ARM楔入數(shù)據(jù)中心

趙艷秋

“不快那么多，只快一點(diǎn)點(diǎn)?！卑俣仁紫萍軜?gòu)師林仕鼎在微博中說。

他所說的“快一點(diǎn)點(diǎn)”的事，是今年1月百度南京數(shù)據(jù)中心開始商用ARM存儲(chǔ)服務(wù)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(gè)探討數(shù)據(jù)中心新架構(gòu)的大會(huì)上，也首次在公開場(chǎng)合談?wù)揂RM。顯然，百度快了一點(diǎn)點(diǎn)。

為百度提供這個(gè)ARM存儲(chǔ)服務(wù)器芯片的Marvell公司，目前正積極尋找可以復(fù)制百度案例的市場(chǎng)機(jī)會(huì)。知情人士說，淘寶正在測(cè)試ARM存儲(chǔ)服務(wù)器。

做手機(jī)、平板電腦業(yè)務(wù)的ARM軍團(tuán)，正在數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)蕩起一圈圈漣漪。

互聯(lián)網(wǎng)公司推動(dòng)的變革

數(shù)據(jù)中心為什么要嘗試ARM？

“根本動(dòng)力來自新業(yè)務(wù)的推動(dòng)?！盇RM服務(wù)器與企業(yè)應(yīng)用市場(chǎng)部經(jīng)理邵巍說。她以“冷存儲(chǔ)”為例，新興互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用如社交網(wǎng)站，正遇到一個(gè)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(huì)再去查看它們了?？筛鶕?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(fèi)大量金錢存儲(chǔ)管理這些照片。像騰訊，一年在這種服務(wù)器上的花費(fèi)就在上億元。由此，互聯(lián)網(wǎng)巨頭們引發(fā)出一個(gè)新構(gòu)想，對(duì)這些照片進(jìn)行“冷存儲(chǔ)”，就是建設(shè)一個(gè)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(chǔ)和訪問速度。

Marvell全球副總裁、大中華區(qū)總經(jīng)理張暉也觀察到，云計(jì)算、大數(shù)據(jù)時(shí)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(jí)業(yè)務(wù)像股票交易，對(duì)運(yùn)算性能的要求極高，在這些業(yè)務(wù)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(yùn)營業(yè)務(wù)。當(dāng)運(yùn)行壓力加大時(shí)，數(shù)據(jù)中心一般采用一種Scale up，即縱向擴(kuò)容方式，使用“大個(gè)子”CPU、“大個(gè)子”存儲(chǔ)以及大型服務(wù)器，來解決運(yùn)行壓力。

但自從云計(jì)算、大數(shù)據(jù)時(shí)代到來以后，用戶習(xí)慣把不同數(shù)據(jù)都“丟”到數(shù)據(jù)中心來，他們會(huì)時(shí)不時(shí)地使用各種移動(dòng)互聯(lián)設(shè)備訪問數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)變得不規(guī)則，業(yè)務(wù)瞬息萬變，很多業(yè)務(wù)對(duì)運(yùn)算的要求也沒那么高了，例如僅僅處理一個(gè)個(gè)訪問請(qǐng)求。于是，數(shù)據(jù)中心有了一種Scale out擴(kuò)展方式，即橫向擴(kuò)容，由不同“小個(gè)子”芯片處理不同需求，系統(tǒng)也成了開源的?！癆RM在這方面存在不小的機(jī)會(huì)”。

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

就像Facebook硬件設(shè)計(jì)及供應(yīng)鏈副總裁Frank Frankovsky說的那樣，現(xiàn)在，他們關(guān)注和提升數(shù)據(jù)中心在每美元、每瓦之下產(chǎn)生的利潤——這代表了大部分互聯(lián)網(wǎng)公司的方向。當(dāng)數(shù)據(jù)中心變成了一種生產(chǎn)工具后，其他很多因素，如耗電、成本、運(yùn)營費(fèi)用，不再是單純的計(jì)算型服務(wù)器所能滿足的。

百度下決心使用新架構(gòu)的動(dòng)力也基于此——林仕鼎介紹，新的存儲(chǔ)服務(wù)器功耗降低50%，存儲(chǔ)密度提升75%，成本降低25%。

百度對(duì)這樣的結(jié)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(huì)把百度案例復(fù)制到其他客戶，現(xiàn)在關(guān)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(yīng)用軟件一般是開源的，應(yīng)用模式更適合Scale out擴(kuò)容方式。

當(dāng)互聯(lián)網(wǎng)公司開始行動(dòng)后，產(chǎn)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(wù)器生意的戴爾在全球第一個(gè)嘗試開發(fā)ARM服務(wù)器，該服務(wù)器代號(hào)Copper。這是一款功能比較綜合的服務(wù)器，目前還在測(cè)試中。戴爾稱，到2016年，20%的服務(wù)器將由一個(gè)“與你手機(jī)中沒什么不同的芯片驅(qū)動(dòng)”。

惠普也在研發(fā)適應(yīng)新數(shù)據(jù)中心需求的服務(wù)器Moonshot?！癕oonshot服務(wù)器將是高密度、低功耗的革新產(chǎn)品。它將提供盡可能多的處理器種類。除了英特爾，還會(huì)有AMD；除了x86，還會(huì)有ARM和DSP；合作伙伴包括英特爾、AMD、德州儀器、AppliedMicro以及Calxeda?！被萜展I(yè)標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)器中國總經(jīng)理蕭建生說。

今年3月底，Marvell和ARM剛剛在北京舉辦了一場(chǎng)ARM服務(wù)器研討會(huì)。“會(huì)議規(guī)模有五六十人，來的有互聯(lián)網(wǎng)公司、三大電信運(yùn)營商、服務(wù)器制造商、軟件企業(yè)甚至銀行客戶?！眳⑴c這次研討會(huì)的一位服務(wù)器企業(yè)人士說。會(huì)場(chǎng)上擺放了一臺(tái)ARM存儲(chǔ)服務(wù)器樣機(jī)，這臺(tái)樣機(jī)與在百度南京數(shù)據(jù)中心商用的ARM存儲(chǔ)服務(wù)器是一樣的?！按蠹覈谶@臺(tái)服務(wù)器旁討論得非常熱烈?！边@位人士說，“會(huì)一結(jié)束，這臺(tái)樣機(jī)就被一家服務(wù)器制造商抱走了。”

在這次研討會(huì)上，大家最關(guān)注的問題之一是64位ARM服務(wù)器什么時(shí)候在數(shù)據(jù)中心商用？對(duì)此，ARM的回復(fù)是2014年底。

可怕的ARM模式

ARM的商業(yè)模式很獨(dú)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(dú)特的專有技術(shù)和ARM核心結(jié)合起來，做出不同芯片，扎根于不同市場(chǎng)。這些年，ARM被合作伙伴“帶入”手機(jī)、平板電腦、數(shù)字電視、機(jī)頂盒、工業(yè)控制、移動(dòng)醫(yī)療、導(dǎo)航等多個(gè)市場(chǎng)。這有點(diǎn)像螞蟻雄兵。

據(jù)說，ARM考慮服務(wù)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(wù)，這是一個(gè)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(wù)器，把ARM自己的網(wǎng)站放在上面試運(yùn)營，自此踏入這個(gè)新市場(chǎng)，組建團(tuán)隊(duì)、規(guī)劃產(chǎn)品。

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

在百度項(xiàng)目中，ARM介入了存儲(chǔ)服務(wù)器領(lǐng)域?！鞍俣葹槭裁磿?huì)選用Marvell芯片，因?yàn)镸arvell在存儲(chǔ)技術(shù)上有優(yōu)勢(shì)?！币晃豢吹竭^百度存儲(chǔ)服務(wù)器的人士說。存儲(chǔ)的一個(gè)核心技術(shù)是讀寫時(shí)的糾錯(cuò)算法，“這是很多博士十幾年的累計(jì)”，Marvell在這方面是業(yè)界第一。

在高端交換機(jī)市場(chǎng)，去年一些芯片公司授權(quán)了64位ARM核，也有意轉(zhuǎn)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(chǎn)品中國區(qū)業(yè)務(wù)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(hào)處理器（DSP）方面無人能及，他們利用自己的DSP結(jié)合ARM做出了一種芯片，適合視頻網(wǎng)站的搜索服務(wù)器。

“我們估計(jì)采用德州儀器芯片的服務(wù)器將會(huì)主打廣電市場(chǎng)，因?yàn)榈轮輧x器在這個(gè)市場(chǎng)的根基比較深?！币晃粩?shù)據(jù)中心人士說。

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

“你會(huì)看到市場(chǎng)上有不同的芯片出來，它們關(guān)注和擅長的領(lǐng)域是不一樣的。用戶很容易選擇一個(gè)既不貴又很完美的產(chǎn)品?！盇RM邵巍說。

當(dāng)然，要開拓?cái)?shù)據(jù)中心市場(chǎng)，一個(gè)關(guān)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(dòng)基于ARM架構(gòu)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(nèi)部把這個(gè)組織戲稱為“腿”，希望這條腿能支撐起ARM服務(wù)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(dǎo)體，這也是中國國內(nèi)最大的半導(dǎo)體公司。ARM中國區(qū)總裁吳雄昂說，他們希望邀請(qǐng)到更多國內(nèi)的合作伙伴，加入到這個(gè)軟件生態(tài)體系中。

軟件生態(tài)系統(tǒng)通常分三個(gè)層次：操作系統(tǒng)、工具鏈和上層應(yīng)用。ARM邵巍說，他們從最基礎(chǔ)的操作系統(tǒng)和工具鏈開始，一點(diǎn)點(diǎn)往前推進(jìn)到應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)的GCC合作；在數(shù)據(jù)庫方面，2011年底，Oracle宣布C2JIT對(duì)ARM支持，這是一個(gè)風(fēng)向標(biāo)。

而面對(duì)過去多年架構(gòu)在X86平臺(tái)上的大量應(yīng)用，邵巍承認(rèn)，這確實(shí)存在一個(gè)規(guī)模問題，需要時(shí)間。

艾默生網(wǎng)絡(luò)能源的劉海峰說：“我們這些做服務(wù)器設(shè)備的，都是懂設(shè)備、懂網(wǎng)絡(luò)的。ARM過去一直做消費(fèi)電子，讓ARM工程師來做網(wǎng)絡(luò)會(huì)很難。同樣，讓我們這群人去做消費(fèi)電子，估計(jì)也不靈?！焙芏鄰?fù)雜的軟件是不能直接通過工具自動(dòng)編譯轉(zhuǎn)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(wù)器的企業(yè)，自己需要強(qiáng)大的軟件開發(fā)能力。

“百度技術(shù)強(qiáng)就強(qiáng)在這里?！盡arvell張暉說，“應(yīng)用軟件都是他們自己開發(fā)的?！卑俣攘质硕榻B，他們的軟件開發(fā)前前后后用了半年時(shí)間。

不過，在生態(tài)系統(tǒng)完善上，ARM商業(yè)模式的優(yōu)勢(shì)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(wù)器生態(tài)系統(tǒng)。他們推出一個(gè)舉措，任何從事ARM服務(wù)器軟件開發(fā)的企業(yè)都可以考慮通過遠(yuǎn)程方式在其Copper服務(wù)器上進(jìn)行測(cè)試。

英特爾的反擊

“進(jìn)去了就要堅(jiān)持住”。

一位曾在AMD公司與英特爾打過多年?duì)帄Z戰(zhàn)，現(xiàn)在又在拓展數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)的資深人士說?！按蠹乙龊脺?zhǔn)備，英特爾會(huì)報(bào)復(fù)，而且會(huì)報(bào)復(fù)得很猛烈”。

應(yīng)對(duì)ARM的介入，英特爾的反應(yīng)速度很快。去年12月，英特爾推出了狙擊ARM“小個(gè)子”芯片、功耗為6 瓦的英特爾凌動(dòng)處理器?；萜赵诮衲?月首個(gè)高密度、低功耗的商用服務(wù)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(jīng)理柏安娜女士稱，幾年前，他們就意識(shí)到市場(chǎng)對(duì)高密度、高能效比服務(wù)器的需求，開始研發(fā)部署。

在今年英特爾信息技術(shù)峰會(huì)上，當(dāng)和記者談及ARM進(jìn)入數(shù)據(jù)中心問題時(shí)，柏安娜先強(qiáng)調(diào)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(yīng)用都是基于英特爾架構(gòu)的；在商業(yè)應(yīng)用中，大概有上百萬的應(yīng)用都已經(jīng)在英特爾架構(gòu)上了。所以，我們比ARM架構(gòu)具有的一個(gè)很重要優(yōu)勢(shì)——就是軟件兼容性?！?/p>

同時(shí)，柏安娜也提及64位計(jì)算、虛擬化技術(shù)以及自動(dòng)糾錯(cuò)，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(nèi)人士說，這是“一場(chǎng)時(shí)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(tái)，代號(hào)為“Avoton”，將采用22 納米工藝制造，基于它的首臺(tái)服務(wù)器系統(tǒng)有望于 2013 年下半年推出。

ARM陣營在攻克64位產(chǎn)品，如果ARM 64位產(chǎn)品推出，將對(duì)其開拓?cái)?shù)據(jù)中心市場(chǎng)增添競(jìng)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(duì)記者說，他們計(jì)劃在2014年推出基于ARM的皓龍（Opteron）處理器。而ARM稱，其64位產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)鏈成熟時(shí)間約在2014年底。

產(chǎn)品推出的速度和性價(jià)比，有可能決定市場(chǎng)的取舍和走向。

現(xiàn)在，產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)都面臨選擇。

在國內(nèi)互聯(lián)網(wǎng)巨頭中，對(duì)于新數(shù)據(jù)中心架構(gòu)，大家的態(tài)度和步伐并不相同。面對(duì)市場(chǎng)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(gòu)和應(yīng)用的情況下謹(jǐn)慎評(píng)估。

國內(nèi)設(shè)備供應(yīng)商也在思考。“我們看到過百度的ARM存儲(chǔ)服務(wù)器，它的高密度和低功耗確實(shí)是我們產(chǎn)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(chǔ)服務(wù)器的企業(yè)人士說，“每個(gè)硬件廠商都有它的根基，我們是做英特爾起家的，我們?cè)趹?zhàn)略上未來會(huì)以英特爾為主，但我們也在關(guān)注研究ARM的舉動(dòng)?！?/p>

2011年加入ARM的邵巍，剛開始負(fù)責(zé)的是企業(yè)應(yīng)用，今年初，她從企業(yè)部門橫跨到數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)。她說，從長期預(yù)測(cè)來說，數(shù)據(jù)中心服務(wù)器的用量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過企業(yè)服務(wù)器用量，中小企業(yè)最安全、最省事、最便捷的運(yùn)營就是一切上云，而ARM關(guān)注的就是這批新興的云服務(wù)數(shù)據(jù)中心?！拔磥?，我相信我的主要力量是在服務(wù)器這邊，因?yàn)檫@是一個(gè)更大、更重要的市場(chǎng)”。

Marvell張暉說，ARM在服務(wù)器市場(chǎng)最近幾年會(huì)有突破?！白罱踔劣锌蛻魜碚椅覀?，想把手機(jī)上類似憤怒小鳥的游戲放在服務(wù)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?yàn)楫吘宫F(xiàn)在手機(jī)的大部分應(yīng)用都基于ARM。因?yàn)槭謾C(jī)終端的驅(qū)動(dòng)，數(shù)據(jù)中心會(huì)有這個(gè)發(fā)展趨勢(shì)”。

AMD全球副總裁John Williams說，ARM和x86將在服務(wù)器市場(chǎng)共存。運(yùn)行傳統(tǒng)IT業(yè)務(wù)的X86軟件擁有一個(gè)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(yīng)用上則有不小機(jī)遇。

面對(duì)ARM的競(jìng)爭，英特爾柏安娜打了個(gè)手勢(shì)說：“你也知道，我們的策略就是讓我們要在所有負(fù)載下都有相應(yīng)的產(chǎn)品?！?/p>

“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(dǎo)體的密度和性能只能增長25倍，這中間有40倍的鴻溝?！钡轮輧x器程曉偉對(duì)記者說，“我對(duì)服務(wù)器市場(chǎng)充滿興趣，因?yàn)橛泻芏嗖淮_定的事，這就是魅力之所在?！?/p>