微服務器 降耗開道

2001年，第一款RLX刀片服務器問世后，在人們的贊同和質疑聲中，服務器進入到刀片時代，推動了數據中心的發展。

然而時過境遷，隨著互聯網應用和云計算的風起云涌，大量應用刀片服務器的數據中心成了“耗電大戶”，沉重的能耗負擔成了IT主管心中的“痛”。

天無絕人之路。一種不同于刀片服務器和其他傳統服務器的新型服務器——微服務器，駕“云”飄然而至，一時間引得業界矚目。

2011年11月11日，對于淘寶商城來說是瘋狂的一天。“光棍節”的5折促銷讓無數的購物狂們興奮不已，據說，僅這一天淘寶商城的交易額就突破了9億元。就在購物者們買得心滿意足、商家賺得盆滿缽盈時，淘寶的后臺CDN（內容分發網絡）系統卻正在經歷著前所未有的考驗。這一天，淘寶CDN全網流量達到90%以上，帶寬峰值超過800Gbps，更讓淘寶技術研發部研發人員心中忐忑的是，剛剛上線不久的800臺基于英特爾凌動（Atom）芯片的定制低功耗服務器，能否扛住這一關。

結果令人欣喜。淘寶方面表示：“Atom服務器成功經受住了這次淘寶的流量高峰，這給我們后續低功耗的項目以更大的信心！”

淘寶CDN采用的低功耗服務器正是目前廣受關注的微型服務器，也被稱為微服務器（MicroServer）。

服務器開門迎新秀

微服務器是服務器領域一個新興的產品類別，它是一種比刀片服務器密度更高、能耗更低的服務器系統。微服務器采用單處理器，體積小、密度高、功耗低，當然價格也相對便宜。同一個機架上的微服務器還可以共享電源、冷卻系統，以及存儲和網絡連接。

終于，在我們慣常看到的塔式、機架和刀片之后，服務器家族迎來了這樣一位新成員。

微服務器的誕生來自于應用的驅動。在全球倡導綠色IT、節能減排的大趨勢下，降低IT設備的高能耗成為了眾矢之的。尤其在全球經濟不景氣的今天，壓縮IT預算、減少IT運維成本，已經成為IT主管們頭疼的事。有數據顯示，全球每年用于服務器能耗的費用占服務器采購成本的一半，超過320億美元。而如果采用新型的基于低功耗處理器的微服務器，處理器每節省10瓦功耗，累計節省的電量就將相當可觀。

近年來，虛擬化技術大量應用于服務器中，但同時其所帶來的管理復雜性，也令許多用戶顧慮難消。而微服務器正是一種擺脫虛擬化的選擇。

同時，互聯網應用的興起以及云計算的落地，使我們看到，在互聯網應用中，很大一部分應用都是IO密集型的，其對系統的計算性能要求不高。如果采用傳統的基于高性能架構的服務器，不但能耗居高不下，而且CPU資源還不能充分利用，從而造成浪費。淘寶CDN采用低功耗服務器的起因也正在于此。

正是看到了這種商機和需求，2009年上半年，戴爾公司推出了首個微服務器系統XS11-VX8。該系統為3U機箱，內裝有12個微服務器模塊和共享的電源及冷卻風扇。每個模塊就相當于一塊硬盤的大小，基于威盛的凌瓏Nano U2250處理器，并裝有3GB內存和一塊2.5英寸的硬盤，以及兩個千兆以太網接口。全系統即使滿負荷運行，其能耗也就只有25瓦，而待機狀態下僅15瓦。

真正將微服務器作為一種新類別提出來的是英特爾公司。同一年，英特爾宣布了微服務器參考設計，正式提出了微服務器的概念，英特爾認為，在微服務器中，CPU、芯片組、內存和網絡等組件將以標準的模塊規格緊湊集成。英特爾展示的標準5U機箱中同時裝入了16個微服務器模塊，其處理器配備的是低功耗的至強3000。

2011年年初，服務器系統基礎架構論壇（SSI）發布了微服務器規范1.0版，為微服務器產品提供了一個行業標準，幫助廠商們創新系統架構，降低成本和提升效率。一時間，多家芯片提供商和主板、機箱以及服務器廠商，像英特爾、AMD、Calxeda、ARM、戴爾、泰安（Tyan）、SeaMicro、超微（SuperMicro）等都推出了相關的產品，就連HP也在去年11月宣布啟動針對極低能耗計算的服務器構建方式的Moonshot計劃，看來微服務器市場的競爭已經不可避免。

市場競爭燃起烽煙

2011年英特爾架構事業部副總裁兼數據中心事業部總經理施浩德曾預測說，在未來4~5年時間內，新興的微型服務器產品類別在整個服務器市場上所占的份額將持續增長，達到10%。

對于剛剛發展了兩三年的微服務器行業來說，這顯然是一個不小的市場。即使是發展了10年的刀片服務器，目前所占的市場份額也不過就是25%，而微服務器的崛起，無疑將會蠶食一部分刀片服務器的市場。

在芯片方面，作為微服務器的主要倡導者，英特爾在2011IDF上公布了其市場策略。英特爾相關負責人說：“英特爾要針對其市場需求研發及提供最優化的處理器平臺，并提供基礎的應用軟件開發或優化支持。”同時，英特爾宣布將在兩年內推出設計功耗從最高45瓦到最低不足10瓦的四款新型處理器，涵蓋至強及凌動產品線，全部具備服務器級別特性，包括64位兼容性、英特爾虛擬化技術、錯誤檢查和糾正（ECC）等。其中，至強E3-1260L（45瓦）和E3-1220L（20瓦）去年下半年已經面世，而基于Atom處理器微架構、功耗不足10瓦的全新服務器處理器將在今年推出。英特爾認為，其非常適用于注重最低單臺服務器功耗和高密度的數據中心工作負載環境。對于另一款將在今年推出的基于英特爾SandyBridge架構，功耗15瓦的處理器，在淘寶創建的“綠色計算”網站上，淘寶公布了他們拿到的該產品樣片與正在線上應用的Atom D525的測試比較結果，結果顯示，在同等條件下，單臺基于新芯片的服務器的性能是Atom D525服務器的3倍，而功耗相差不到2瓦。“這樣的結果堅定了我們在下一代低功耗服務器中采用該處理器的信心，只是希望價格不要貴得離譜。”淘寶方面表示。

英特爾相關負責人表示，以上這些處理器以及英特爾在SSI行業規范方面的投入，將顯著增強業務靈活性，同時幫助合作伙伴縮短微服務器的上市時間，并降低開發成本。

近幾年在手機、上網本和移動市場風生水起的ARM架構芯片，近來大有要在微服務器市場占一席之地的架勢。英特爾Atom架構芯片向微服務器領域的擴張成功，給ARM帶來了啟示，同時也讓業界將目光瞄向了ARM，如果用于手機的ARM芯片能用于微服務器，其節能效果不會低于Atom，甚至會超過它，同時，價格也會更低。于是，生產服務器芯片的公司Calxeda推出了4核心ARM SoC處理器，在2U的機架空間內，可部署120個處理器，據稱每個處理器包括內存在內的耗電量只有5瓦。值得關注的是，在HP去年11月宣布的Moonshot計劃中，HP表示將開發搭載Calxeda ARM芯片的微服務器產品，并會在2012年銷售這一產品。盡管HP表示這不會對英特爾造成威脅，而且英特爾仍然是HP最大的微處理器供應商，Atom也將是HP的選擇，但HP對ARM的這一舉動無疑是ARM陣營的一個重大勝利。

另外，據淘寶“綠色計算”網站披露，淘寶曾就低功耗處理器，尤其是ARM處理器在互聯網服務器產品上的應用前景和存在的問題，與華為全資子公司海思半導體專門進行了探討。由此可以看出，華為也在密切關注這一技術動向。在ARM架構方面，Calxeda公司CEO Barry Evans曾表示，對于海量數據應用來說，有三個關鍵因素能夠證明ARM架構的服務器對此非常適合。首先，海量數據的處理本身就具有向外擴展的特性，需要眾多高效處理器來進行計算；其次，海量數據處理作為一個新興的市場，其所要面對的歷史遺留問題很少；最后，目前這一領域的軟件對ARM架構的支持程度很好。不過，仍有業內人士擔憂，要想將ARM真正用于服務器領域，還面臨著諸多挑戰，其中最大的挑戰也許就來自ARM軟件指令集與x86不兼容。戴爾數據中心解決方案事業部主管Drew Schulke就指出，ARM的大規模應用將依賴于圍繞ARM的軟件生態系統的建立。淘寶技術研發部核心系統研發產品經理何燕鋒在接受記者采訪時也表示，如果基于ARM處理器的低功耗服務器開發工具、操作系統內核不斷完善，它可能會支持x86，同時，遷移成本也會降低。一旦時機成熟，淘寶也會測試使用。“ARM目前只有32位，也是阻礙其發展的因素之一。預計2013年，會有64位的ARM推出。”何燕鋒說。

英特爾的老對手AMD在低功耗處理器方面也有建樹，例如其推出的超低功耗服務器處理器Opteron，平均每個核心的功耗約為5.83瓦。戴爾的一款微服務器C5125就是基于AMD的Phenom或速龍雙核4核芯片的。

超微（SuperMicro）公司也是微服務器的積極參與者。早在2009年5月，超微就推出了基于Atom處理器的微服務器，不但低功耗，而且靜音。去年6月，超微又推出了微服務器產品MicroCloud，該產品基于英特爾至強E3-1200處理器，3U機架，擁有8個熱插拔節點，每個節點有2個3.5英寸的6GB SATA硬盤。超微還計劃未來將其增加到32個節點。超微中國高級銷售經理李運杰表示，目前，大集中的數據中心和云計算越來越普及，這使微服務器未來將扮演越來越重要的角色，尤其是新一代的低功耗的Atom或ARM處理器將能提供更高的性能，它們將成為這些應用的主流的解決方案。

重量級的服務器廠商戴爾在去年7月推出了其第三代低功耗的微服務器產品PowerEdge C5125和C5220，戴爾公司下一代計算解決方案高級市場經理彭宇恒表示，這些產品旨在幫助IT托管和Web2.0公司在數據中心中實現更高的效率。據介紹，這兩款產品分別基于英特爾和AMD架構，可在3U機箱中配置12個服務器節點。

另外，泰安（Tyan）公司2011年3月推出了基于英特爾至強處理器的微服務器FM65-B5511，在一個4U的機架式機箱內集成有18個單處理器計算節點。SeaMicro公司去年也推出了型號為SM10000-64的微服務器，在一個10U機箱內集成了256顆雙核64位Atom處理器N570，而這種設計對于當前熱炒的Hadoop、Memcached（分布式緩存）以及Web應用來說非常適合。

在北京亦莊的云基地，天地超云科技公司2011年推出了25款云服務器，其中超云SC-R6280就是一款典型的微服務器。它在2U的機箱中集成了8個服務器節點，采用Atom D525雙核處理器。天地超云將其定位于高密度、低功耗、大規模部署節能服務器。

面對微服務器這樣一個新興市場，盡管目前還有一些廠商在觀望中，但有業界大腕英特爾、戴爾、HP等的鼎力支持，其發展前景看好，而市場競爭只會越來越激烈。

用戶青睞微服務器

微服務器的發展動力來自于應用需求。文章開頭所介紹的淘寶商城CDN系統就是部署了定制的基于Atom D525處理器的微服務器，這是由英特爾、超微和淘寶共同研發的成果，也是專為淘寶應用定制的產品。

對于美國在線交友網站eHarmony來說，采用SeaMicro微型服務器來構建自己的數據中心是他們頗為得意的選擇。eHarmony擁有3300萬注冊用戶，這些注冊用戶需要完成由專家設計的心理測試題目，網站從中了解用戶的性格和心理情況，并建立對應的數據。之前，eHarmony的工作負載都是通過云服務來完成的，而要把這些用戶相互匹配起來則需要通過29種不同的算法來進行。對于那些單身且渴求找到異性朋友的用戶來說，這種方法實在太慢，而且昂貴，如果將eHarmony的Hadoop計算放在云服務器上的話，完成一個匹配通常需要3#12316;5個小時，這還要取決于當時云服務的繁忙情況。由于時間冗長且充滿不確定性，eHarmony的其他應用也經常出現反應慢等情況，因為這些應用通常都需要預先得到匹配計算的結果。eHarmony此前沒有任何服務器硬件投資，所以，它很容易就部署了SeaMicro的SM10000-64微服務器，使匹配的時間顯著減少。另外，與通過云服務來完成匹配計算相比，eHarmony部署了SeaMicro微服務器后，運營成本減少了74%。

去年年初，Facebook技術主管Gio Coglitore曾聲稱，該公司并不準備融入服務器虛擬化的潮流之中，而是希望將微服務器作為一種廉價增長和快速故障轉移的方式。他表示，Facebook已經測試了微服務器，并且有意將其用于大規模的數據中心，最遲在2012年年初就可以開始大規模部署。這位主管透露說，Facebook將把微服務器首先用于前端Web服務器。有數據顯示，Facebook在2010年6月時，其服務器數量超過了6萬臺，而2008年4月僅為1萬臺，即使到了2009年年底也才有3萬多臺。據估計，其在美國俄勒岡的數據中心開放后，Facebook的服務器數量將接近10萬臺。

服務器進入微時代？

Facebook確實代表了高速發展的新興互聯網企業的一種趨勢。毋庸置疑，未來當新興互聯網業務和云計算需求徹底被激發，那時，我們將真正迎來微服務器的春天。

與英特爾對微服務器未來的預測相類似，天地超云公司產品經理伍瑞也認為，目前微服務器正處于高速成長期，從市場角度看，現在的市場份額不到5%，但3#12316;5年內預計將達到15%#12316;20%。這應該是一個比較樂觀的估計。伍瑞同時認為，未來微服務器除了能夠提供更高的密度以及更低的能耗外，還將針對不同的云計算應用場景進行細分及組件、系統級優化，以滿足計算密集、網絡密集以及I/O密集等不同計算類型的需求；同時，強化大規模部署及管理功能，并提供單機、機架、集裝箱等多種交付方式。

戴爾數據中心解決方案事業部主管Drew Schulke認為，微服務器的這種增長勢頭將會持續到2014年。他的理由是，一些應用類型和工作負載的增長勢頭現在正旺，例如互聯網應用、低端在線游戲和大數據，這些應用迫切需要數量眾多的服務器級處理器，哪怕它們不是市面上功能最強大的處理器。有數據顯示，全球每天新增7000臺服務器，其中大部分都是用于社交網絡和在線觀看。Drew Schulke認為，未來隨著應用規模的不斷加大，能效問題會變得更加重要，因此，像基于Atom和ARM的服務器以及一些定制的精簡版服務器可能會流行起來。

服務器從此將進入微時代嗎？業界人士對此有比較清晰的認識。英特爾相關負責人認為，微服務器的市場容量不是無限的，因為并不是所有的負載都適用于微型服務器。戴爾高級市場經理彭宇恒表示，微服務器盡管前景廣闊、發展空間大，但由于其自身特點和應用范圍的局限性，它的用戶基數較小，而且未來的市場份額也不會太大。