在服務器領域,“更高、更快、更強”并不是唯一的追求目標,云計算、大數據等趨勢正在對服務器市場產生重大的影響,分布式、密集型的計算需要更多低功耗的微型服務器。
具有低功耗、高密度、面向密集型計算需求等特點的低功耗服務器日益成為服務器市場中的一個重要細分領域。根據IDC的報告,到2015年云數據中心預計將成為服務器市場中增長速度最快的細分市場。英特爾也預計,未來4到5年,基于低功耗處理器的微服務器將占整個服務器市場份額的8%~10%。從芯片制造商到服務器生產商,產業鏈中的許多企業已經意識到了低功耗服務器的重要性和發展潛力。
基礎架構需求變遷
從規模和范圍上看,數據中心在過去十年中經歷了巨大的變化,包括計算需求、計算能力、運行的經濟性等變化。大規模的橫向擴展取代了縱向擴展,通過分布式算法組成一個大而強的系統正在成為IT基礎設施架構的重要方向。隨著越來越多的企業選擇按需獲取計算資源,將業務應用運行在云環境中,如何兼顧彈性化的計算需求與能源效率正越來越成為數據中心運營商、云服務商等關注的議題。
數據中心領域的創新是驅動服務器架構轉向低功耗、高可擴展性方向的重要動因。Amazon負責數據中心的副總裁James Hamilton曾經表示,在最近5年內數據中心領域的技術創新超過了過去15年創新的總和,這主要得益于云計算和超大規?;ヂ摼W應用的驅動。
微型服務器是面向數據中心細分市場的,專為支持一類獨特的數據中心工作負載而構建。對于此類工作負載而言,多臺低功耗高密度服務器可能比幾臺高性能服務器效率更高。自 2009 年底開始,一些大型互聯網數據中心和服務提供商就已經開始并持續采用微型服務器。對于這些企業而言,在低端專用輕型托管 Web 服務器和簡單內容交付服務器上實現的計算密度和電力成本節省意義重大。
細分應用是催化劑
如果說技術的演進是企業級基礎架構走向低功耗的重要推動力,應用訴求則是低功耗服務器最直接和重要的催化劑。當前的應用環境和需求正越來越呈現細分化和多樣化的趨勢。英特爾(中國)有限公司服務器平臺事業部產品經理趙萌認為:“在各個涉及到互聯網應用的行業中,Web托管和Web服務器都是非常大的需求。在這種應用環境中,采用一些滿足標準應用的主流服務器可能造成資源的浪費。針對一些輕量化的應用,基于低功耗芯片的服務器能夠幫助客戶實現更低的TCO。”
目前,國內知名的電子商務平臺淘寶的CDN(內容分發網絡)系統使用的正是基于英特爾凌動(Atom)處理器定制的低功耗服務器。據悉,淘寶一共部署了十多個低功耗CDN節點機群,共部署了約800臺凌動低功耗服務器。趙萌表示:“互聯網應用多是數據密集型,I/O吞吐量大,這種情況下采用低功耗的CPU是比較好的選擇。針對CDN系統輕量級應用和多節點的特點,通過前期溝通和測試比較,淘寶最終確定了采用基于Atom的定制服務器方案,滿足不同地區用戶本地化快速響應的需求。”
“互聯網企業大多采用定制化服務器,功耗要求是一個重要的考慮因素。” 賽迪顧問高級分析師劉新認為,“服務器能耗在整個數據中心能耗中所占的比例比較大,對于大規模集群的應用環境,低功耗的課題尤其突出。”
訴求不只是低功耗
“低功耗服務器市場將是未來服務器市場中增長最快的細分領域,未來的企業級服務器將朝著低功耗的方向發展。”AMD中國區服務器產品經理梁宏偉表示,“當前客戶的需求已經發生轉變,大家過去關注的多是概念和單純的性能指標,現在更加關注的是自身的業務需求和總體擁有成本。” 在處理器整體走向高性能和低功耗的趨勢下,單純考量芯片的功耗和性能指標已經無法獲得全面的視角。
“關于低功耗指標的定義,并沒有一刀切的標準,用戶群更專注的是性能功耗比。對于不同的應用需求,如何實現最佳的能效比是芯片廠商關注的重點。因此針對市場上的新型選擇和需求,我們采用的是多條產品線并舉的策略。” 趙萌表示,“例如英特爾E3平臺能夠滿足大多數主流應用的性能需求,同時實現更低的功耗,而Atom平臺關注的更多的則是低功耗的訴求。通過不同的產品組合,能為客戶提供全面的解決方案。”
今年英特爾將再次擴大 E3 產品家族的陣容,推出基于 22 納米制程3-D 三柵極晶體管的全新處理器,它將實現較前一代處理器更高的性能和性能功耗比。年底,英特爾還將推出一款基于Atom微架構的全新服務器處理器(代號為“Centerton”)。英特爾還于 2011 年 3 月為其路線圖新增了一個低功耗微架構產品組合,以更好地支持微型服務器服務廣泛的工作負載。
如今,這一產品組合包括三類處理器,功耗從 45 瓦到 15 瓦不等,全部具備服務器級產品特性,其中包括 64 位兼容性、虛擬化技術 以及錯誤檢查和糾正 (ECC) 等。
此外,x86陣營的另一大芯片企業AMD也同樣關注低功耗服務器的發展。在AMD的產品組合中,皓龍6000、4000及3000系列處理器也同時平衡了性能與功耗。“以前的市場是靠頻率速度和單線程性能來推動,現在的市場則越來越關注處理的效率和更低的功耗。”據梁宏偉介紹,今年11月,AMD將發布AMD皓龍6000系列處理器新品“阿布扎比”以及另外兩款基于同樣技術的新品:AMD皓龍4000系列處理器“首爾”和皓龍3000系列處理器“德里”,在提升性能的同時繼續保持低功耗的優勢。
生態環境走向開放
談到低功耗,不得不提到幾乎是低功耗“代名詞”的ARM。目前,傳統的以生產平板電腦、智能終端處理器芯片為代表的ARM陣營正在將觸角延伸到企業級市場。ARM計劃在2012年間推出基于ARMv8架構的處理器,最新的ARMv8架構是首款包含64位指令集的ARM架構,而64位處理技術被視為實現企業運算與網絡基礎架構的必備條件,ARMv8架構將滿足高端移動、企業級和服務器應用的性能需求。。
為配合ARMv8架構的推出,ARM正在努力確保一個強大的設計生態系統來支持64位指令集。在新架構的支持下,對一系列開源操作系統、應用程序和第三方工具的初始開發已經在進行中。有消息稱,OpenStack開源云操作系統的成員(RackSpace、惠普、Canonical等)正在致力于構建世界上第一個基于ARM處理器的云平臺,旨在打造一個低功耗、功能強大且價格低廉的云平臺。目前市場中對于密度和能源效率的需求和興趣非常高漲,客戶和開發者都迫不及待地想要測試ARM服務器。為了響應客戶的需求,HP、Dell等基礎架構廠商正在采取步驟建立ARM服務器生態系統。戴爾中國公共事業部與大企業部服務器高級市場經理俞洋表示:“ARM處理器用于服務器,尤其是支持它的軟件生態系統,目前還不夠成熟。現在正是由Dell來推動這個生態系統建立的良機。” ARM通過與合作伙伴們的合作共同加速64位生態系統的開發,ARM服務器正在受到廣泛關注,并將接受市場的驗證。
ARM挑戰x86地位
在企業級服務器市場上,x86的優勢在于其通用平臺的地位。x86在事實上已經成為了定義企業級數據中心架構通用標準的基本平臺,長久以來圍繞x86所建立和形成的軟、硬件生態體系已經非常完善。在以Intel和AMD為主導的x86陣營中,其產品線完整面向和覆蓋了市場中多樣化的架構和應用需求。“從CPU的研發設計階段開始,Intel就會進行大量前期的開發測試,比如針對Hadoop軟件系統的優化。Intel的優勢在于能夠最大范圍地開展相關的軟硬件測試活動,同時開展大量不同的測試,并且貫穿CPU研發設計的全過程。” 趙萌表示,“正是基于不斷的測試經驗和客戶需求反饋的積累,Intel有能力向市場提供面向各種需求的解決方案。”
然而,在企業級市場,尤其是低功耗領域,x86陣營正在受到來自ARM的沖擊。隨著市場上陸續出現基于ARM處理器的服務器,以及ARM陣營芯片廠商在架構和性能方面的改進和提升,ARM邁向企業級計算市場的野心已經昭然若揭。雖然ARM目前仍然處在從32位向64位計算平臺演進的過程中,從整個平臺生態系統的角度看與x86陣營的差距還非常明顯,平臺生態系統的建設和完善仍然任重道遠,但是ARM也有自己獨到的優勢。ARM中國區總裁吳雄昂認為,這種優勢主要體現在兩方面:
第一,ARM獨特的商業模式意味著其在開發新一代架構或者產品時能夠通過不同類型的客戶獲取反饋。例如在ARMv8架構的開發過程中,ARM能通過市場中對于64位計算平臺不同的細分需求進行定位。同樣,對于下游的廠商來說,選擇ARM也意味著更多的選擇性和更高的可控度。
第二,ARM在移動計算領域的傳統優勢,比如功耗、兼容性等可以完整地從32位平臺移植到64位上。目前基于移動終端的應用,無論是面向消費者還是企業級都已經成為了整個產業公認的核心趨勢,這也正是ARM的核心優勢所在。
x86陣營未雨綢繆
早在2009年,英特爾就在業界率先提出了“微型服務器”的概念。處理器的節能設計也要滿足數據中心節能的整體需要,單純依靠處理器本身的節能未必能做到服務器的整體節能。 趙萌認為,“低功耗是服務器細分市場中最重要也是目前最受關注的特性。英特爾將把至強平臺上的技術下移,貫穿到低功耗處理器的相關方案中。這其中包括節點管理技術、虛擬化技術,通過全方位的整合,為微服務器市場的發展提供支持。”
年初,AMD以3.34億美元收購低功耗服務器廠商SeaMicro,梁宏偉表示,AMD收購SeaMicro旨在加速推進低功耗服務器的相關戰略,借勢行業的增長點進一步在云計算領域發力。對SeaMicro的戰略投資將幫助AMD 獲得業界最好的服務器知識產權,從而加速在該領域的業務布局,以積極應對來自ARM的挑戰。
從用戶選擇的角度看,包括從軟件到硬件的解決方案總體價值,以及整個生態系統的完善和成熟度仍然是非常重要的因素。雖然ARM已經將觸角伸向了企業級計算市場,但是目前的應用還多存在于相關硬件廠商開放性的測試平臺上或者一些開源的云操作系統項目中,尚沒有看到客戶實際部署的案例。目前大部分應用都是為x86架構而編寫的, ARM服務器目前還缺乏ISV的支持,對軟件和應用的支持還很有限。想說服用戶向ARM服務器進行遷移并不是件容易的事,還需要一個艱苦的研發和測試過程。可以預見的是,隨著ARM的加入,未來的企業級計算市場將呈現更加多樣化的發展趨勢,市場競爭格局也將更加激烈,更加撲朔迷離。