ARM与Intel将在微服务器领域再燃战火

　　大型主机、Unix小型机、客户机/x86标准服务器，今天的企业级基础计算平台市场不仅包含这些人们耳熟能详的产品，“集成系统、一体化参考架构、微服务器”等字眼正越来越多地出现在商用环境中。伴随移动计算、云计算、大数据应用等新技术趋势共生的是多元化、复杂度更高的应用负载环境。惠普公司高级副总裁、企业集团工业标准服务器与软件产品部总经理Mark Potter认为，在高度互联、多终端接入的IT生态中，快速扩展的机架设备是数据中心面临的一方面挑战。与此同时，复杂度更高、混合式的应用负载环境也意味着计算平台中传统的通用架构将难以满足多样化的应用需求。如何在恰当的时间为特定的工作负载提供合适的计算能力？这一课题显然是计算平台革新的核心驱动力。

　　

　　需求与效益双驱动

　　目前，业界普遍达成的一种共识是低功耗、高能效正日益成为基础架构平台演进过程中重要的发展方向。由于超大规模数据中心部分工作负载在本质上具有分布式、硬件热插拔的特性，微服务器的应用将成为一种趋势。

　　就数据中心的应用环境而言，并非所有的工作负载都需要大量的计算或内存资源，有些工作负载更多需要的是高I/O，要求系统具有实现高效率的大批量处理的能力。与传统服务器不同的是，以低功耗处理器为核心的微服务器在产品结构上采用的是多节点、高密度的设计思路，是面向Web应用、分布式存储和处理、离线数据分析等应用优化设计的服务器。通过精简设计剔除很多不必要的高级功能，微服务器可从容应对轻量级工作负载。相比很多高级别的专属服务器，它可以较好地胜任常规应用。随着公有云服务日益成为重要的IT交付手段，微服务器的需求也将随着增长。尤其是在处理轻量级云服务工作负载的应用场景方面，微服务器将能发挥更大作用。

　　微服务器的一个重要特征和设计初衷是不会浪费多余的计算力。通常来说，微服务器的TDP热设计功耗一般介于10W到45W之间。更低的能耗意味着更低的运行成本、更高的单位美元工作负载效率。众所周知，在整个数据中心的运营成本中，服务器的能耗成本占有相当大的比例。因此，微服务器在单位机架空间内的高密度和低功耗设计能在很大程度上提高数据中心的能效水平，并更加显著地节省空间。

　　市场并不“微”

　　作为一个新兴的服务器细分市场，微服务器在业界并没有完整和统一的定义。通常而言，微服务器是一种通用型服务器，在单个主板上往往提供单个或者多个微处理器，其功耗低于45W。

　　微服务器往往与其它设备共享电源、散热和线缆等，在微服务器集群中可实现超高密度计算。IDC分析师Reuben Miller表示：“微服务器这个类别很难界定。微服务器的主要特征是聚合大量处理器，在高密度计算环境中可以随需扩展性能，并具有很低的功耗，且不需要太多存储。”

　　来自IHS iSuppli的报告显示，得益于移动计算和云计算带来的新数据中心服务的持续增长，微服务器的出货量将实现三倍增长。IHS的计算平台高级分析师 Peter Lin估计，2013年微服务器的出货量将达到29.1万台，在2012年8.8万台的基础上增长230%，而2011年微服务器的出货量仅为1.9万台。到2016年底，这一数字将有望增长到120万台。就服务器整体市场而言，微服务器在2011年仅占整体市场份额的0.2%，但预计到2016年，微服务器将占据整体服务器市场的10%，实现50倍规模的增长。另外，从2011到2016年，微服务器年度复合增长率为130%，远高于26%的整体服务器市场增长率。在此期间，微服务器的年度出货量将实现接近3倍的增长速度。

　　而据IDC预测，未来3年全球微服务器的销量将占服务器总量的15%。中桥国际调研咨询总经理兼首席分析师王丛表示：“开源、云计算将为微服务器提供快速增长的空间，微服务器在电商、云服务供应商、互联网等行业领域将有广阔的应用前景和机会，但在传统的企业级数据中心应用中仍面临很大挑战。鉴于不同于传统服务器的销售、服务模式以及数量计算方式，未来5年微服务器的整体市场份额或将增长至20%。”

　　传统格局或将颠覆？

　　时钟拨回到2009年，英特尔在业界率先提出了微服务器这一概念。今天，从至强平台到首款适用于服务器的64位系统级芯片（SoC）凌动处理器S1200系列，英特尔不断将其全线处理器芯片的性能功耗比推向新的高度。Forrester 分析师 Richard Fichera 表示，2013年下半年，基于22nm制程技术和全新微架构“Silvermont”基础开发的“Avoton”第二代凌动处理器的面世将为微服务器市场注入强大动力。另一方面，不断加速的ARM处理器商用进程也将为市场和用户提供更多高能效解决方案选项。

　　

　　ARM阵营强势挑战英特尔

　　在 2013年英特尔信息技术峰会期间，英特尔公司高级副总裁、数据中心及互联系统事业部总经理柏安娜曾对媒体表示，机架服务器、刀片服务器或微服务器等系统必须进行整体更新，才能最大程度发挥处理器、内存、存储、网络等各个子系统的性能。英特尔正与阿里巴巴、百度、腾讯和中国电信等企业合作，测试部署并实施其一体化机柜式架构。根据云服务提供商和超大规模数据中心的需求，英特尔正在开发帮助众多OEM厂商开发和交付相关机柜解决方案的参考设计。从英特尔的布局不难看出，一体化基础平台和整合式参考设计所展现的是一种顶层设计的思路，数据中心的高效变革之路必然是一项系统工程。

　　虽然在服务器市场上占据 90%以上的份额，英特尔在微服务器领域正面临着来自ARM阵营的强势挑战。这种竞争格局在AMD宣布计划开发基于ARMv8架构的处理器之后显得更加激烈。一方面，ARM所采取的独特授权方式使得ARM阵营的诸多芯片厂商能够更快速地部署市场;另一方面，在单位瓦特、成本和体积的性能方面，ARM服务器有其独特的优势。“处理器核心不再是服务器市场中唯一的焦点，更重要的是半导体厂商们与处理器核心集成在一起的IP（知识产权）。” ARM企业应用市场部经理邵巍表示。显然，ARM看中的是新一代架构下整个生态环境的广泛参与度。ARM中国区总裁吴雄昂告诉记者，在ARMv8架构的开发过程中，ARM能通过市场中对于64位计算平台不同的细分需求进行定位。ARM独特的商业模式意味着它在开发新一代架构或者产品时能够通过不同类型的客户获取反馈。

　　根据HIS的预计，如果将微服务器从整个服务器市场的出货量中拿掉，那么整个服务器行业的增长速度将慢一半。可以看出，整个服务器产业的重点越来越向满足特定任务和应用的基础平台倾斜，市场上将出现更多高能效、高性价比的机器。

　　竞争格局扑朔迷离

　　在英特尔试图凭借凌动和低功耗至强芯片坚守阵地之际，AMD/SeaMicro和ARM服务器芯片生产商嘉协达（Calxeda）、Applied Micro、Cavium、三星等都有可能得益于微服务器的应用热潮。在ARM公布的基于其64位ARMv8架构的Cortex-A50产品家族的合作伙伴中，AMD无疑是最抢眼的一个。在密集与大规模并行计算的环境中追求更高的能效表现，正是AMD选择ARM架构开发面向数据中心级的处理器的重要原因。

　　AMD 全球副总裁John Williams认为，服务器市场目前正处于一个转折点，对于创新具有广泛的容忍度，这为产业涌现差异化解决方案带来了机会。“x86+ARM+APU的路线将通过多元化的芯片架构提供无缝的计算解决方案，这意味着用户可以将自己的工作负荷与最适合他们需求的服务架构进行匹配。” John Williams表示，“在CPU或APU架构内使用ARM核心还是x86核心需要根据工作性质而定，因为数据中心的未来取决于为关键工作负荷而优化的处理器解决方案。对ARM架构服务器等差异化解决方案的新兴需求很明显地体现了这一点。ARM和APU高密度服务器解决方案是我们现有的x86架构解决方案和路线图的补充。”

　　可以看出，差异化正是ARM切入企业级计算市场的杀手锏。将ARM和x86整合至未来的企业级工作负载中更是一个宏伟的目标。但是，抢在ARMv8架构全面商用化的时间节点前，英特尔已经进一步完善和细化了其低功耗产品线。从产品路线的时间点看，其22nm制程工艺也领先于竞争对手。在惠普、戴尔等厂商纷纷推出基于ARM的服务器测试项目时，英特尔在各种媒体场合总避免不了被问到“基于ARM的服务器以及基于低功耗处理器的微服务器蚕食其至强服务器芯片业务的可能性有多大”这样的问题。显然，凌动S1200处理器、“Avoton”第二代凌动处理器、惠普率先发布的基于凌动处理器的Moonshot服务器是英特尔和x86阵营做出的回应。

　　计算平台路向何方？

　　目前，市场中已经出现了多款微服务器，比如惠普前段时间发布的Project Moonshot System，它采用了英特尔凌动Centerton架构设计。戴尔则很早就推出了基于至强E3低功耗的PowerEdge C5220微服务器。作为全球首个采用ARM处理器平台进入数据中心市场的企业，Calxeda也于2012年推出了第一代基于ARM Cortex-A9架构处理器EnergyCore ECX-1000单芯片服务器。

　　

　　但另一方面，对于Facebook和谷歌等公司而言，它们绕过了传统服务器OEM厂商而采取了自行设计定制化服务器和数据中心硬件的做法。它们大部分时间需要在一个广泛的分布式环境下处理众多轻量化计算任务。而且它们也有自己的技术专家团队来驱动本地的软硬件优化从而更好地支持这些微服务器集群。大型Web 公司比如Facebook还对微服务器进行了系统测试，而且多种微服务器设计也从其主导的Open Compute Project（开放计算项目）中诞生。

　　中国惠普有限公司副总裁、企业集团工业标准服务器产品部总经理萧建生认为，开放系统、定制化和面向特定应用的服务器是计算平台重要的发展方向。微服务器在产品设计上考虑到了ISP、云服务商、电信运营商等领域的应用环境和定制化需求。对于服务器设计而言，无论是采用ARM还是x86计算节点，都将以面向细化和复杂的应用负载为导向。

　　在市场中所有的微服务器产品中，涵盖ARM和x86处理器的惠普Moonshot服务器无疑是其中的代表。

　　应用优化是核心

　　如果说AMD收购SeaMicro是其企业级计算平台战略走向差异化的开始，宣布加入ARM阵营并开发基于64位ARMv8架构的处理器则更为本已胶着的微服务器市场又添了一把火。无论从计算平台的演进还是服务器厂商的产品思路来看，传统市场中x86生态一统江湖的局面都将面临挑战。计算平台正在走向为应用优化的“应变”之路。

　　站在2013年的时间点上，英特尔全新的低功耗处理器产品线和基于22nm制程技术的未来规划将在很大程度上扭转过去一年来市场中关于“ARM架构在能效方面较x86具有明显优势”的观点，其产品线的广度和纵深更加完善。服务器厂商也将陆续推出基于凌动平台的微服务器重新教育市场。对于未来预期占服务器整体市场份额或将高达20%的微服务器市场，从处理器、服务器到软件生态系统，全产业链都日益关注这一市场并持续投入。

　　对于ARM阵营而言，企业级生态系统的建设是一条漫长而艰险的道路，2014年大规模商用化的ARMv8架构将是重要的节点。欣喜的是，ARM已经获得了 AMD、惠普、红帽等生态系统内合作伙伴的支持。红帽公司首席ARM架构师Jon Masters表示，随着工作负载多样化、快速化地演变，超大规模计算的生态系统正逐渐形成。从开源社区到内部项目，Linaro企业应用组 （Linaro Enterprise Group，LEG）、红帽的Fedora项目、支持64位ARM架构的OpenJDK （Java）、兼容OpenStack云操作系统等表明业界对ARM在Linux环境中基础软件上的持续投入。此外，互联网应用、开放计算项目等也将是 ARM生态系统走向成熟的重要推手。

　　市场中甚至出现了通过云端提供接入ARM服务器以开展相关的代码测试和移植服务的新应用类型（AaaS）。 Boston公司与软件公司Ellexus合作，以帮助开发人员移植代码到ARM服务器，并且Boston公司通过云端提供四核ARM处理器，用以测试移植过去的代码。这使企业不再需要购买ARM服务器来测试代码。

　　然而，市场中也有完全唱衰ARM在企业级市场前景的观点存在。笔者认为，ARM的优势在于其开放式生态环境中所包含的各种可能性。面向应用负载优化的基础平台设计是大势所趋。可以预见的是，随着ARM新一代架构商用化的大规模到来，计算平台的“应变”之路将越走越宽，更多的解决方案将接受市场的检验。