为何选择ARM服务器？又为何现在选择？

ZDNet至顶网服务器频道 05月12日 编译： 智能手机与平板设备没有早一些普及不能不说是一种遗憾，更遗憾的是64位处理器与内存寻址机制没有借这股浪潮早些融入我们的生活。如果这些消费级设备（当然，如今它们在业务环境下同样扮演着不可或缺的重要角色）能够早点采用上述电路设计，那么作为ARM阵营成员的芯片制造商们可能会提前将服务器级芯片引入这一领域、从而为数据中心带来更多行之有效的X86架构替代机制。

然而设想终究只是设想，这一切最终只能成为先有鸡还是先有蛋的论证死循环。不过由此引发的探讨并非毫无意义，近日由ARM公司在德克萨斯州奥斯汀市举办的ARM技术日大会就将其作为一大重要议题。ARM服务器从业者们亲临现场，在交流中深入讨论这家新兴芯片巨头以授权形式提供的技术方案;此外，多家供应商还拿出自己打造出的硬件与软件产品，用于展示ARM服务器生态系统的下一步发展前景。

说到这里，我们不妨对IBM这位业界前辈进行一番回顾。IBM PC方案最初诞生于1981年，随后其经过了十五年的发展演变才真正转化为服务器处理器——也就是Pentium Pro——并走向市场。在此之后的十年当中，市场经历了一系列变迁与激荡，最终X86架构以无可匹敌的普及率与营收总值在系统领域取得了统治地位。之所以整个过程如此漫长，主要是由于处理器的设计工作是世界上难度最高、复杂性最强的任务之一，而针对任何一款新型处理器创建与其服务器工作负载相匹配的软件生态系统则需要数不清的编程人员通力协作方能完成。有鉴于此，当初除了ARM服务器芯片新兴企业Calxeda之外、没人愿意在这方面率先作出尝试。这家年轻的公司非常明智地在设计方案中将服务器与交换机功能整合在同一块芯片上，然而单是这项工程就已经耗尽了他们通过风投筹得的全部资金储备，因而根本无力进一步迈向64位架构并建立与之相匹配的软件生态系统。但众多技术从业企业也不甘落后，理由很简单——如果让英特尔抓住几年空白期、把自己的芯片工程师队伍与制造设施引入其中，那么任何一家厂商都不可能再动摇其优势地位。

换句话来说，我们终于迎来了第二次超越英特尔的机会。

即使没能实现64位ARM芯片的批量化出货，市场仍然从ARM公司手中得到了自己需要的解决方案、另有多家合作厂商正在全力研发ARM服务器芯片设计方案：英特尔迫于压力已经不得不拓宽自身芯片涵盖范围，通过为大规模买家提供定制化产品、进一步细化芯片产品的性能分级、价格设置以及功耗水平等方式力保固有优势。当然，英特尔在二十年前也扮演过如今ARM的角色——当时他们利用自己的Pentium Pro（前期）与至强处理器（后期）同RISC与CISC展开了激烈的较量。可以说，只要有机会可资利用、企业用户就绝对不会将其放过。我们可以看看谷歌与Amazon Web Services的选择，双方都付出消息称正在设计属于自己的ARM服务器芯片。谷歌方面还参与到IBM发起的OpenPower基金会当中，希望能够借此弄清楚蓝色巨人的Power8处理器到底有多少潜力可挖。

尽管形势一片大好，但ARM阵营真正的目的在于冲破X86架构在数据中心领域的主导地位。在过去二十年中，英特尔已经成功改写了服务器方案的性价比机制，如今又开始将触角伸出存储与交换业务领域;不过接下来要列举的几项重点值得大家认真考量，毕竟如今ARM已经在以与当年同样的方式向X86发起挑战。

首先，ARM硬件与软件生态系统相当庞大，小至袖珍传感器、大至服务器设备则有涉猎;我们有理由认为ARM将逐步由现有市场区划一步步迈向数据中心领域，正如英特尔正尝试向智能手机、平板设备以及其它原本由ARM支配的领域进军一样。随着越来越多超大规模Web应用程序供应商开始打造自己的技术堆栈，加上公有云产品逐渐推出更多服务以及运行Windows、Linux以及Unix实例的原始基础设施的出现，服务器实施方案当中的相当一部分（更重要的是，随着全世界向云环境进发的脚步日益加快，这部分服务器方案所占比例也在逐年增长）都将有能力与专门针对此类负载的ARM服务器芯片相对接。甚至连微软公司都加入到了开放计算项目中来、将其源自Azure云的极简式服务器设计公开共享，同时也与ARM公司建立合作关系、旨在立足于ARM服务器芯片开发硬件及操作系统标准。微软可能会在初期尝试将Windows Server与ARM架构相结合，而后再逐步推出商业化产品。虽然微软并没有明确作出将Windows Server迁移至ARM芯片上的承诺，但由于Windows系统在全球服务器系统总体营收当中占据约半数份额、其出货量所占比例甚至还要更高，让ARM具备运行Windows与Linux两大主流系统的能力将使这类RISC处理器真正成为有能力在数据中心环境内取代X86的重要备选方案。

目前最让人感到不解   的问题是：为什么选择ARM服务器？又为什么选择当前这一时机？ARM公司服务器项目主管Jeff Underhill就这两个问题给出了他的解答。

“人们正在以我们前所未见的庞大规模处理事务，”Underhill解释道。“他们同时也在尽可能对整体持有成本作出优化。”

这一观点可谓合情合理，因为从超大规模数据中心运营商的角度出发，资本主要由软件供应、原始计算即服务体系以及IT基础设施这几天大部分构成。在大多数情况下这些服务是免费的，厂商可以通过广告业务或者其它数据服务为自身带来营收。（从某种意义上讲，与网络使用者的对接本身就是一种产品。在这些情况下，IT基础设施的作用在于将使用者吸引过来并加以汇聚。）因此除了IT基础设施、占地空间、能源消耗以及冷却系统之外，花在其它任何方面的开支都是一种不必要的浪费。在其它行业中，我们估计IT支出在总体营收中所占的比例应该只有2%到5%，但对于超大规模企业以及公有云供应商来说，这部分开销的比例则要高得多得多。因此这里我们讨论的持有成本其实相当巨大。Facebook曾经明确作出说明，称通过自主设计数据中心与系统方案、其在过去两年中成功节约了高达12亿美元的运营成本。

此外，由超大规模企业所使用的应用程序在类型上正在逐渐向ARM架构靠拢。很多现代数据存储及分析应用程序已经不再受到CPU类型的约束——也就是说，能否运行在速度极高的单一线程或者核心上、是否拥有庞大的内存或者I/O带宽都已经不再重要。这些新型工作负载涵盖范围相当广，从内存缓存软件到分布式Web服务器、到关系型数据库集群再到Hadoop乃至其它数据分析方案、甚至一系列NoSQL数据保存方案皆被包含其中，它们都能够很好地同ARM处理器进行协作，Underhill指出。事实上，其中大部分软件都属于开源项目，也就是说能够由X86芯片移植到ARM处理器之上;最重要的是，开源意味着大家不一定要等等软件供应商来完成这些移植工作——自己动手或者依靠社区贡献都是可行的。