什么意義的,ARM服務器商業應用的起點必然是從集群開始。
ARM的應用領域
事實已經證明了這種推論。無論是HP推出的Moonshot微服務器還是其它廠商已經投放市場(實際上在市場上幾乎見不到)的ARM服務器產品,都是以通常機架式服務器的外殼為基礎,容納非常多的ARM處理器核心,同時加上配套的數據交換和存儲支持電路,形成一套對完整的集群系統。例如網絡上有評測文章的某ARM服務器平臺“一臺迄今為止堪稱最為成熟的ARM服務器Viridis”就允許在單個機箱內安裝最多12塊服務器卡,而每塊服務器卡包括了4個完全獨立的服務器(含處理器、內存、磁盤、網絡界面等),如此單個機箱就成為了擁有48個服務器節點的ARM服務器集群。機箱底板上集成了網絡交換機和存儲系統,即使不依賴外部的交換機和存儲設備,整套集群系統也能獨立運行。最后——也是ARM的強項——平均每服務器的功耗水平僅6W,實測也證實了整機功耗不到300W,分攤到每個ARM服務器的能耗為8W。
HP Moonshot微服務器
讓我們從大規模的數據中心走出來,看看消費領域的情況。在我們身邊其實早就有了基于ARM的服務器產品,那就是正在逐步被用戶接受的個人NAS服務器,其中大部分面向家庭和中小企業的低端NAS服務器都會選用ARM系列的處理器產品。
ARM的優勢除了省電,還有廉價的優勢,附帶的缺點就是同樣低下的性能。低端的NAS服務器產品剛好不太注重性能,因此在這個領域ARM才會有一席之地。如果對性能和功能稍微要求高一點點,那就是Intel處理器的天下了。
ARM處理器在NAS中的普及,也是因為NAS產品基本上不需要多少復雜的計算,只是“數據搬運工”的工作,將用戶的數據上傳保存,或者將服務器端的數據轉交給用戶。這種計算類型被稱為“冷數據處理”,NAS應用、視頻點播、靜態網站等等文件傳遞型的應用莫不如此。
如果能夠確定服務器的應用需求就是冷數據處理,那么ARM的應用是可行的——實際上不少專業的存儲設備里面也會用到ARM處理器,如果性能要求不高,那么一切功能就都由ARM處理,如果性能要求非常高,那么ARM就只負責控制界面的人機交互,而數據的處理則交給更職業化的ASIC專用芯片來進行。大部分網絡交換機和路由器也是這種結構,只是,我們通常不認為它們是服務器,它們被定義為專用設備。
ARM如果要進軍我們通常所定義的服務器市場,有兩種可能的策略:要么讓應用適應ARM的專用芯片特點、針對非常狹窄的應用領域,要么讓ARM去適應應用變得通用化、計算性能更強大。通常的結果都是比較中庸的,應用會盡量優化變得簡單,以適合ARM進行處理,ARM平臺的服務器也會不斷升級,單個芯片會變得更加復雜,服務器集群的規模也會越來越大。
從前面的分析和當前的市場現狀來看,ARM服務器還遠未普及,幾乎在任何數據中心都能見到功能極端專業的、使用ARM核心的交換機和工業設備,但幾乎從沒有人見過運行中的ARM服務器。即使是有著巨量服務器需求的Google、Apple等企業,在ARM服務器的應用方面也僅有少數傳聞。從用戶云進入服務器云,從專用設備變成通用服務器,這種改變非一朝一夕能夠完成。
最后,即使剛好有適合ARM處理器的應用,用戶也同時希望能降低能耗成本,用戶同樣也會有ARM之外的選擇,那就是intel的Atom處理器。ARM可以變得復雜和通用,同樣x86也可以變得簡潔和專用化。intel近期發布的一系列Atom處理器和SOC解決方案不僅性能比前代產品大幅提升,而且功耗也降低到可以與ARM方案接近的水平。在這種情況下,ARM服務器的能耗優勢已經不存在了,剩下的就是成本和其它考慮——雖然intel的方案可能比較貴,但是應用向ARM遷移同樣也存在風險。更何況,新出現在市場上的ARM解決方案都非常專用化,一點都算不上便宜。
ARM的未來
在最近國內舉辦的某次云計算展會上,HP工作人員介紹了他們的Moonshot微服務器的價錢——45個節點的Moonshot微服務器硬件售價大約25-50萬元人民幣,根據配置而有所變化。對于常規的企業應用,這個價格完全可以通過x86服務器獲得更好的性能,而較高的價格完全可以抵消其節省的電費成本——更何況x86服務器的能耗一直在降低,對于通常的企業電費也從來都不是什么問題。
另外,ARM處理器的服務器模塊HP的Moonshot微服務器的一個選項——HP同樣也在銷售基于Atom處理器的服務器模塊。腳踩兩只船的Moonshot,這真是個有象征意義的戰場啊!
就目前甚至未來幾年的情況來看,ARM架構還只適用于特定的服務器領域,尤其是那些服務器用量較大,對成本和功耗非常在意,應用相對簡單,不需要密集計算或大內存的大型數據中心,如某些Web 2.0企業。這類企業大多預算充足,而且有較強的技術積累和服務器定制經驗,而且由于服務器用量大,比較容易得到ARM公司及其他芯片廠商的支持。
在廠商的立場上,每廠商個都希望在維持生存的同時開拓新的市場。作為x86處理器的最大廠商,占據了90%以上服務器市場份額的intel正在向移動嵌入式領域拓展,同樣,占據了90%以上手機市場份額的ARM也一定會眼紅服務器市場——對二者而言,這都是未開發的市場,充滿著無窮的潛力和誘惑?;蛟S雙方短期之內都難以撼動對方在自己領域的霸主地位,但是,進攻也是最好的防守,雙方都從對方學到了不少東西,不斷改進自己的產品和技術,即使未能成功侵占別人的市場,至少也更好地鞏固了自己當前的地盤。
所以,對于占據了90%以上手機市場份額的ARM來說,要成為企業市場服務器的采購選擇,還有很長的路要走。同樣,占據了90%以上服務器市場份額的intel想進入移動嵌入式領域拓展,也還需要努力。