ARM芯片进军数据中心市场的困境和突围

  【天极网服务器频道3月21日消息】随着AMD首款64位ARM服务器处理器的临近，ARM将为数据中心带来全新的轻量化应用体验。移动互联技术、云计算快速发展，负载变得越来越复杂，PC、笔记本、平板、智能手机等各式各样的终端设备每天都在产生着大量的不同类型的数据。随之而来的是几乎所有的这些数据都要进入数据中心，这给数据中心的响应能力、空间、能耗带来前所未有的挑战。

  实际上这些负载并不复杂，比如Web、搜索、大数据分析等，但如果大量的轻负载并发，数据中心所需要处理的负载就非常惊人了。于是，大数据时代的数据中心在寻求一种能够以较低的功耗有效处理大量并行化、轻量化负载的方法，而ARM处理器所具备的的多核心、高并行、低功耗的特性正好满足了数据中心的这种新需求。

  自2010年起，ARM将进入数据中心的消息就没停止过。随着Google、Facebook等大型互联网厂商开始定制ARM服务器、AppliedMicro等厂商开始ARM服务器芯片的研发、戴尔和惠普等服务器制造商开始测试ARM服务器，让ARM进军数据中心的路线逐渐清晰起来。2012年10月，AMD布将在2014年推出64位ARM服务器芯片。

  32位ARM芯片的困境

  目前来看，ARM在数据中心的应用还存在一些障碍。首先，目前ARM还仅基于32位架构，但如今大多数服务器应用都已经转向64位，比如Hadoop，32位ARM已经落后于时代。ARM缺乏软件厂商支持，尽管ARM已经支持Linux系统，但支持的应用软件有限。ARM还缺乏优秀的内存控制器和缓存一致性功能，性能也偏低，还难于应对主流服务器应用。

  AMD推出64位的ARM处理器则是从架构上突破ARM在数据中心应用的阻力。进入到2014年，AMD就推出了代号西雅图的Opteron A1100处理器，成为全球首家提供64位ARM服务器处理器的公司。西雅图基于64位 ARM Cortex-A57架构，采用SoC单芯片设计，具有四个或八个核心，频率超过2GHz，制造工艺28nm，规格上已经全面领先当前的32位ARM芯片。

  AMD的ARM处理器并不仅仅是将32位架构升级到了64位，而是全面进行了升级。在缓存方面，西雅图每两个核心共享1MB L2缓存，最大4MB。所有核心共享8MB L3缓存。内存方面有着巨大创新，集成了能够支持DDR3/DDR4的内存控制器，也就是说，未来AMD ARM将支持DDR4内存，这是一个显著的进步。内存容量最大支持128GB，平均每核心16GB，使得AMD ARM为虚拟化应用做好了准备。

  其他特性还包括西雅图集成了服务器Caliber加密与压缩协处理器、集成PCI-E 3.0总线控制器，可支持1个x8或者两个x4接口;集成SATA 6G控制器，最多支持8个接口;此外集成了10Gb以太网接口。

  ARM的生态圈建设

  当然，仅仅有芯片是不够的，相比x86服务器，ARM还缺乏共同的、广泛的软件生态系统。

  为了推动ARM软件生态系统的建立，AMD积极联合合作伙伴，推出了针对64位ARM服务器CPU设计的全面开发平台，其中包括Micro-ATX封装的评估板与综合软件套装，如标准UEFI启动环境、基于Fedora的Linux环境、标准Linux GNU工具链、平台设备驱动器、Apache网络服务器、MySQL引擎以及PHP脚本语言，能够在64位ARM环境下工作的Java7和Java8版本等。

  完善的开发工具能让用户更加容易开发基于AMD ARM的应用，这将大大拓宽AMD ARM服务器的应用领域。为了进一步完善ARM的软件生态系统，AMD加入了非盈利组织Linaro，这个组织的成员包括ARM、AMD和多家软件公司，每一个成员公司要向Linaro分享工程师的资源。自2012年下半年起，AMD已经贡献了200名工程师参与ARM软件的开发，大力推动ARM生态系统的建立。

  此外，AMD还是SBSA规范（Server Base System Architecture）最早的创始成员之一，SBSA是为了解决ARM架构服务器软硬件标准不统一问题，由ARM、AMD、戴尔、HP等硬件公司，以及Canonical、Citrix、Linaro、微软、Red Hat、SUSE等软件公司和组织所发起的基础架构规范，这个规范的问世让ARM服务器开发过程更简单，加速了ARM服务器从芯片、软件到终端产品的部署过程，也使得操作系统厂商和ISV能更容易的推出ARM服务器解决方案。

  SBSA标准的推出将有助于ARM生态圈的完善，我们看到参与制定的厂商涵盖了服务器软硬件厂商，这对于ARM生态系统的建设是个利好消息。SBSA规范的目的在于为ARM SoC定义基本需求，有助于第三方厂商设计并制造基于ARM处理器的服务器产品。SBSA还规定了ARM服务器之间用于平衡工作负载的端口及其他基础接口。

  微软参与ARM服务器架构的制定更是具有别样的意义，这样有助于现有服务器平台应用从传统的x86架构迁移到ARM平台上。ARM的标准化制定也有助于ARM服务器的部署效率，因为搭载ARM芯片的微服务器通常是成千上万高密度部署，标准化有助于提升ARM服务器的可管理性。

  AMD ARM观察

  2013年ARM处理器发货量达到了80亿颗，x86处理器是1300万颗，ARM服务器处理器极具市场潜力。正因如此，ARM服务器处理器市场赢得了多家厂商的青睐，AppliedMicro等厂商同样在紧锣密鼓的准备着64位ARM处理器的上市，互联网巨擘谷歌也宣称将自行设计ARM服务器芯片，三星也准备进入该市场分一杯羹。

  2012年，AMD收购低功耗服务器厂商SeaMicro，所获得的Freedom互联架构也为AMD增添了优胜砝码。Freedom互联架构能够在集群中连接计算、存储和网络，使得每个机架能超过1000个核心、数TB的内存、每插槽超过10Gb/s带宽、并实现PB级的存储容量，该架构能显著提升ARM服务器的效率，这也是其他ARM厂商所不具备的。

  在生态系统方面，AMD及时推出了ARM服务器处理器配套的评估板和完善的开发工具，并积极参与ARM服务器规范的制定，这有助于让AMD更快速的推动将ARM服务器的应用落地，同时为推动整个ARM服务器生态圈的建立起到积极作用。此外，AMD有着广泛的客户和合作伙伴基础，包括云服务器提供商、互联网公司、电信、金融、政府等，有助于和AMD在ARM服务器方面的进一步合作。

  除此之外，AMD近年来开始向SoC厂商转型，未来AMD传统的芯片业务将仅占50%，而剩下的50%将来自于包括嵌入式、高密度服务器和半定制化产品，而ARM处理器则是AMD转型策略中的重要一环，AMD透露，其ARM服务器芯片有着长期的路线图。对于用户来说，AMD对ARM有着长期的规划并寄予厚望，更能赢得用户的信心和认可。

  种种迹象显示，AMD在ARM数据中心化方面的优势是明显的，所以我们对于今年ARM生态圈的建设还是充满期待的。不过这并不代表ARM阵营没有阻力，英特尔公司已经开发了一个用于服务器的基于Atom的平台，并于去年发布了采用22纳米工艺的C2000 Avoton系列产品。英特尔称基于新Silvermont的微架构技术在功效和性能等方面均已达到或超过了ARM系统级芯片。此外，该公司将于今年晚些时候推出下一代Atom服务器的SoC系统级芯片，采用14纳米工艺的Denverton。

  综上所述，ARM进军数据中心市场的道路是曲折的，多样化的数据中心市场给用户带来的是多样化的选择。