挑战X86平台 解读ARM独特优势

不久前百度公布了自己的ARM服务器应用方案，其中讲到引入ARM为整个数据中心降低了25%的TCO(总拥有成本)。ARM是如何做到为百度降低TCO的呢？同样作 为数据中心的硬件载体，ARM又是否具备足够的优势与X86平台竞争？ARM自身的问题又在哪里？本文将对此进行解读。

X86服务器的僵化设计是祸根

今年1月，有网友爆料百度南京数据中心出现了ARM服务器，随后Marvell发布新闻，对ARM服务器方案做了大致的介绍。这套服务器平台是 Marvell根据百度的需求量身定做的产品，采用了Marvell自家的四核ARMADA XP处理器、Mavell存储控制芯片以及Marvell以太网控制芯片组成了全套解决方案平台。

对于ARM阵营来说，百度南京数据中心的意义远胜于Viridis，因为这标志着ARM服务器正式商用的开始，并且ARM平台真正给百度数据中心带来了实实在在的意义，就是降低了25%的TCO，每年能够节省大量成本。

为什么百度要选择定制服务器？这与当前X86服务器的结构设计有关。X86架构的服务器虽然根据应用环境不同被分成了多种类型的产品，然而总体的设计大同小异，可塑性差，用户难以根据需要定制产品。我们以目前主流的Intel XEON E5服务器俯视图举例。

存储服务器是用来满足用户在数据存储方面的专门需求，在规格方面对数据吞吐量有特殊需求，对于计算性能要求不高。然而在传统X86的架构下，即使作为存储服务器，服务器内部的结构也依然沿用X86的经典结构，处理器、主板、内存等设备占用的空间几乎是固定的，没有太多空间可以节省。因此X86服务器能够提供的存储空间也十分有限，因为存储设备以外的部件占据了服务器内部大量空间，剩余的空间十分有限。

Intel对X86服务器设计规范的逐步完善和统一标准，也在客观上造成了X86服务器规格相对统一，并且几乎没有什么修改的余地。一个2U的服务器如果作为存储服务器，只能选择在前面板上尽量增加硬盘位置，容纳12块3.5英寸硬盘就几乎是极限了，继续增加硬盘数量除非全部更换为2.5寸硬盘，但即使这样，由于两种硬盘的存储密度不同，对于总容量提升也十分有限。

百度诉求：存储密度才是关键

向Marvell定制ARM服务器，又为百度带来了哪些好处呢？由于ARM处理器采用了SoC化（System On Chip：片上系统，将系统的关键部件集成在一块芯片上）的设计，将一些关键的控制模块整合到了CPU中，没有了X86架构下的“CPU-芯片组-外围控制器”的结构，因此设备的总体架构比X86更加简单，这也就使得ARM服务器的主板部分尺寸能够大大缩减。

上图为百度定制的ARM服务器产品，百度南京数据中心部署的正是这种ARM服务器。这款服务器采用了2U机架式设计，由6个刀片式ARM服务器构成，通过2U机架的电源模块为6个刀片服务器统一供电。

将百度ARM服务器拆开的话，可以看到刀片服务器内部结构。相对于前一页介绍的X86服务器，可以看到主板部分的体积明显缩减，只占据了刀片服务器内不到40%的面积，其余部分则全部预留给了3.5英寸硬盘。

凭借全新的设计，每一个刀片式服务器内部可以安置4个3.5英寸硬盘，一个2U机架内可以安置的3.5硬盘总数达到24个，相对于X86结构来 说实现了密度翻倍。在百度的解决方案中，硬盘部分全部使用的是单盘3TB的产品，每一个2U机架的容量为96TB。根据百度的介绍，采用全新方案之后，存 储密度可以提升70%，并且X86和ARM服务器之间有较大的功耗差，ARM服务器更节省用电开销。

无独有偶，在Facebook基于ARM服务器的解决方案中，也可以看到大量磁盘的身影，可见用户在ARM方面的诉求普遍在于通过定制化提升存储密度：

因此百度节省的25%总拥有成本主要来自两个方面，首先是处理器SoC化带来的结构简化和存储密度提升，其次是整体功耗水平下降。

虽然ARM服务器看起来为数据中心带来了实际的好处，但是由于用户的诉求来自于对产品的定制化，没有切入到类似运算性能这样的要害上，因此对于 其发展情况，业内人士并不是一致的看好。比如专注于异构方案的美国多核技术有限公司开发部部门经理黄晖，在采访中就如此评论“个人认为，目前商用的噱头仅 在定制和功耗两个方面”，同时他也指出ARM服务器为目前流行的Hardoop不会产生多大影响：“Hadoop作为分布式系统，分布式的文件占70%， 剩余30%是分布式计算。其计算的瓶颈和通用构架关系不大，而通常在于应用端的计算。所以，个人认为，ARM服务器的到来，并未给Hadoop带来多大的 推进，毕竟关心的是性能而不是功耗。”

看到这里不难理解。ARM服务器在定制和功耗两方面优势，主要是基于SoC化的结构设计而非ARM自身。但这种优势并不是ARM独享，ARM受 益于SoC的同时，ARM的竞争对手也可以具备同样的优势。比如根据此前泄露的Intel凌动处理器蓝图，2014年的X86阵营就会出现一个SoC化的 产品，届时ARM在仅有的两个优势上也会遇到强大的竞争对手，同时这个竞争对手能够为用户实现在新旧设备之间无缝切换，更容易说服用户接受，ARM在服务 器领域还有多少前途真的很难说。