颠覆传统 微服务器剑指数据中心

服务器已变得枯燥乏味。它们就好比是IT行业的家庭轿车：这款产品在稳步改进，但很少给人以灵感，缺少重大创新。自从x86系统变得足够好，统治了市场的半壁江山(不过完全可以肯定的是，x86系统只占有30%的份额;非x86系统完全进入了大多数企业眼里的小众领域)，服务器行业现在酷似PC市场。大家都坐上了英特尔这个旋转木马，等待下一款处理器的发布;他们都竞相让自己的产品与众不同，而且有利可图。不过随着后续的几代处理器为原本常常未得到充分利用的系统添加越来越强大的处理能力，随着芯片变得散热更高，系统变得体积更小，事情不能再这样下去了。微服务器(MicroServer)也许正是业界所需要的颠覆性概念，它可以重新使服务器设计与如今的应用程序和数据中心要求相一致。

　　微服务器偏重密度和用电效率，而非原始性能，与对许多IT任务而言越来越大材小用的硬件形成了鲜明对照。但是就像任何新兴的产品类别一样，给微服务器的属性和功能明确下一个准确的定义好比是将果冻钉到墙壁上一样困难。现在有几款处理器和系统架构在争夺心灵份额以及最终的市场认可，但有几项重要特性脱颖而出。微服务器采用功耗非常低的处理器，通常只有10瓦或更低，不过肯定低于20瓦。相比之下，大多数新服务器里面采用的至强E5系列处理器其功耗通常在95瓦到130瓦之间。微服务器还提供了非常高的密度，每个机架单位常常是20个或更多个处理器插座。

　　到目前为止，有两种传统方法可以大幅降低服务器的功耗，各自的代表是两种全然不同的处理器架构：x86，主要使用一种面向平板电脑的英特尔凌动处理器;ARM，众所周知，这种处理器核心用于如今的大多数移动设备，但现在也为专门面向服务器的新一代集成片上系统(SoC)充当基础。

　　抛开使用不同的指令集不说，x86服务器和ARM服务器在性能和地址空间方面也有所不同：除最低端凌动之外的x86处理器都是64位处理器，而ARM仍固守32位阵营。这在不远的将来会有所改变，因为预计ARM会在ARM 技术大会上宣布其64位v8核心。但作为基于ARM的服务器部件市场领导厂商之一嘉协达公司(Calxeda)的营销副总裁，Karl Freund表示，至少一年后，我们才会看到使用这下一代核心变种的产品。Freund还预计会看到基于ARM的芯片会越来越不一样。像嘉协达这些厂商会坚持采用标准的ARM核心，偏向通过把结构和管理功能整合到芯片上，以此增添价值;而像Marvell(其芯片用于戴尔的Copper服务器)等其他厂商会改动ARM的设计，以便竭力获取额外性能。

　　从应用程序的角度来看，英特尔芯片与ARM芯片的一大区别在于指令集。凌动处理器使用x86指令集，因而可以运行可在速度最快的至强上运行的任何操作系统和应用程序。相比之下，ARM处理器有自己的一套指令集，这意味着必须针对该平台，重新编译应用程序和操作系统。现在有几种Linux ARM实现版本，包括大家宠爱的Ubuntu，但是目前还没有提供对Windows服务器以及VMware ESXi等裸机虚拟机管理程序的支持。虽然微软已发布了ARM版本的Windows 8(RT)，但是对于Server 2012版本是否在开发之中一直保持缄默，所以在第一个服务包发布之前别抱有什么期望。

　　虽然英特尔仍在生产面向移动设备的32位凌动芯片，但现有的服务器芯片版本(如SeaMicro界定类别的SM10000系列)使用功耗稍大一点，但功能强大得多的64位双核芯片。目前的微服务器使用较老一代的Pineview N570芯片，采用45纳米工艺。不过，预计系统会改用更新一代的采用32纳米工艺的Saltwell核心(基于Clover Trail的最新Windows 8平板电脑使用同样这种核心)，而服务器版本则是英特尔的凌动S Centerton处理器，其规格详见http://www.cpu-world.com/news_2012/2012091901_Specifications_of_Centerton_Atom_processors.html。

　　微服务器概念其实早已由新一代的服务器初创公司定义，比如SeaMicro(现隶属AMD)、嘉协达和Tilera;就在不久前，英特尔对这个概念还是一副不冷不热的表现。除了Tilera外，非英特尔设计大多数采用自定义SoC上的ARM处理器核心。就像苹果公司在其A5X和A6 iPhone/iPad芯片中的几个ARM核心外面裹以自定义输入/输出和图形电路元件那样，嘉协达和Marvell等公司也已经改动了基本的ARM设计，以处理服务器任务。

　　虽然新的凌动在原始性能方面应该会比现有的ARM芯片胜出一筹，但服务器顾客需要考虑另一个重大因素：目前的ARM架构并不是一种真正的64位设计。大多数产品(比如嘉协达的EnergyCore处理器)采用32位指令长度和地址空间。虽然Marvell的Armada XP(用于戴尔的Copper产品)的确支持64位内存空间，但它仍是一款32位芯片，采用32位指令集和数据总线。

　　抛开技术细节不说，最后的结论就是，微服务器提供了足以满足许多IT工作负载所需的性能，而前期成本和运营成本低得很。光节电功效就很惊人。嘉协达测得，在处理器频率为1.1GHz，配备24只固态硬盘和96GB内存的配置下，一套由24个节点组成的系统在最大工作负载下功耗还不到200瓦。不过使用ApacheBench基准测试后发现，就单个核心而言，同样这套系统使用二十分之一的耗电量(每个处理器大约5瓦)，获得的Web服务器性能相当于低功耗至强E3的80%。

　　把即使不是几百个，至少也是几十个处理器堆叠在一只服务器机箱，其强大的处理能力足以处理常见的Web应用程序和内容分发工作负载，耗用的电力和冷却资源却只有传统服务器的一小部分，这似乎是一种极其诱人的方案，尤其是在年数比较久的数据中心，它们可能无法满足15千瓦至20千瓦服务器机架的电力和冷却需求。由于更有效地让服务器硬件适合客户需要，微服务器也许能彻底颠覆服务器市场，就像平板电脑已取代PC，成为许多最终用户的首选客户设备那样。

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