低功耗服务器 “微”言大义

在云计算、大数据等趋势的影响下，大型数据中心和云环境对于服务器市场的格局正在产生深远的影响。

具有低功耗、高密度、面向密集型计算需求等特点的低功耗服务器日益成为服务器市场中的一个重要细分领域。根据IDC的报告，到2015年云数据 中心预计将成为服务器市场中增长速度最快的细分市场。英特尔也预计，未来4到5年，基于低功耗处理器的微服务器将占整个服务器市场份额的8%~10%。从 芯片制造商到服务器生产商，产业链中的许多企业已经意识到了低功耗服务器的重要性和发展潜力。

基础架构需求变迁

从规模和范围上看，数据中心在过去十年中经历了巨大的变化，包括计算需求、计算能力、运行的经济性等变化。大规模的横向扩展取代了纵向扩展，通 过分布式算法组成一个大而强的系统正在成为IT基础设施架构的重要方向。随着越来越多的企业选择按需获取计算资源，将业务应用运行在云环境中，如何兼顾弹 性化的计算需求与能源效率正越来越成为数据中心运营商、云服务商等关注的议题。

数据中心领域的创新是驱动服务器架构转向低功耗、高可扩展性方向的重要动因。Amazon负责数据中心的副总裁James Hamilton曾经表示，在最近5年内数据中心领域的技术创新超过了过去15年创新的总和，这主要得益于云计算和超大规模互联网应用的驱动。

微型服务器是面向数据中心细分市场的，专为支持一类独特的数据中心工作负载而构建。对于此类工作负载而言，多台低功耗高密度服务器可能比几台高 性能服务器效率更高。自 2009 年底开始，一些大型互联网数据中心和服务提供商就已经开始并持续采用微型服务器。对于这些企业而言，在低端专用轻型托管 Web 服务器和简单内容交付服务器上实现的计算密度和电力成本节省意义重大。

细分应用是催化剂

如果说技术的演进是企业级基础架构走向低功耗的重要推动力，应用诉求则是低功耗服务器最直接和重要的催化剂。当前的应用环境和需求正越来越呈现 细分化和多样化的趋势。英特尔(中国)有限公司服务器平台事业部产品经理赵萌认为：“在各个涉及到互联网应用的行业中，Web托管和Web服务器都是非常 大的需求。在这种应用环境中，采用一些满足标准应用的主流服务器可能造成资源的浪费。针对一些轻量化的应用，基于低功耗芯片的服务器能够帮助客户实现更低 的TCO。”

目前，国内知名的电子商务平台淘宝的CDN(内容分发网络)系统使用的正是基于英特尔凌动(Atom)处理器定制的低功耗服务器。据悉，淘宝一 共部署了十多个低功耗CDN节点机群，共部署了约800台凌动低功耗服务器。赵萌表示：“互联网应用多是数据密集型，I/O吞吐量大，这种情况下采用低功 耗的CPU是比较好的选择。针对CDN系统轻量级应用和多节点的特点，通过前期沟通和测试比较，淘宝最终确定了采用基于Atom的定制服务器方案，满足不 同地区用户本地化快速响应的需求。”

“互联网企业大多采用定制化服务器，功耗要求是一个重要的考虑因素。” 赛迪顾问高级分析师刘新认为，“服务器能耗在整个数据中心能耗中所占的比例比较大，对于大规模集群的应用环境，低功耗的课题尤其突出。”

诉求不只是低功耗

“低功耗服务器市场将是未来服务器市场中增长最快的细分领域，未来的企业级服务器将朝着低功耗的方向发展。”AMD中国区服务器产品经理梁宏伟 表示，“当前客户的需求已经发生转变，大家过去关注的多是概念和单纯的性能指标，现在更加关注的是自身的业务需求和总体拥有成本。” 在处理器整体走向高性能和低功耗的趋势下，单纯考量芯片的功耗和性能指标已经无法获得全面的视角。

“关于低功耗指标的定义，并没有一刀切的标准，用户群更专注的是性能功耗比。对于不同的应用需求，如何实现最佳的能效比是芯片厂商关注的重点。 因此针对市场上的新型选择和需求，我们采用的是多条产品线并举的策略。” 赵萌表示，“例如英特尔E3平台能够满足大多数主流应用的性能需求，同时实现更低的功耗，而Atom平台关注的更多的则是低功耗的诉求。通过不同的产品组 合，能为客户提供全面的解决方案。”

今年英特尔将再次扩大 E3 产品家族的阵容，推出基于 22 纳米制程3-D 三栅极晶体管的全新处理器，它将实现较前一代处理器更高的性能和性能功耗比。年底，英特尔还将推出一款基于Atom微架构的全新服务器处理器(代号为 “Centerton”)。英特尔还于 2011 年 3 月为其路线图新增了一个低功耗微架构产品组合，以更好地支持微型服务器服务广泛的工作负载。

如今，这一产品组合包括三类处理器，功耗从 45 瓦到 15 瓦不等，全部具备服务器级产品特性，其中包括 64 位兼容性、虚拟化技术 以及错误检查和纠正 (ECC) 等。

此外，x86阵营的另一大芯片企业AMD也同样关注低功耗服务器的发展。在AMD的产品组合中，皓龙6000、4000及3000系列处理器也 同时平衡了性能与功耗。“以前的市场是靠频率速度和单线程性能来推动，现在的市场则越来越关注处理的效率和更低的功耗。”据梁宏伟介绍，今年11 月，AMD将发布AMD皓龙6000系列处理器新品“阿布扎比”以及另外两款基于同样技术的新品：AMD皓龙4000系列处理器“首尔”和皓龙3000系 列处理器“德里”，在提升性能的同时继续保持低功耗的优势。

生态环境走向开放

谈到低功耗，不得不提到几乎是低功耗“代名词”的ARM。目前，传统的以生产平板电脑、智能终端处理器芯片为代表的ARM阵营正在将触角延伸到 企业级市场。ARM计划在2012年间推出基于ARMv8架构的处理器，最新的ARMv8架构是首款包含64位指令集的ARM架构，而64位处理技术被视 为实现企业运算与网络基础架构的必备条件，ARMv8架构将满足高端移动、企业级和服务器应用的性能需求。。

为配合ARMv8架构的推出，ARM正在努力确保一个强大的设计生态系统来支持64位指令集。在新架构的支持下，对一系列开源操作系统、应用程 序和第三方工具的初始开发已经在进行中。有消息称，OpenStack开源云操作系统的成员(RackSpace、惠普、Canonical等)正在致力 于构建世界上第一个基于ARM处理器的云平台，旨在打造一个低功耗、功能强大且价格低廉的云平台。目前市场中对于密度和能源效率的需求和兴趣非常高涨，客 户和开发者都迫不及待地想要测试ARM服务器。为了响应客户的需求，HP、Dell等基础架构厂商正在采取步骤建立ARM服务器生态系统。戴尔中国公共事 业部与大企业部服务器高级市场经理俞洋表示：“ARM处理器用于服务器，尤其是支持它的软件生态系统，目前还不够成熟。现在正是由Dell来推动这个生态 系统建立的良机。” ARM通过与合作伙伴们的合作共同加速64位生态系统的开发，ARM服务器正在受到广泛关注，并将接受市场的验证。

ARM挑战x86地位

在企业级服务器市场上，x86的优势在于其通用平台的地位。x86在事实上已经成为了定义企业级数据中心架构通用标准的基本平台，长久以来围绕 x86所建立和形成的软、硬件生态体系已经非常完善。在以Intel和AMD为主导的x86阵营中，其产品线完整面向和覆盖了市场中多样化的架构和应用需 求。“从CPU的研发设计阶段开始，Intel就会进行大量前期的开发测试，比如针对Hadoop软件系统的优化。Intel的优势在于能够最大范围地开 展相关的软硬件测试活动，同时开展大量不同的测试，并且贯穿CPU研发设计的全过程。” 赵萌表示，“正是基于不断的测试经验和客户需求反馈的积累，Intel有能力向市场提供面向各种需求的解决方案。”

然而，在企业级市场，尤其是低功耗领域，x86阵营正在受到来自ARM的冲击。随着市场上陆续出现基于ARM处理器的服务器，以及ARM阵营芯 片厂商在架构和性能方面的改进和提升，ARM迈向企业级计算市场的野心已经昭然若揭。虽然ARM目前仍然处在从32位向64位计算平台演进的过程中，从整 个平台生态系统的角度看与x86阵营的差距还非常明显，平台生态系统的建设和完善仍然任重道远，但是ARM也有自己独到的优势。ARM中国区总裁吴雄昂认 为，这种优势主要体现在两方面：

第一，ARM独特的商业模式意味着其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。例如在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。同样，对于下游的厂商来说，选择ARM也意味着更多的选择性和更高的可控度。

第二，ARM在移动计算领域的传统优势，比如功耗、兼容性等可以完整地从32位平台移植到64位上。目前基于移动终端的应用，无论是面向消费者还是企业级都已经成为了整个产业公认的核心趋势，这也正是ARM的核心优势所在。

x86阵营未雨绸缪

早在2009年，英特尔就在业界率先提出了“微型服务器”的概念。处理器的节能设计也要满足数据中心节能的整体需要，单纯依靠处理器本身的节能 未必能做到服务器的整体节能。 赵萌认为，“低功耗是服务器细分市场中最重要也是目前最受关注的特性。英特尔将把至强平台上的技术下移，贯穿到低功耗处理器的相关方案中。这其中包括节点 管理技术、虚拟化技术，通过全方位的整合，为微服务器市场的发展提供支持。”

年初，AMD以3.34亿美元收购低功耗服务器厂商SeaMicro，梁宏伟表示，AMD收购SeaMicro旨在加速推进低功耗服务器的相关 战略，借势行业的增长点进一步在云计算领域发力。对SeaMicro的战略投资将帮助AMD 获得业界最好的服务器知识产权，从而加速在该领域的业务布局，以积极应对来自ARM的挑战。

从用户选择的角度看，包括从软件到硬件的解决方案总体价值，以及整个生态系统的完善和成熟度仍然是非常重要的因素。虽然ARM已经将触角伸向了 企业级计算市场，但是目前的应用还多存在于相关硬件厂商开放性的测试平台上或者一些开源的云操作系统项目中，尚没有看到客户实际部署的案例。目前大部分应 用都是为x86架构而编写的， ARM服务器目前还缺乏ISV的支持，对软件和应用的支持还很有限。想说服用户向ARM服务器进行迁移并不是件容易的事，还需要一个艰苦的研发和测试过 程。可以预见的是，随着ARM的加入，未来的企业级计算市场将呈现更加多样化的发展趋势，市场竞争格局也将更加激烈，更加扑朔迷离。

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服务器厂商“拥抱”ARM

市场中的主流服务器厂商已经有采用ARM处理器的产品投入实验。

HP推出的低能耗服务器系统原本由芯片测试技术公司Calxeda发起，Calxeda主要设计ARM架构服务器芯片，HP将此项目叫作“Project Moonshot”。

HP称，Calxeda技术会成为服务器开发平台Redstone的一部分。最初，该系统可以在一个机柜内安装超过2800台服务器，而一般来 说，同样大小的机柜只能装备数十台传统服务器。年初，HP宣布将在第二季度建立一个实验室，用于指定的客户测试其第一批应用ARM处理器的低耗能服务器产 品。早期的客户将主要是对于低耗能概念的验证，接触到的是惠普Redstone新平台下低耗能系列服务器产品。

从2010年开始，Dell开始在内部测试ARM服务器，以回应市场对于密度和能源效率的需求。Dell认为ARM基础架构适用于Web前端和 Hadoop环境，单位美元和单位瓦特的性能是关键。ARM服务器生态环境还在发展之中，很大程度上适用于开源、非产品化的版本，现在关注的重点在于支持 生态系统的发展。Dell已经设计了相关项目，通过提供轻量化、高性能的种子单元以及简单易行的远程访问开发集群，支持现在的市场现状。

Dell“Copper”ARM服务器种子机项目将支持软件开发，并通过世界范围内的一小部分客户验证，这些客户既包括大规模集群产业的领导 者，也包括聚焦于Web环境的小客户。目前，Dell的“Copper”ARM服务器还未大规模供货，Dell将继续帮助推进整个生态系统的开发，并在合 适的时间向市场大规模供应ARM服务器。