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2013创世纪 ARM平台特定领域发起逆袭战

        【IT168 评论】如今,计算机已经不再是唯一的运算平台。随着移动互联网的兴起,人们的习惯也正在悄然的发生改变。从传统意义上的电脑到现在的手机、平板电脑等智能终端,人们不再满足也不再执迷于坐在电脑桌前,3G和4G网络的发展让用户随时随地可以获取最新的信息,享受网络的娱乐。而这一切,都对传统的电脑架构,确切的说是X86架构提出了挑战。

  问题还不仅仅出现在个人应用领域,在企业应用的服务器、存储环境中,对于性能提升的不断追求和对于功耗控制的期望也已经针锋相对,任何数据中心都不能无限制的扩展,更不能肆无忌惮的使用电力,即便是高性能计算这样顶尖的应用领域,处理器计算也已不再是主流的趋势……在节能减排,绿色环保的大势所趋下,X86架构虽然可以提供高效的性能,但能耗的问题始终成为了难点。基于这样的原因,原本并不被重视的ARM架构引起了各方的广泛关注,更低的能耗、更灵活的扩展能力和更高效的应用正是当下各方的追求。

  近日,我们有幸采访到了Calxeda公司亚洲业务发展总监贾仕贤(Aaron Grassian) 和Calxeda公司中国区总经理李嵘,就ARM架构在云存储、Web应用、大数据等领域的优势,以及ARM在数据中心领域的发展趋势等问题进行了探讨。

  Calxeda公司是一家致力于ARM架构平台开发的厂商,早在2011年Calxeda就发布了业界第一款基于ARM架构、专门面向服务器应用的处理器“EnrgyCore ECX-1000”,同时Calxeda也与惠普公司展开了亲密的合作关系,共同开发基于ARM架构的高性能低能耗服务器。自创立至今,Calxeda公司已获得上亿美元的投资,成为了ARM行业中发展前景最好的厂商之一。

  云计算为ARM发展提供天然基础

  ARM处理器在今天能够获得如此广泛的关注,得益于移动信息化和云计算的发展。前者要求移动产品有着较强的性能和更低的功耗,这正是ARM处理器的天生优势,所以我们今天看到无论是手机还是平板电脑都有着ARM的身影;而云计算则对大规模集群服务器有着强烈的需求,同时也要求尽可能低的功耗。虽然对于数据中心应用来说,单一ARM处理器的能力并不太强,但这可以通过集群化解决;而ARM处理器的低功耗是目前任何X86架构处理器都无法比拟的,也正因如此才被人所看重。

2013创世纪 ARM平台特定领域发起逆袭战

  去年12月,英特尔宣布推出TDP功耗仅为6瓦的Atom S1200系列处理器,这也是一款专为高密度微型服务器和数据中心打造的低功耗处理器,也代表了X86架构目前所能达到的最低功耗水平。但是在此之前,Calxeda就已经推出了型号为ECX-1000的四路ARM服务器。虽然ECX-1000还仅是一款32位的平台,但作为四路服务器来说只有5W的功耗才是最诱人的,这是传统意义上X86架构所不可想象的。

2013创世纪 ARM平台特定领域发起逆袭战
ECX-1000内部架构示意图

  更为恐怖的是,Calxeda宣布的5W功耗是包括了处理器、内存、芯片组、I/O控制器、网络控制器等一系列配件的,这也是片上系统Soc的概念。换句话说,这个5W的功耗是包括了周边设备的,而在X86架构中,Atom S1200所能体现的仅仅是热设计功耗,并不包括周边的配件。如此看来,Calxeda ECX-1000所能达到的5W功耗也是目前数据中心应用范围的最低水平。

  ARM架构已开始商用化,存储、网络将是主战场

  我们还是回到最初所说的云计算话题。许多人对ARM处理器的性能表示质疑,事实上发展到今天它的表现也的确不如X86架构的产品。但不可否认的是,如今的数据中心已经不再依靠单一的服务器进行计算,大规模的集群并行处理器已成为了行业发展的必然趋势,从Hadoop的普及就可以看出这样的趋势。而在云计算的环境中,可以使用大规模集群提供计算性能,用户也不再关心云背后的服务器形态是怎样的,只要能够完成计算需求,用户必然会选择更为经济的模式。

  这个思路已经不仅仅停留在理论的范畴,国内最大的搜索引擎公司百度早就开始了这方面的探索。如今,百度位于南京的数据中心已经大规模采用自主研发的ARM服务器。据百度透露,采用ARM架构的芯片成本只有x86架构芯片的10%,整个数据中心的存储密度可以提升70%。

2013创世纪 ARM平台特定领域发起逆袭战

  其实除了百度之外,低功耗服务器的应用需求非常广泛,只是在ARM之前行业内缺乏一种成熟的解决方案。笔者了解到几年前淘宝网就曾大量定制多节点低功耗服务器用于前端数据的接入,这种需求对于服务器性能要求极低,因此淘宝网就想找到一种低功耗的平台作为X86的替代品,可惜当时行业内没有这样的解决方案。如今ARM平台的出现正好提供了这样的契机,加之百度率先采用的榜样作用,笔者相信未来当这些电商需要升级接入平台的时候,ARM平台必将是首先被考虑的对象。

  那么说了这么多,ARM平台究竟适用于何种环境?Calxeda中国区总经理李嵘表示——“Web应用和文件系统存储这两个领域将是未来ARM平台的主攻方向,而ARM架构在高密度、低功耗、存取的速度等方面的优势,也是用户从x86迁移到ARM架构最大的动力”。刚刚我们介绍的淘宝网例子就是一种Web典型应用,而文件存储系统的应用对于ARM来说或许更为普遍。

  长久以来,无论是桌面级还是企业级NAS产品一直是以ARM平台作为首选配置,虽然间或有X86架构出现,但也是受限于性能的压力。而随着ARM产品性能的不断提升,我们相信ARM的低功耗优势将更加明显,或许在今年我们就可以看到更多基于ARM架构的NAS出现。其实除了存储之外,如今在网络设备中流控产品(流量控制产品)对于性能的需求也越来越高,这同样是ARM处理器大有可为的新战场。

  低功耗远远不够,多模块协调工作的秘密

  除了低功耗之外,如何协调片上系统各个部件之间的运行也成为了ARM性能能否发展的关键因素。在Calxeda的产品中,整合了一款名为EnergyCore Management Engine(能量核管理引擎)的模块。这个模块可以有效的协调核心、I/O、网络等资源,通过统一控制达到效能的最大化。

2013创世纪 ARM平台特定领域发起逆袭战

  正如我们刚刚介绍的,EnrgyCore ECX-1000内部整合了许多部件,包括目前主流的10GB网络、DDR3内存和SATA2支持。通过EnergyCore Management Engine,可以实现对于能耗、网络的管理,而包括配套的软件在内,实现了BMC的功能。

  如此说来,ARM处理器目前最大的难题就是还未提供64位处理器的版本。但是ARM目前已经有了明确的发展战略,Calxeda公司亚洲业务发展总监Aaron Grassian谈到未来产品发展方向的时候表示——基于ARM架构的Calxeda EnergyCore主要应用场景包括Web(比如PHP、Ruby、Perl等)、线下数据分析(比如搜索索引、大数据分析、金融等)、存储和文件服务(流媒体、内容交付、NoSQL内存数据库等)以及中间层业务对象处理应用(memcached)等。就目前来说,Web、存储应用发展的较为迅速,未来其他领域也将有广阔的发展空间。

  服务器市场:王侯将相,宁有种乎?

  2000多年前,安徽宿州大泽乡,陈胜吴广发出了那振聋发聩的呼喊——王侯将相,宁有种乎?借着这样的呼喊,掀起了轰轰烈烈的大革命,开启了历史新的篇章。

2013创世纪 ARM平台特定领域发起逆袭战
Calxeda公司亚洲业务发展总监Aaron Grassian(左)与Calxeda中国区总经理李嵘(右)

  如今,在服务器市场,传统的RISC小型机或大型机份额越来越小,X86架构已然成为了行业的王者。就目前的发展来看,ARM平台依然属于小众市场,虽然有客户开始大规模应用,但就总量来说相比X86架构依然是小得可怜。但正如我们刚才谈到的,不断提升的性能和与生俱来的低功耗优势是ARM最大的强项,市场留给它的空间也大为广阔,存储、网络乃至于X86根深蒂固的服务器市场。从这个角度来说,X86未来将迎来最大的对手,鹿死谁手还很难说。

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