如果說在2012年服務器架構領域將發生根本性變革,那么這一變革最有可能由ARM芯片挑起。通過日益成熟的技術和架構的升級,它將顯著降低數據中心的成本,并深刻的影響著整個服務器市場格局。
當今市場上,ARM的處理器大部分都基于32位架構,然而ARM要想在服務器市場中有所作為,必定要有64位產品才能稱得上真正意義上的服務器級產品(已有不少圖形芯片在超級計算機中的成功應用)。ARM目前也承認,64位架構的開發進程為時已晚,這也 就是為什么即使其最新推出的Cortex-A15 Eagle也遠遠無法與英特爾、AMD進行抗爭。Cortex-A15 Eagle支持大量服務器專用的功能,但它仍然基于32位設計。
其實早在2008年的時候,ARM就開始了ARMv8 64位架構的開發,并于2011年正式推出。起初,該公司預計將在2014年推出首ARM架構服務器,但看到惠普和Calxeda以及其他芯片設計者(比如Nvidia)的強有力支持和熱情,ARM認為,在2014年,能夠在服務器市場上擁有一定的影響力。
人們普遍預計在2013年的時候,ARM低功耗處理器將會在數據中心大幅得到應用。借助圖形芯片和更加成熟的技術,將會帶來卓有成效的性能提升和能耗節省。去年11月Calxeda發布“EnergyCore ECX-1000”,也預示著ARM處理器開始在服務器中的應用。
另一方面,不少用戶正在嘗試各種不同的技術,尤其是在云計算時代條件下,人們既要考慮計算密度又要考慮低功耗需求。低功 耗ARM處理器的聚合有可能提供比傳統x86服務器芯片,如英特爾至強或AMD皓龍更節能的云計算處理能力。ARM處理器與圖形處理器的耦合也尤為受人關注。現在有很多超級計算機都在使用圖形芯片。借助圖形處理器和ARM處理器的耦合,將在某些應用方面會體現出比傳統CPU更佳的性能。
所有的這些,似乎都在預示著服務器市場將會出現另一個新角色,而通過以往ARM在超級計算機的成功應用,也隱隱約約令人感覺到,ARM或許在不遠的將來,會成為服務器芯片領域中的一個重要分支。
在細說ARM殺手锏之前,我們有必要先交代下ARM這家公司。ARM成立于1991年,是一家出售IP(技術知識產權)的公司。其架構采用的是RISC,完全不同于目前服務器市場上的x86處理器架構。
ARM處理器支持16位和32位雙指令集,現在已經出現了進入64位架構的“ARMv8”處理器。雖然基于64位架構的該處理器還有一些不足之處,但卻也說明了ARM向64位世界邁進的步伐。相比傳統的x86架構,ARM擁有低功耗、低成本、執行效率高等諸多優勢特性,而且也有著廣泛的合作伙伴支持,推出了相關服務器處理器產品,而且在服務器上也有部署。
低功耗 低成本
由于ARM架構采用了一種獨特設計,有著低功耗和低成本的天然優勢,因此在很多消費級產品中(比如手機、平板電腦)得以廣泛應用。
廣泛的廠商支持
去年,微軟宣布Windows 8將正式支持ARM架構處理器,ARM獲得軟件帝國的認可和支持,意味著x86處理器的主導地位將受到挑戰。還是在去年,惠普與Canonical先后宣布推出世界首款基于Ubuntu 11.10操作系統(ARM處理器版本)的ARM服務器。此外,ARM還將獲得業界其他廠商的廣泛支持。
惠普發布的ARM服務器
ARM服務器處理器面世
去年美國廠商Calxeda發布的業界第一款基于ARM架構、專門面向服務器應用的處理器“EnergyCore ECX-1000”。它采用高度集成的SoC片上系統設計,擁有最多四個ARM Cortex-A9處理器核心,主頻1.1-1.4GHz,每核心32KB一級指令緩存、32KB一級數據緩存,所有核心共享4MB ECC二級緩存。
EnergyCore ECX-1000芯片
該處理器整合了一個72-bit ECC DDR內存控制器,支持32位物理尋址和800/1066/1333MHz 頻率的DDR3 1.5V、DDR3L 1.35V內存條。特別需要指出的是,它首次集成了80Gb(10Gb×8)交叉光纖切換并支持直通交通,可提供五個10Gb外部通道和三個10Gb內部通道,最多能連接4096個節點,支持動態連接速度控制。
EnergyCore結構圖
Calxeda還設計出來了一套四節點方案“EnergyCard”,它采用半高式擴展卡的方式,長度254毫米、高度69毫米。
EnergyCard
Calxeda公司也在利用ARM Cortex A9架構處理器來制造服務器,而從實際的效果來看,其在多節點分布計算以及大數據的處理方面都有不錯的表現。
服務器市場激烈殺戮
相比IT其他領域,服務器市場上的處理器競爭格局主要以x86架構統領。相比英特爾和IBM等服務器領域芯片大佬來說,ARM走的路線可以說是從低級到高級(大體上是消費級為主至企業級高端服務器路線)。由于其先天不足,在一開始的服務器領域ARM并沒有任何作為,甚至以前都有很多人還未聽說過ARM公司。
然而,三十年河東三十年河西。云計算時代的到來和能耗問題愈加受到重視,通過多年的技術沉淀和探索,ARM架構處理器產品迎來了發展的春天。ARM的64位服務器處理器推出之后,無疑將會對服務器市場造成巨大沖擊。
不過,由于ARM架構的不成熟以及相應軟硬件配套的生態支持不夠完善,在未來2、3年的發展過程中,ARM仍然會面臨嚴峻的挑戰。而且即使現在新推出一批ARM服務器,由于多年來x86架構產品線的的不斷豐富和完善以及用戶群對x86的熟悉,研究人員所使用的程序代碼也大多是為x86指令集編寫。從保護投資和技術支持角度來看,短期內不可能出現x86向ARM架構遷移的現象,它只能是作為一種全新的IT基礎架構或者未來全新用戶的新方案設計。
EnergyCard四節點服務器板卡
另一種出路就是,ARM架構會逐漸占據那些具體化應用領域,比如網站托管、靜態存儲、辦公應用等場景。比如ARM的官方站點就是使用基于Marvell MV78100 SOC的ARM服務器,結合其在軟件方面常見的Debian和Ngnix組合,能非常有效地支撐其官方站點的運行。而靜態存儲和辦公應用,相比數據庫、關鍵業務應用等工作場景,它對CPU和內存的要求并不高,所以能在不影響性能的情況下引入ARM架構將,降低用于負載靜態存儲的服務器成本和功耗。
Marvell MV78100 SOC結構圖
Marvell MV78100系統結構
從整個服務器市場領域來看,2012年也將進一步加劇業已激烈的市場競爭格局。英特爾全新推出至強E5、安騰“Poulson”、MIC 縱核架構。而作為ARM的直接回應,英特爾還將推出Atom架構的服務器處理器。Atom架構處理器主要面向微服務器市場,它并不強調高性能,但更加注重低功耗設計。
種種跡象來看,ARM及ARM架構的服務器處理器,將在未來服務器市場中扮演重要角色。一方面,它會加劇市場競爭、細化服務器市場領域,一定程度上動搖x86架構主導地位;另一方面,它也符合未來綠色IT、云計算時代發展必然趨勢。激烈的市場競爭和節能低功耗,勢必會給用戶帶來更多實惠。
未來服務器市場或被ARM攪局。攪局的背后,將會是更加豐富的服務器市場格局和用戶選擇。