ARM芯片進(jìn)軍數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)的困境和突圍

隨著AMD首款64位ARM服務(wù)器處理器的臨近，ARM將為數(shù)據(jù)中心帶來(lái)全新的輕量化應(yīng)用體驗(yàn)。移動(dòng)互聯(lián)技術(shù)、云計(jì)算快速發(fā)展，負(fù)載變得越來(lái)越復(fù)雜，PC、筆記本、平板、智能手機(jī)等各式各樣的終端設(shè)備每天都在產(chǎn)生著大量的不同類型的數(shù)據(jù)。隨之而來(lái)的是幾乎所有的這些數(shù)據(jù)都要進(jìn)入數(shù)據(jù)中心，這給數(shù)據(jù)中心的響應(yīng)能力、空間、能耗帶來(lái)前所未有的挑戰(zhàn)。

實(shí)際上這些負(fù)載并不復(fù)雜，比如Web、搜索、大數(shù)據(jù)分析等，但如果大量的輕負(fù)載并發(fā)，數(shù)據(jù)中心所需要處理的負(fù)載就非常驚人了。于是，大數(shù)據(jù)時(shí)代的數(shù)據(jù)中心在尋求一種能夠以較低的功耗有效處理大量并行化、輕量化負(fù)載的方法，而ARM處理器所具備的的多核心、高并行、低功耗的特性正好滿足了數(shù)據(jù)中心的這種新需求。

自2010年起，ARM將進(jìn)入數(shù)據(jù)中心的消息就沒(méi)停止過(guò)。隨著Google、Facebook等大型互聯(lián)網(wǎng)廠商開始定制ARM服務(wù)器、AppliedMicro等廠商開始ARM服務(wù)器芯片的研發(fā)、戴爾和惠普等服務(wù)器制造商開始測(cè)試ARM服務(wù)器，讓ARM進(jìn)軍數(shù)據(jù)中心的路線逐漸清晰起來(lái)。2012年10月，AMD布將在2014年推出64位ARM服務(wù)器芯片。

32位ARM芯片的困境

目前來(lái)看，ARM在數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用還存在一些障礙。首先，目前ARM還僅基于32位架構(gòu)，但如今大多數(shù)服務(wù)器應(yīng)用都已經(jīng)轉(zhuǎn)向64位，比如Hadoop，32位ARM已經(jīng)落后于時(shí)代。ARM缺乏軟件廠商支持，盡管ARM已經(jīng)支持Linux系統(tǒng)，但支持的應(yīng)用軟件有限。ARM還缺乏優(yōu)秀的內(nèi)存控制器和緩存一致性功能，性能也偏低，還難于應(yīng)對(duì)主流服務(wù)器應(yīng)用。

AMD推出64位的ARM處理器則是從架構(gòu)上突破ARM在數(shù)據(jù)中心應(yīng)用的阻力。進(jìn)入到2014年，AMD就推出了代號(hào)西雅圖的OpteronA1100處理器，成為全球首家提供64位ARM服務(wù)器處理器的公司。西雅圖基于64位ARMCortex-A57架構(gòu)，采用SoC單芯片設(shè)計(jì)，具有四個(gè)或八個(gè)核心，頻率超過(guò)2GHz，制造工藝28nm，規(guī)格上已經(jīng)全面領(lǐng)先當(dāng)前的32位ARM芯片。

AMD的ARM處理器并不僅僅是將32位架構(gòu)升級(jí)到了64位，而是全面進(jìn)行了升級(jí)。在緩存方面，西雅圖每?jī)蓚€(gè)核心共享1MBL2緩存，最大4MB。所有核心共享8MBL3緩存。內(nèi)存方面有著巨大創(chuàng)新，集成了能夠支持DDR3/DDR4的內(nèi)存控制器，也就是說(shuō)，未來(lái)AMDARM將支持DDR4內(nèi)存，這是一個(gè)顯著的進(jìn)步。內(nèi)存容量最大支持128GB，平均每核心16GB，使得AMDARM為虛擬化應(yīng)用做好了準(zhǔn)備。

其他特性還包括西雅圖集成了服務(wù)器Caliber加密與壓縮協(xié)處理器、集成PCI-E3.0總線控制器，可支持1個(gè)x8或者兩個(gè)x4接口;集成SATA6G控制器，最多支持8個(gè)接口;此外集成了10Gb以太網(wǎng)接口。

ARM的生態(tài)圈建設(shè)

當(dāng)然，僅僅有芯片是不夠的，相比x86服務(wù)器，ARM還缺乏共同的、廣泛的軟件生態(tài)系統(tǒng)。

為了推動(dòng)ARM軟件生態(tài)系統(tǒng)的建立，AMD積極聯(lián)合合作伙伴，推出了針對(duì)64位ARM服務(wù)器CPU設(shè)計(jì)的全面開發(fā)平臺(tái)，其中包括Micro-ATX封裝的評(píng)估板與綜合軟件套裝，如標(biāo)準(zhǔn)UEFI啟動(dòng)環(huán)境、基于Fedora的Linux環(huán)境、標(biāo)準(zhǔn)LinuxGNU工具鏈、平臺(tái)設(shè)備驅(qū)動(dòng)器、Apache網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、MySQL引擎以及PHP腳本語(yǔ)言，能夠在64位ARM環(huán)境下工作的Java7和Java8版本等。

完善的開發(fā)工具能讓用戶更加容易開發(fā)基于AMDARM的應(yīng)用，這將大大拓寬AMDARM服務(wù)器的應(yīng)用領(lǐng)域。為了進(jìn)一步完善ARM的軟件生態(tài)系統(tǒng)，AMD加入了非盈利組織Linaro，這個(gè)組織的成員包括ARM、AMD和多家軟件公司，每一個(gè)成員公司要向Linaro分享工程師的資源。自2012年下半年起，AMD已經(jīng)貢獻(xiàn)了200名工程師參與ARM軟件的開發(fā)，大力推動(dòng)ARM生態(tài)系統(tǒng)的建立。

此外，AMD還是SBSA規(guī)范（ServerBaseSystemArchitecture）最早的創(chuàng)始成員之一，SBSA是為了解決ARM架構(gòu)服務(wù)器軟硬件標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一問(wèn)題，由ARM、AMD、戴爾、HP等硬件公司，以及Canonical、Citrix、Linaro、微軟、RedHat、SUSE等軟件公司和組織所發(fā)起的基礎(chǔ)架構(gòu)規(guī)范，這個(gè)規(guī)范的問(wèn)世讓ARM服務(wù)器開發(fā)過(guò)程更簡(jiǎn)單，加速了ARM服務(wù)器從芯片、軟件到終端產(chǎn)品的部署過(guò)程，也使得操作系統(tǒng)廠商和ISV能更容易的推出ARM服務(wù)器解決方案。

SBSA標(biāo)準(zhǔn)的推出將有助于ARM生態(tài)圈的完善，我們看到參與制定的廠商涵蓋了服務(wù)器軟硬件廠商，這對(duì)于ARM生態(tài)系統(tǒng)的建設(shè)是個(gè)利好消息。SBSA規(guī)范的目的在于為ARMSoC定義基本需求，有助于第三方廠商設(shè)計(jì)并制造基于ARM處理器的服務(wù)器產(chǎn)品。SBSA還規(guī)定了ARM服務(wù)器之間用于平衡工作負(fù)載的端口及其他基礎(chǔ)接口。

微軟參與ARM服務(wù)器架構(gòu)的制定更是具有別樣的意義，這樣有助于現(xiàn)有服務(wù)器平臺(tái)應(yīng)用從傳統(tǒng)的x86架構(gòu)遷移到ARM平臺(tái)上。ARM的標(biāo)準(zhǔn)化制定也有助于ARM服務(wù)器的部署效率，因?yàn)榇钶dARM芯片的微服務(wù)器通常是成千上萬(wàn)高密度部署，標(biāo)準(zhǔn)化有助于提升ARM服務(wù)器的可管理性。

AMDARM觀察

2013年ARM處理器發(fā)貨量達(dá)到了80億顆，x86處理器是1300萬(wàn)顆，ARM服務(wù)器處理器極具市場(chǎng)潛力。正因如此，ARM服務(wù)器處理器市場(chǎng)贏得了多家廠商的青睞，AppliedMicro等廠商同樣在緊鑼密鼓的準(zhǔn)備著64位ARM處理器的上市，互聯(lián)網(wǎng)巨擘谷歌也宣稱將自行設(shè)計(jì)ARM服務(wù)器芯片，三星也準(zhǔn)備進(jìn)入該市場(chǎng)分一杯羹。

2012年，AMD收購(gòu)低功耗服務(wù)器廠商SeaMicro，所獲得的Freedom互聯(lián)架構(gòu)也為AMD增添了優(yōu)勝砝碼。Freedom互聯(lián)架構(gòu)能夠在集群中連接計(jì)算、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)，使得每個(gè)機(jī)架能超過(guò)1000個(gè)核心、數(shù)TB的內(nèi)存、每插槽超過(guò)10Gb/s帶寬、并實(shí)現(xiàn)PB級(jí)的存儲(chǔ)容量，該架構(gòu)能顯著提升ARM服務(wù)器的效率，這也是其他ARM廠商所不具備的。

在生態(tài)系統(tǒng)方面，AMD及時(shí)推出了ARM服務(wù)器處理器配套的評(píng)估板和完善的開發(fā)工具，并積極參與ARM服務(wù)器規(guī)范的制定，這有助于讓AMD更快速的推動(dòng)將ARM服務(wù)器的應(yīng)用落地，同時(shí)為推動(dòng)整個(gè)ARM服務(wù)器生態(tài)圈的建立起到積極作用。此外，AMD有著廣泛的客戶和合作伙伴基礎(chǔ)，包括云服務(wù)器提供商、互聯(lián)網(wǎng)公司、電信、金融、政府等，有助于和AMD在ARM服務(wù)器方面的進(jìn)一步合作。

除此之外，AMD近年來(lái)開始向SoC廠商轉(zhuǎn)型，未來(lái)AMD傳統(tǒng)的芯片業(yè)務(wù)將僅占50%，而剩下的50%將來(lái)自于包括嵌入式、高密度服務(wù)器和半定制化產(chǎn)品，而ARM處理器則是AMD轉(zhuǎn)型策略中的重要一環(huán)，AMD透露，其ARM服務(wù)器芯片有著長(zhǎng)期的路線圖。對(duì)于用戶來(lái)說(shuō)，AMD對(duì)ARM有著長(zhǎng)期的規(guī)劃并寄予厚望，更能贏得用戶的信心和認(rèn)可。

種種跡象顯示，AMD在ARM數(shù)據(jù)中心化方面的優(yōu)勢(shì)是明顯的，所以我們對(duì)于今年ARM生態(tài)圈的建設(shè)還是充滿期待的。不過(guò)這并不代表ARM陣營(yíng)沒(méi)有阻力，英特爾公司已經(jīng)開發(fā)了一個(gè)用于服務(wù)器的基于Atom的平臺(tái)，并于去年發(fā)布了采用22納米工藝的C2000Avoton系列產(chǎn)品。英特爾稱基于新Silvermont的微架構(gòu)技術(shù)在功效和性能等方面均已達(dá)到或超過(guò)了ARM系統(tǒng)級(jí)芯片。此外，該公司將于今年晚些時(shí)候推出下一代Atom服務(wù)器的SoC系統(tǒng)級(jí)芯片，采用14納米工藝的Denverton。

綜上所述，ARM進(jìn)軍數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)的道路是曲折的，多樣化的數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)給用戶帶來(lái)的是多樣化的選擇。