【IT168 专稿】大片《2012》向我们描述了一件需要未雨绸缪的事情——气候变化已成当代人面临的最严峻的挑战之一。而科学家预测，随着温室效应不断加剧，到本世纪末全球升温范围将达到1.1～6.4度。更加令人震惊的是，从最新的温室气体排放增加速度来看，地球气候已经开始朝着6～7℃严酷升温发展，大大超出2℃的地球生态警戒线，地球正开始处在毁灭性的气候混乱状态边缘。

　　图1 实拍图，温室效应的恶果

　　要阻止最可怕的暖化灾难在未来成为现实，唯一的途径是全人类携手采取最坚决的行动。但被喻为“拯救人类的最后一次机会”的2009年哥本哈根气候大会却为此愁眉不展、争吵不断、举步难前。而在服务器领域，众多有远见的前沿厂商已将降低服务器的功耗做为了化解人类未来灾难的一个责任。低功耗的服务器不仅可减少系统的总功耗，亦可有望降低我们对于煤、石油、天然气等燃料的依赖。因为较低的功耗可视为等同于所需电力的减少，较少的电力消耗便意味着产生电能所需的煤、石油、天然气等燃料减少。相应地，低功耗的服务器将有助于减少对于我们所居住星球的大气和气候具有负面影响的温室气体。

　　图2 电影，如不能从点滴做起，未来的地球会怎样谁又能断言

　　而“微服务器/微型服务器(micro server)”的出现正是顺应这种潮流的产物。众所周知，“绿色/节能”概念已成为用户选择服务器产品的重要因素之一，并且不少机房已经开始限制服务器功耗，拒绝超标服务器进入，如一些专业机房对功率大于250W的服务器拒绝提供托管服务或需要更高托管价格。而另一方面，很多机房服务器的利用率都不足15%，为此厂家通过推出各种各样的虚拟化技术，以期提高服务器的利用率，间接达到节能的目的。

　　图3 英特尔近期展示的微服务器核心部件

　　这从一个侧面也反映出，目前的普通服务器在性能，特别是在CPU性能上已完全够用，降低功耗的微服务器的推出便成顺势之举。并且，业内专家认为“只要微服务器拥有ECC内存、能够虚拟化并且能够支持大容量内存，这个产品就非常非常成功了。”而且微服务器具有体积小，功耗低，价格便宜以及使用方便等优点。由于一个机箱能装入更多的服务器，不但为数据中心节省空间，而且较之前拥有更宽敞的空间，也为散热提供了一个有力的外部环境。“服务器系统内部就集成了散热器，从而节省了外置散热器的成本，内部散热比外部散热更加有效，在某种程度上还降低了数据中心制冷的投入。此外，该类服务器的使用简化了电缆，允许主机提供商能够为那些不愿意使用虚拟化共享的用户配置低成本的物理服务器。”

　　一、微服务器扫描

　　一直以来，小型服务器和微型服务器(超小型服务器)都是厂商和用户关注的焦点之一，这方面的研发和产品更迭也从未停止过。如刀片就是其中最典型的代表，不过，本文又谈的是比刀片更小、或更节能的产品。如在2009年年初，微软云计算未来研究院软件体系架构总监拉瑞斯就表示，目前他们的团队正在研究如何利用笔记本电脑级别的处理器为大规模微软服务提供支持。为了实现这个目的，微软团队尝试用50个搭载了英特尔凌动处理器的小体积主板来构建小尺寸机架。每行排列的5台服务器看起来是共享同一个450瓦电源。虽然这类机型的性能都不是很高，但它可以满足某些工作负载的要求。更重要的是，凌动处理器的静止状态可以在服务器闲置时进入休眠。对于整个以凌动处理器为基础的服务器主板来说，在运行实际工作负载时所消耗的能量大致在28瓦到34瓦之间。当进入休眠状态时，能耗会下降至3瓦到4瓦。考虑到服务器经常会处于闲置状态，节能就成为微型服务器非常突出的优势。

　　图4 苹果服务器也能迷你化

　　而苹果近期推出的“Mac mini”也可看做是这方面的代表产品。Mac mini特别设计作为服务器使用，并预装了Mac OS X Snow Leopard Server。配备两个500GB硬盘取代了SuperDrive，提供所需的全部动力及存储空间，以帮助你的群组实现前所未有的工作效率。小巧的Mac mini的能量不容小觑，其拥有2GB或4GB内存，是前一代产品内存的两倍，让你可以同时运行更多应用程序。同时还配备了2.26GHz或2.53GHz Intel Core 2 Duo处理器，超快速的1066MHz前端总线，以及3MB的二级缓存。每台Mac mini均配备NVIDIA GeForce 9400M图形处理器，带来出色的图形处理性能，为最新3D游戏和图形密集型应用程序提供充沛动力，在处理高清晰照片和高分辨率视频时，你会感到处理速度显著提升。无论你想要为公司提供电子邮件服务、托管wiki和网站，或录制和托管播客，其皆能予以支持。

　　图5 DELL推出的微服务器仅一块硬盘大小

　　而2009年年中，戴尔展示的一款采用威盛Nano处理器平台的高密度服务器产品XS11-VX8也是微服务器的代表产品。其尺寸与一块3.5英寸硬盘相当，因此一个标准的2U机箱就可以容纳12个这样的服务器。理论上，XS11-VX8最多能够在42U机架内部署超过250个处理器，这几乎达到了目前刀片服务器密度的最高水平。其采用1.3GHz或者1.6GHz Nano处理器、配置1GB～3GB内存，每台XS11-VX8空载时的功耗大约为15瓦，满载时不超过30瓦。在总体拥有成本上与传统服务器产品的巨大反差形成了独特的市场空间，其非常好的的使用对象应是提供虚拟主机服务的网站代管公司或者具有类似应用的企业，它们以资讯处理等轻负载应用为主。

　　当然，最先强调和明确提出“微服务器(micro server)”理念的还是Intel。英特尔曾多次向人们提及该概念，并正在向他们的集团客户推荐微服务器这样一种创新产品。Intel展示的其新款低功耗微型服务器产品，以新款功耗仅30W的双核Clarkdale核心处理器为核心。Intel低功耗微型服务器的样机尺寸非常小巧，所使用的子板尺寸只有一本书那么大，这些子板上目前配用的是一颗1.86GHz 45W功耗的四核Lynnfield处理器，还设置了四个内存插槽。它有点类似于刀片服务器，但尺寸大幅度减少——一个四核心处理器，一个硕大的散热模组和一组内存插槽，当被装入机架时，每个模组可以对应三个SATA 2.5英寸硬盘，这样就能组成很好很强大的一台服务器。

　　图6 Intel展示的微服务器系统

　　Intel解释了这种微型服务器与刀片服务器之间的区别：“微型服务器系统在安装管理方面更为简化，价格也更低，而且功耗水平也更低，同时性能方面也能够满足大部分普通用户的需求。”另外，新的微服务器系统相比传统的虚拟化解决方案也更有优势，在这种系统中，用户拥有系统的完全控制权，而且也更容易保证系统的安全性。Intel希望将这些子板的整体功耗控制在闲置状态功耗25W，高负荷状态功耗75W的水平。

　　二、处理器是关键

　　随着虚拟化等技术和云计算等模式在数据中心的应用获得增长的势头，小型的、价格相对便宜的和节能的服务器的需求正在增长。小尺寸的主板和机箱易设计，所以对于微服务器来说，要想实现更高的效能比，处理器是成就这类产品的关键。为此，一些低功耗的笔电型处理器成为厂商青睐的对象，无论是DELL使用VIA的Nano处理器，还是超微在其Server Building Block Solutions产品中、惠普在其家用多媒体服务器MediaSmart中使用Intel的Atom处理器，都可以看做是一种趋势。

　　图7 Atom同样可用于入门级服务器领域

　　从整体上来看，Atom(凌动)处理器是英特尔历史上体积最小和功耗最小的处理器。Atom基于英特尔最新的微处理架构，专门为小型设备设计，旨在降低产品功耗，同时也保持了同酷睿2双核指令集的兼容，产品还支持多线程处理。产品的热设计功耗为0.6瓦到2.5瓦之间，但是处理器的频率却能达到1.8GHz，而目前主流的最低功耗的酷睿2双核处理器的热设计功耗也要25瓦-35瓦。而所有这些只是集成在了面积不足25平方毫米的芯片上，内含4700万个晶体管。从规格上面来看这款处理器，在拥有超低功耗的同时还具备不错的性能，这对低端想要追求低功耗的用户来说绝对是个非常不错的选择，更重要的是Atom这款处理器不仅仅是针对移动平台，即使在桌面平台、入门级服务器平台上面Atom也有着非常宽广的发展空间。

　　图8 VIA带来了众多的MINI解决方案

　　而VIA的Nano(凌珑)处理器的优势在于其支持64位指令集和虚拟化，其具备Intel的Atom还不能兼顾的64位指令集和虚拟化这两个优势。这意味着，微型服务器也能够用于搭建云计算平台，例如使用VMware vSphere或Citrix XenServer Cloud Edition进行部署。此外，Nano还有基于硬件的PadLock安全引擎，经妥善调用，可高效地实施加密和解密运算，如今大量Web应用都需要使用加密技术以确保数据传输安全。

　　图9 Inetl近期推出的Xeon微型服务器处理器功耗仅30瓦

　　当然，无论是对于核心厂商还是多数服务器的用户，我们也应该看到一个现实的问题，其对这类处理器的信任度都还不太高。为此，推出“正统服务器处理器”的低功耗产品便成为厂商在这方面寻求突破的关键。英特尔的“微服务器”是以英特尔新的双核处理器Xeon 3000系列为基础的，Xeon 3000系列具有低功耗，TDP(散热设计功率)仅30瓦等优点。而以此为基础的微型处理器是一个单插座系统，设计的目标是为了在每单位体积内尽可能地封装更多的服务器，同时将散热器和ECC内存模块也一同集成在一起。并且，英特尔近期已在这个市场上推出两款新的四核Xeon处理器：45瓦的Xeon L3426，另外还有一款能耗更低的只有30瓦的处理器，这款处理器定于2010年第一季度上市。

　　此外，我们认为，无论哪一种方案，都还只是目前微服务器的初级解决方案，能让微服务器真正能在性价比上制胜的武器应是如Intel的众核处理器这样的产品。2009年12月2日，美国加州圣克拉拉的英特尔研究院的研究人员展示了一款“众核处理器研究原型(Many-Core Prototype)”，在单芯片上实现了云计算机的功能，该芯片原型采用45nm CMOS工艺制造，在邮票大小的面积内塞进了13亿个晶体管，面积567平方毫米，在一个6×4 2D网格内集成了48个全功能IA-32处理核心和4个DDR3内存通道，核心之间的通信借助384KB板载共享缓存进行，同时还有8个电压和28个频率控制点，支持核心与网格的动态电压与频率调节(DVFS)。由于Intel在设计时简化了许多硬件功能(如L2快取共享、电源管理等)，将这些复杂的工作全移交给软件层，整体功耗最低25W、最高125W，与现在的英特尔处理器的能耗水平接近，仅相当于两个普通家用灯泡的耗电量。

　　图10 众核时代将为微服务器带来更强劲的解决方案

　　随着其技术的不断成熟，其集成内核数量可为数十个到上百个，从而可为用户提供不同档次不同功耗需求的产品，为微服务器和个人高性能工作站(Personal High Performance Workstation，PHPW)带来更佳的核心解决方案。一直以来，高性能计算及个人服务器在世人看来都蒙着一层神秘的面纱，其庞大的能耗、特殊的电源要求、苛刻的机房环境、和专业操作人员等特殊要求，令大多数普通用户对高性能计算望而却步。而随着商业环境、社会行为的变化和IT科技的日新月异，越来越多的企业、组织甚至个人却又对高计算力有更多的需求，具有低能耗、低噪音、易管理、易操作，并且让大多数使用者能负担得起的个人高性能工作站、微服务器成为中小企业及高端个人用户、SOHO用户获得更佳应用的重要解决之道也就事在人为。

　　三、后记

　　在国际金融危机的形势下，众多的企业开始推出针对中小企业乃至SOHO市场的微服务器及个人高性能工作站，以期能更好的满足不同用户的不同需求，这类市场也就逐步开始成为服务器的重点看重的未来市场之一。并且，随着虚拟化让微服务器上可托管多个虚拟机成为可能，用户就可以选择体积更小的微服务器实现以前标准服务器和刀片服务器才能成就的功能，1U尺寸的超小型服务器或更小的微服务器也将由此更受厂商和用户的关注。

　　图11 PC微型化及更高度的集成化将成为一种趋势

　　当然，我们也应该看到，微服务器尚处在市场初拓阶段，刚萌芽。其无论在标准、产品可选性和技术上都尚不成熟，其要想获得更多的厂商和用户的青睐，还有较长的路要走。当然，整体来看，微服务器的前景是光明的，在日渐强调效能比、强调节能环保的今天，其正好能谋合这种大势所趋。