ARM楔入數(shù)據(jù)中心

趙艷秋

“不快那么多，只快一點點。”百度首席云架構師林仕鼎在微博中說。

他所說的“快一點點”的事，是今年1月百度南京數(shù)據(jù)中心開始商用ARM存儲服務器，這在全球的數(shù)據(jù)中心中尚屬首例。也在1月，F(xiàn)acebook在美國硅谷舉行的一個探討數(shù)據(jù)中心新架構的大會上，也首次在公開場合談論ARM。顯然，百度快了一點點。

為百度提供這個ARM存儲服務器芯片的Marvell公司，目前正積極尋找可以復制百度案例的市場機會。知情人士說，淘寶正在測試ARM存儲服務器。

做手機、平板電腦業(yè)務的ARM軍團，正在數(shù)據(jù)中心市場蕩起一圈圈漣漪。

互聯(lián)網(wǎng)公司推動的變革

數(shù)據(jù)中心為什么要嘗試ARM？

“根本動力來自新業(yè)務的推動。”ARM服務器與企業(yè)應用市場部經理邵巍說。她以“冷存儲”為例，新興互聯(lián)網(wǎng)應用如社交網(wǎng)站，正遇到一個棘手問題——Facebook 用戶每天要上傳3 億多張圖片，但最多幾周，人們就不會再去查看它們了。可根據(jù)用戶協(xié)議，F(xiàn)acebook也不能把它們刪除。于是，他們每年要耗費大量金錢存儲管理這些照片。像騰訊，一年在這種服務器上的花費就在上億元。由此，互聯(lián)網(wǎng)巨頭們引發(fā)出一個新構想，對這些照片進行“冷存儲”，就是建設一個新型數(shù)據(jù)中心，能夠在低能耗、低成本條件下，保證海量數(shù)據(jù)的存儲和訪問速度。

Marvell全球副總裁、大中華區(qū)總經理張暉也觀察到，云計算、大數(shù)據(jù)時代到來以后，給數(shù)據(jù)中心商業(yè)模式上帶來的不同。傳統(tǒng)企業(yè)級業(yè)務像股票交易，對運算性能的要求極高，在這些業(yè)務中，數(shù)據(jù)也是規(guī)則的，數(shù)據(jù)中心一般采購高可靠性的一體化系統(tǒng)、商用軟件來運營業(yè)務。當運行壓力加大時，數(shù)據(jù)中心一般采用一種Scale up，即縱向擴容方式，使用“大個子”CPU、“大個子”存儲以及大型服務器，來解決運行壓力。

但自從云計算、大數(shù)據(jù)時代到來以后，用戶習慣把不同數(shù)據(jù)都“丟”到數(shù)據(jù)中心來，他們會時不時地使用各種移動互聯(lián)設備訪問數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)變得不規(guī)則，業(yè)務瞬息萬變，很多業(yè)務對運算的要求也沒那么高了，例如僅僅處理一個個訪問請求。于是，數(shù)據(jù)中心有了一種Scale out擴展方式，即橫向擴容，由不同“小個子”芯片處理不同需求，系統(tǒng)也成了開源的。“ARM在這方面存在不小的機會”。

另一個關鍵是，“大個子”商用系統(tǒng)和“小個子”開源系統(tǒng)，兩套體系的商業(yè)模式完全不同，Scale out擴容成本往往低于Scale up，這符合互聯(lián)網(wǎng)公司對成本壓力的考量。

就像Facebook硬件設計及供應鏈副總裁Frank Frankovsky說的那樣，現(xiàn)在，他們關注和提升數(shù)據(jù)中心在每美元、每瓦之下產生的利潤——這代表了大部分互聯(lián)網(wǎng)公司的方向。當數(shù)據(jù)中心變成了一種生產工具后，其他很多因素，如耗電、成本、運營費用，不再是單純的計算型服務器所能滿足的。

百度下決心使用新架構的動力也基于此——林仕鼎介紹，新的存儲服務器功耗降低50%，存儲密度提升75%，成本降低25%。

百度對這樣的結果感到滿意，他們將在自己的數(shù)據(jù)中心中加以推廣。Marvell張暉說，下一步，Marvell也會把百度案例復制到其他客戶，現(xiàn)在關鍵是要找到具有同樣需求的企業(yè)：這些企業(yè)有節(jié)能、降成本的壓力，應用軟件一般是開源的，應用模式更適合Scale out擴容方式。

當互聯(lián)網(wǎng)公司開始行動后，產業(yè)鏈其他環(huán)節(jié)巨頭不得不考慮革新：

最早介入互聯(lián)網(wǎng)服務器生意的戴爾在全球第一個嘗試開發(fā)ARM服務器，該服務器代號Copper。這是一款功能比較綜合的服務器，目前還在測試中。戴爾稱，到2016年，20%的服務器將由一個“與你手機中沒什么不同的芯片驅動”。

惠普也在研發(fā)適應新數(shù)據(jù)中心需求的服務器Moonshot。“Moonshot服務器將是高密度、低功耗的革新產品。它將提供盡可能多的處理器種類。除了英特爾，還會有AMD；除了x86，還會有ARM和DSP；合作伙伴包括英特爾、AMD、德州儀器、AppliedMicro以及Calxeda。”惠普工業(yè)標準服務器中國總經理蕭建生說。

今年3月底，Marvell和ARM剛剛在北京舉辦了一場ARM服務器研討會。“會議規(guī)模有五六十人，來的有互聯(lián)網(wǎng)公司、三大電信運營商、服務器制造商、軟件企業(yè)甚至銀行客戶。”參與這次研討會的一位服務器企業(yè)人士說。會場上擺放了一臺ARM存儲服務器樣機，這臺樣機與在百度南京數(shù)據(jù)中心商用的ARM存儲服務器是一樣的。“大家圍在這臺服務器旁討論得非常熱烈。”這位人士說，“會一結束，這臺樣機就被一家服務器制造商抱走了。”

在這次研討會上，大家最關注的問題之一是64位ARM服務器什么時候在數(shù)據(jù)中心商用？對此，ARM的回復是2014年底。

可怕的ARM模式

ARM的商業(yè)模式很獨特。

ARM不提供芯片，只提供低功耗、低成本、高效的處理器核心。芯片企業(yè)可以把自己獨特的專有技術和ARM核心結合起來，做出不同芯片，扎根于不同市場。這些年，ARM被合作伙伴“帶入”手機、平板電腦、數(shù)字電視、機頂盒、工業(yè)控制、移動醫(yī)療、導航等多個市場。這有點像螞蟻雄兵。

據(jù)說，ARM考慮服務器這件事，也源自亞馬遜的一次來訪。這家互聯(lián)網(wǎng)巨頭告訴ARM，“你們要考慮云服務，這是一個正確的方向”。在這之后，ARM先使用合作伙伴Marvell的芯片搭建了一款服務器，把ARM自己的網(wǎng)站放在上面試運營，自此踏入這個新市場，組建團隊、規(guī)劃產品。

數(shù)據(jù)中心不外乎三件事——高效運算、海量存儲和大容量數(shù)據(jù)交換。現(xiàn)在， ARM合作伙伴正從四面八方涌入這個市場。過去在這個市場中，芯片平臺主要是英特爾的X86，也有一些飛思卡爾的PowerPC。

在百度項目中，ARM介入了存儲服務器領域。“百度為什么會選用Marvell芯片，因為Marvell在存儲技術上有優(yōu)勢。”一位看到過百度存儲服務器的人士說。存儲的一個核心技術是讀寫時的糾錯算法，“這是很多博士十幾年的累計”，Marvell在這方面是業(yè)界第一。

在高端交換機市場，去年一些芯片公司授權了64位ARM核，也有意轉向ARM，過去這是飛思卡爾PowerPC等的天下。

最近，芯片企業(yè)德州儀器嵌入式處理器和無線產品中國區(qū)業(yè)務發(fā)展總監(jiān)程曉偉已開始拜訪互聯(lián)網(wǎng)巨頭。德州儀器在數(shù)字信號處理器（DSP）方面無人能及，他們利用自己的DSP結合ARM做出了一種芯片，適合視頻網(wǎng)站的搜索服務器。

“我們估計采用德州儀器芯片的服務器將會主打廣電市場，因為德州儀器在這個市場的根基比較深。”一位數(shù)據(jù)中心人士說。

就這樣，ARM合作伙伴正在研發(fā)存儲服務器、視頻搜索服務器、高端交換機、靜態(tài)Web服務器、內容服務器、大型緩存服務器、離線搜索服務器......

“你會看到市場上有不同的芯片出來，它們關注和擅長的領域是不一樣的。用戶很容易選擇一個既不貴又很完美的產品。”ARM邵巍說。

當然，要開拓數(shù)據(jù)中心市場，一個關鍵問題是軟件生態(tài)環(huán)境的建立，這不是一件易事。

2010年，ARM、三星和德州儀器等企業(yè)共同成立了非盈利組織Linaro，推動基于ARM架構開放源碼軟件Linux的開發(fā)；2012年底，Linaro又成立了Linaro Enterprise Group組織，簡稱“LEG”。有趣的是，ARM內部把這個組織戲稱為“腿”，希望這條腿能支撐起ARM服務器的生態(tài)系統(tǒng)，目前共有13家公司參與，包括Facebook、三星、惠普、Redhat、Marvell、AMD等企業(yè)，也包括一家中國企業(yè)——華為旗下的芯片公司海思半導體，這也是中國國內最大的半導體公司。ARM中國區(qū)總裁吳雄昂說，他們希望邀請到更多國內的合作伙伴，加入到這個軟件生態(tài)體系中。

軟件生態(tài)系統(tǒng)通常分三個層次：操作系統(tǒng)、工具鏈和上層應用。ARM邵巍說，他們從最基礎的操作系統(tǒng)和工具鏈開始，一點點往前推進到應用。目前，他們與主流開源操作系統(tǒng)公司Redhat（紅帽）和CANONICAL合作；工具鏈與最標準的GCC合作；在數(shù)據(jù)庫方面，2011年底，Oracle宣布C2JIT對ARM支持，這是一個風向標。

而面對過去多年架構在X86平臺上的大量應用，邵巍承認，這確實存在一個規(guī)模問題，需要時間。

艾默生網(wǎng)絡能源的劉海峰說：“我們這些做服務器設備的，都是懂設備、懂網(wǎng)絡的。ARM過去一直做消費電子，讓ARM工程師來做網(wǎng)絡會很難。同樣，讓我們這群人去做消費電子，估計也不靈。”很多復雜的軟件是不能直接通過工具自動編譯轉換的，還要靠手工，有難度，工作量很大。這道出了軟件生態(tài)的難度。

目前看來，能夠用好ARM服務器的企業(yè)，自己需要強大的軟件開發(fā)能力。

“百度技術強就強在這里。”Marvell張暉說，“應用軟件都是他們自己開發(fā)的。”百度林仕鼎介紹，他們的軟件開發(fā)前前后后用了半年時間。

不過，在生態(tài)系統(tǒng)完善上，ARM商業(yè)模式的優(yōu)勢再次凸顯。它的合作伙伴在其間發(fā)揮積極作用。戴爾去年底稱，他們正在努力發(fā)展ARM服務器生態(tài)系統(tǒng)。他們推出一個舉措，任何從事ARM服務器軟件開發(fā)的企業(yè)都可以考慮通過遠程方式在其Copper服務器上進行測試。

英特爾的反擊

“進去了就要堅持住”。

一位曾在AMD公司與英特爾打過多年爭奪戰(zhàn)，現(xiàn)在又在拓展數(shù)據(jù)中心業(yè)務的資深人士說。“大家要做好準備，英特爾會報復，而且會報復得很猛烈”。

應對ARM的介入，英特爾的反應速度很快。去年12月，英特爾推出了狙擊ARM“小個子”芯片、功耗為6 瓦的英特爾凌動處理器。惠普在今年4月首個高密度、低功耗的商用服務器Moonshaot中，就搭載了這顆處理器。

英特爾公司副總裁兼數(shù)據(jù)中心與互聯(lián)系統(tǒng)事業(yè)部總經理柏安娜女士稱，幾年前，他們就意識到市場對高密度、高能效比服務器的需求，開始研發(fā)部署。

在今年英特爾信息技術峰會上，當和記者談及ARM進入數(shù)據(jù)中心問題時，柏安娜先強調了英特爾過去多年積累的軟件生態(tài)系統(tǒng)：“你可能也知道，現(xiàn)在全球97%的應用都是基于英特爾架構的；在商業(yè)應用中，大概有上百萬的應用都已經在英特爾架構上了。所以，我們比ARM架構具有的一個很重要優(yōu)勢——就是軟件兼容性。”

同時，柏安娜也提及64位計算、虛擬化技術以及自動糾錯，這些目前正是ARM陣營正在追趕的。另外，她也提及英特爾與百度和騰訊在定制方面的合作。

業(yè)內人士說，這是“一場時間上的賽跑”。

英特爾正在緊鑼密鼓研發(fā)下一代高密度、低功耗平臺，代號為“Avoton”，將采用22 納米工藝制造，基于它的首臺服務器系統(tǒng)有望于 2013 年下半年推出。

ARM陣營在攻克64位產品，如果ARM 64位產品推出，將對其開拓數(shù)據(jù)中心市場增添競爭力。ARM64位芯片有望在今年底或明年初推出。ARM合作伙伴AMD全球副總裁John Williams對記者說，他們計劃在2014年推出基于ARM的皓龍（Opteron）處理器。而ARM稱，其64位產品產業(yè)鏈成熟時間約在2014年底。

產品推出的速度和性價比，有可能決定市場的取舍和走向。

現(xiàn)在，產業(yè)鏈各環(huán)節(jié)都面臨選擇。

在國內互聯(lián)網(wǎng)巨頭中，對于新數(shù)據(jù)中心架構，大家的態(tài)度和步伐并不相同。面對市場上日漸增多的選擇，百度選擇了“嘗鮮”，而騰訊和阿里則在綜合整體架構和應用的情況下謹慎評估。

國內設備供應商也在思考。“我們看到過百度的ARM存儲服務器，它的高密度和低功耗確實是我們產品現(xiàn)在無法做到的；但在它之上跑的軟件需要重新開發(fā)，這是它的問題。” 一家做X86存儲服務器的企業(yè)人士說，“每個硬件廠商都有它的根基，我們是做英特爾起家的，我們在戰(zhàn)略上未來會以英特爾為主，但我們也在關注研究ARM的舉動。”

2011年加入ARM的邵巍，剛開始負責的是企業(yè)應用，今年初，她從企業(yè)部門橫跨到數(shù)據(jù)中心業(yè)務。她說，從長期預測來說，數(shù)據(jù)中心服務器的用量要遠遠超過企業(yè)服務器用量，中小企業(yè)最安全、最省事、最便捷的運營就是一切上云，而ARM關注的就是這批新興的云服務數(shù)據(jù)中心。“未來，我相信我的主要力量是在服務器這邊，因為這是一個更大、更重要的市場”。

Marvell張暉說，ARM在服務器市場最近幾年會有突破。“最近甚至有客戶來找我們，想把手機上類似憤怒小鳥的游戲放在服務器的云端上跑，讓我們提供解決方案。這可能要用ARM方案來做，因為畢竟現(xiàn)在手機的大部分應用都基于ARM。因為手機終端的驅動，數(shù)據(jù)中心會有這個發(fā)展趨勢”。

AMD全球副總裁John Williams說，ARM和x86將在服務器市場共存。運行傳統(tǒng)IT業(yè)務的X86軟件擁有一個很大的用戶數(shù)，而64位ARM解決方案在全新高密度、開放源代碼應用上則有不小機遇。

面對ARM的競爭，英特爾柏安娜打了個手勢說：“你也知道，我們的策略就是讓我們要在所有負載下都有相應的產品。”

“從2012年到2025年這10多年間，人類的數(shù)據(jù)量將增長1000倍，但半導體的密度和性能只能增長25倍，這中間有40倍的鴻溝。”德州儀器程曉偉對記者說，“我對服務器市場充滿興趣，因為有很多不確定的事，這就是魅力之所在。”