ARM架构服务器芯片:发展、前景与国产化趋势

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"本文档探讨了ARM架构芯片在服务器端的发展前景,以及服务器的基本概念、成本构成、分类和硬件特点,特别关注了ARM芯片在服务器领域的应用和潜在商业价值。" ARM架构芯片在服务器端的发展前景日益显著。传统上,服务器市场主要由x86架构的处理器主导,如Intel和AMD的产品,但随着技术的进步和市场需求的变化,ARM架构的芯片开始崭露头角。ARM架构以其低功耗、高能效比的特点,为数据中心和云计算环境提供了新的选择。特别是在大数据处理、物联网(IoT)和边缘计算领域,ARM芯片的灵活性和定制化能力使其在服务器市场占据一席之地。 服务器的基本概念中,服务器被定义为提供计算服务的设备,它可以是文件服务器、数据库服务器、应用程序服务器或WEB服务器等。服务器的构成包括处理器、硬盘、内存、系统总线等关键组件,其设计注重处理能力、稳定性和可扩展性。服务器根据体系架构可分为非x86服务器(如大型机、小型机和UNIX服务器,使用RISC或EPIC处理器)和x86服务器(基于PC架构,使用Intel或兼容x86指令集的处理器)。 非x86服务器通常价格昂贵,但稳定性高,适用于关键业务,而x86服务器则价格适中,兼容性好,常用于中小企业和非关键业务。服务器硬件设计强调24/7全天候运行,支持使用ECC内存以提高稳定性。 服务器的硬件组成部分包括CPU、内存、芯片组、I/O总线、I/O设备、电源和机箱等。CPU按指令集可分为CISC(复杂指令集,如x86)和RISC(精简指令集,如ARM)。ARM架构的CPU因其精简指令集和低功耗特性,逐渐受到服务器市场的青睐,尤其是在高密度计算和移动计算场景中。 服务器CPU国产化替代也是近年来的重要趋势,随着国内芯片技术的发展,国产ARM架构的服务器CPU开始进入市场,为降低对国外技术的依赖提供了可能,同时也带来了商业价值。这不仅有助于降低成本,还能够推动本土产业链的完善,提升服务器市场的竞争力。 ARM架构芯片在服务器领域的应用前景广阔,有望成为未来服务器市场的一个重要增长点。随着技术的不断创新和市场需求的多元化,ARM服务器有望在云服务、边缘计算和绿色数据中心等领域发挥更大作用,推动整个IT行业的变革。
2023-06-07 上传
2月27日在上一篇关于ARM和x86在数据中心应用的较量,已经不是一个新话题了。我们经 常看到功耗、性能数字,以及应用软件和生态系统丰富程度的讨 论。《华为UDS对象存储:ARM自组织硬盘满足CERN功耗》一文里面,笔者曾经提到"功耗和 成本正是UDS使用ARM而不是Intel Atom等处理器的原因,据了解华为此前在这一系列的产品中使用过Atom。" 现在我想以大型用户的实际研发和部署进度为切入点,继续谈谈ARM和x86之间各自的优 势,以及可能存在的不足。 本文的两个主要论点是:ARM在用于数据中心的SoC方面,目前相对于x86的功能和集成度 有一定优势;另外百度与Facebook主导的Open Compute Project(开放计算项目),其存储(服务器)设计的密度和灵活性也有些差别。那为什 么标题中还说两家"异曲同工"呢?先来看看百度的情况。 百度ARM云存储支持纯x86/ARM,或两者混布 ChinaByte比特网:关于百度的ARM云存储节点,是否方便透露使用了来自哪家的处理器 ?系统来自哪个ODM? 以我的了解,华为UDS对象存储(云存储)也使用了ARM,在存储节点上每颗ARM(应该是 单核)对应一个硬盘,而管理(元数据)节点仍然是x86。 我看到百度也是每个ARM核心对应一个硬盘,因此想了解下整套系统的组成,是否也需要 x86的管理节点搭配使用?ARM在这里是什么样的角色(承担着哪些处理工作)? 百度:我们与ARM、Marvell 等业界领导者共同设计开发了这款ARM 云存储服务器,并拥有相关专利。完整的系统架构不方便透露。可以明确的是,我们的 这套系统可以支持纯X86,或者纯ARM,或者两者混布。 点评:我想这个答复还算简单清楚,下面再看看实物照片: 百度的ARM云存储服务器,采用在2U机架中6个节点的机箱设计 上图下方为抽出的一个ARM节点,在外形尺寸上接近刀片服务器。我们可以看到4块希捷 的3.5英寸硬盘,在右边红圈中的区域,2个带有散热片的芯片中应该有一个是来自Marv ell的4核心ARM,附近斜插着一条ECC内存。 而放在机箱上的那个模块则是从机箱后部抽出来,在它两边是一对冗余电源模块。除了 风扇排之外,这里大一点红圈中的3颗芯片应该是用于计算节点与对外万兆以太网(10G bE)接口之间的交换单元,右下方那个小芯片看上去像是ASPEED的图形和远程管理(BM C)处理器。 可以看出,该2U系统有一块"中板",负责内部通信和供电连接。 至本文截稿之时,笔者又看到了百度云首席架构师林仕鼎在HPCA大会上的演讲资料——《A pplication-Driven Datacenter Computing》。上图中提到了12 HDD/U的密度,也就是2U 24块硬盘;另外内置网络交换模块也符合我们在上面的判断。 接下来讨论下Facebook的存储设计。 开放计算项目:30、15(45)盘位2U SAS JBOD 上图来自Open Compute Project(开放计算项目)的Open Vault Storage Hardware v0.7规格文档,作者自然是Facebook的人了。 这里的Open Vault存储实际上不包含服务器(主机)部分,只是一个JBOD硬盘扩展柜。关于x86和AR M在Facebook的应用我们会在后面谈及。 在2U的机箱里,上下容纳有2个像这样抽出硬盘"托盘(tray)",那一共就是30个3.5英 寸驱动器。WD 4TB企业级黑盘(单节点裸容量可达120TB)在该文档的多个照片中出现(如果换作我是 西部数据的市场人员,把这些盘白送给Facebook也蛮值得的)。 从横向并排可以放5块硬盘这一点,可以确定Open Rack机柜不是标准的19英寸(682.5mm)宽度。如下图,它的宽度为538mm。 这张图机架尺寸图来自Open Compute Project的Open Rack Hardware v1.0文档 至于硬盘与外界的I/O部分,主要是由前面那块绿色的SAS扩展板(SEB)来实现,上面关 键的芯片和一般的JBOD都是用的SAS Expander。Facebook关键不同的一点是:在机箱前后气流进出的位置,居然不像传统服 务器/存储那样安装塑料防尘面板。正如我们的判断,有知 情者表示,他们是在整个数据中心机房的进风口来做防尘处理。 因此如果有人想直接完全照搬Open Compute Project的设计,需要考虑一下。拿来做参考,或者在其基础上改动当然是可以的。 Open Vault Storage单元后视图 从使用的台达风扇等情况来看,这款有可能来自广达的Facebook存储机箱,用料和做工 还是不错的。 Open Vault系统结构图 这张图,有的读者可能在网上看到过。这里我