宿敵:RISC與x86服務器水火不容
曾幾何時,RISC架構服務器占據服務器半壁江山,但隨著X86服務器的崛起,近年來已經形成逐漸清晰的市場分布,x86在低中端逐漸形成統治之勢,而RISC架構服務器則在關鍵性應用領域(金融、證券、政府等)享有王者至尊地位(51CTO推薦閱讀:向科技致敬 到跟RISC說88的時候了)。
但隨著至強E7的推出,x86服務器業務逐漸向關鍵性應用領域延伸,而于此同時,IBM公司也推出基于Power7的Linux服務器,讓小型機擁有更大的吸引力。而隨著制造技術的不斷延伸,x86與RISC服務器必將在服務器市場上正面交鋒,可以說,所引起的影響相當于火星撞地球,誰取代誰尚不能定論,但服務器市場必將迎來新一輪的洗牌。
據IDC的調研數據顯示:在1996年,全球服務器市場中RISC架構小型機占了78%,而此時x86架構服務器僅占22%。而到了2010年,這個比例卻發生了逆轉,x86架構服務器的比例提升到了63%,而RISC架構小型機的比例則縮減至29%。x如今86架構作為基礎架構的服務器已成為主流產品。
而在2011年4月,英特爾最新服務器CPU至強E7產品家族的面世,使得x86架構的可靠性、可用性和可服務性(RAS)方面又向前邁進一步。英特爾至強E7系列處理器采用了32納米芯片制程工藝,最多可集成10個支持英特爾超線程技術的內核,相比之前的至強7500系列處理器,其性能提升最多可達40%。可以說,英特爾對至強E7寄予厚望,旨在突破由RISC架構計算平臺控制的關鍵業務市場。僅僅一年,至強E7在高端關鍵業務應用市場屢獲成功,x86已攻進RISC的防線。
而隨著x86技術的不斷上移,RISC也在不斷地通過技術下移和降低成本來打開新型市場,IBM就在2012年4月底推出第一款完全采用Linux的Power服務器,作為RISC架構的代表產品,Power7的發布可以算作RISC與x86的第一次正面交鋒,而隨著IT技術的不斷成熟,x86與RISC之間的競爭將會更加“白熱化”,兩者之間的遷移之爭也會更加激烈。下面我們來看看二者的恩怨情仇史。#p#
生為敵人,一世為敵。
二者一出現就被定義為兩個不同的陣營,x86陣營,與非x86陣營,是與非注定了二者之間的斗爭與糾葛。
使用RISC(精簡指令集)或EPIC(并行指令代碼)處理器,并且主要采用UNIX和其它專用操作系統的服務器被定義為非x86服務器,大型機、小型機和UNIX服務器是他的主要成員,而IBM和SUN卻是他背后的堅強支持者。
IBM POWER7
而以CISC(復雜指令集)為架構服務器,則被定義為x86服務器,使用Intel、AMD或其它兼容x86指令集的處理器芯片和Windows操作系統的服務器。而如今IBM,戴爾,惠普都是x86服務器的主流廠商,在世界范圍內擁有眾多支持者。
非X86服務器市場
Sun在Unix服務器市場一直處于領先地位,在服務器方面Sun一直認為不同的工作負擔需要不同的處理器和服務器架構,工作負擔一般指的是多線程能力和數據處理能力,所以Sun認為一種完全滿足要求的服務器是不存在的。也因為這樣,所以Sun推出Opteron的同時要推廣UltraSparc-III和UltraSparc-IV,并且要自己開發Niagara和Rock,并且使用富士通的Olumpus處理器。
SUN服務器
1987年,SUN和TI公司合作開發了RISC微處理器——SPARC。SPARC微處理器最突出的特點就是它的可擴展性,這是業界出現的第一款有可擴展性功能的微處理,SPARC的推出為SUN贏得了高端微處理器市場的領先地位。
在SUN自產Sparc系列里面,使用Jaguar的UltraSparc-IV來武裝自己的Amazon系列服務器,Jaguar是Sun的第一塊雙核心Sparc。在入門級Sparc方面,2006年的第一季度,SUN發布一款UltraSparc-IIIi+處理器,來代替現在的Jalapeno UltraSparc-IIIi處理器。Niagara是一個8核心處理器,每個核心有4個處理器線程,并且有內存子系統和PCI-E總線接口。
但隨著Linux的興起與Windows的不斷壯大,Sun的市場在一步步的減少。終于在Sun更新完Solaris 10之后的2009年4月,甲骨文宣布以每股9.5美元的價格收購Sun,總價為74億。有人說Sun的歷史已經走到了盡頭。#p#
IBM的非x86服務器一直都是采用自己研制的Power處理器作為核心,此前基于Power3和Power4處理器之上,IBM推出過不少高性能的經典產品,而在2004年發布Power 5之后,IBM的全新一代Unix服務器立刻紛紛轉向擁有更高性能的Power 5平臺。
IBM POWER7系列
IBM運用0.13微米銅制程及SOI (Silicon-on-Insulator,硅絕緣體)技術打造的POWER5處理器,是POWER4的升級版本,每顆處理器內含兩億七千六百萬個晶體管,不但處理速度提升了兩倍之多,其同步多重線程(Simultaneous multithreading,SMT)的功能,甚至可將單一處理器核心一分為二,意即擁有兩個處理器核心的POWER5芯片,一次可以執行四個指令線程,效率空前。
與Power4處理器相比,Power5處理器在分區功能上也要領先一步。每個Power4處理器只能容納一套操作系統,而每個Power5處理器則可以容納多達10套操作系統,這主要是因為采用了“微分區”技術。
2007年,IBM首次推出POWER6——有史以來最快的微處理器, 同時推出一款充分利用了該芯片在節能和虛擬化技術方面重大突破的新型超高性能服務器——IBM System p570。
而在2010年IBM發布了全新的POWER7 系統。從構建智慧電網到實現對金融市場的實時分析,POWER7系統能夠滿足各類新興應用的嚴格要求。新系統采用一系列業內獨有的技術,尤其可以滿足那些需要處理大量并發交易和并發數據,同時又要進行實時信息分析的新應用和服務。
而在2012年4月底,IBM將推出第一款完全采用Linux的Power服務器,和x86陣營的服務器廠商競爭,這款新的Power服務器型號為“PowerLinux 7R2”,“7R2”表示基于Power7處理器的雙路機架服務器,面向大型數據分析,主要針對非結構化數據分析應用,如IBM InfoSphere Streams或者InfoSphere BigInsight,來為客戶傳遞那些來自SAP或者開原基礎架構服務的應用解決方案。
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x86服務器市場
x86服務器市場的繁榮可以說是Intel和AMD共同推動的,在1978年英特爾推出第一代X86架構處理器——8086中央處理器——的時候,沒有人會認為,這個小小的芯片會在后來承擔多么重要的角色,會對社會發展、IT產業產生多么大的影響,從英特爾8008處理器中發展而來的8086處理器,當年只是英特爾硅芯片工程的一個“成功案例”——僅此而已。
x86處理器制造商英特爾公司
三年后,8086出現在首款個人電腦上,隨后的幾年,X86架構開始成為個人電腦(PC)的核心,成為PC行業的最難以撼動的核心標準平臺,但X86要在十幾年后才會成為歷史上最為成功的處理器架構。
時間回到1978年,在那一年,IT業界最為火熱的公司還是瀕臨倒閉的仙童和正處于上升階段的王安電腦,藍色巨人還沒有推出個人電腦,而比爾·蓋茨才剛剛成立他的第一支微軟團隊——沒有人意識到,小小的一顆芯片改變了整個IT產業及圍繞在其周圍的生態環境。
此后三十余年的事實證明,逐步以X86指令集為其最鮮明代表的“80X86”們,正是從8086開始了其為期三十年的統治王朝——雖然8086的前一代產品8008和8080這兩款產品已經為當時的PC所采用,成為Altair8800 PC的核心處理器,但正是8086及其繼承者們,大幅度的縮小了臺式PC的體積,極大的提高了其運行效率。
處理器硅片
更讓當時的人們無法想象的是,X86長達三十年的統治王朝下,成長出了此后占據服務器市場大半壁江山的X86服務器市場,4.445 x48.26cm x 60cm這個數字從此也變得具有了真正意義。因為,這是工業標準服務器1U高度服務器的標準尺寸,而正是X86服務器掀起了工業標準服務器統領服務器市場的浪潮。#p#
X86的成功很大程度上取決于兩點:第一,人們需要更加精簡、小巧的計算系統,X86幫助人們實現了這一夢想——那時的計算機實在是太大了,而服務器更是大得沒譜,第二,X86竟然證明了1965年英特爾創始人戈登·摩爾所談到的摩爾定律——摩爾說,在成本不變的前提下,微處理每過2年其運算速度會翻一番。他的預言,后來被成為摩爾定律,被證實是正確的,于是,此后X86處理器的發展道路越來越寬,現在已經遍布千家萬戶。
事實上,雖然隨著處理器技術的不斷發展,英特爾陸續研制出更新型的i80386、i80486直到后來的Pentium II Xeon,Pentium III Xeon,以及再后來出現的純粹以Xeon為名的全新系列處理器,為了保證電腦能繼續運行以往開發的各類應用程序以保護和繼承豐富的軟件資源,英特爾公司所生產處理器仍然繼續使用并兼容X86指令集,所以它的處理器深深烙下了X86的印記,且由于X86系列及其兼容處理器(如AMD的處理器、)都使用X86指令集,所以就形成了今天龐大的X86系列及兼容處理器陣容。
此后,X86遍布整個計算系統生態環境,無論是臺式機還是服務器,對X86的傳承和延續,持續了三十年之久,且并未有凋謝之意。
自此,在服務器市場后來三十年的發展過程中,X86產生了不可磨滅的影響,并最終造就X86服務器市場成為了全球最為龐大的IT產品市場——當然,X86的出現,也直接催生了一個全新的時代:更加開放、標準和小型化的時代,人們將X86用于個人電腦從而極大的改變了個人計算機的歷史,但是,人們并不滿足于此。
X86處理器自出生,就帶有開放與標準化的基因,這與其基于CISC指令集和通用的X86架構不無關系,雖然X86指令集數年來不斷更新、增加新的指令,從MMX、3DNow!、SSE、SSE2到SSE3,再到今天一系列新的為服務器應用的SSE4.2、AES-NI等新的指令集,但X86開放架構的核心一直沒有任何變化。
X86指令集與微架構的穩定,帶來的不僅僅是處理器設計的循序漸進與應用程序開發的無縫發展,更為企業用戶帶來了平滑升級與遷移的可能性,企業的應用環境、開發習慣、硬件管理等等方面都能夠獲得長期穩定的體驗,這對于企業級用戶來說,重要性非同一般。而也正是因為X86架構的開放性、標準化與長期穩定發展,在幫助其擁有廣泛的應用群體的同時,能夠很好地實現開發與應用的通用性,為云計算的發展建立了天然的標準化平臺,從這一點上來講,X86開放架構功不可沒。
比如說,服務器虛擬化技術是在主機上最先出現,并逐漸應用到小型機上,但是真正大規模普及還是在基于X86服務器上。我們知道云計算需要構建一個資源池并通過共享式的方式來提高資源利用率,一個理想的狀況試這些資源池主要基于同構的硬件設備來構建。企業采用標準的硬件設備將有利于將來實現一個大的共享資源池,而不是一個個不兼容的硬件孤島——對于云計算來說,這是非常重要的基礎和實現條件:虛擬化是云計算的必經之路。
尤其是近年,至強7500和至強E7的相繼發布,更是使的x86服務器在市場所向披靡,讓世人見到了x86在高端應用領域脫胎換骨似的變化,也因此讓業界更為關注x86所帶來的影響。如果說在至強7500/6500時代,英特爾對于新的QPI與模塊化架構在高端領域的應用還處在摸索階段的話,那么在E7時代我們可以看到英特爾已經明顯的放開手腳。
在北京E7的發布會上,英特爾架構事業部數據中心事業部關鍵業務部門營銷總監Patrick Buddenbaum舉例說,至強E7相比最新的SPARC處理器,至強E7-4800比Sun T5440性能高160%,而系統成本為其50%;比Sun M4000性能高600%,系統成本為其50%。英特爾至強E7-4800相比最新的POWER750 Express,性能為其99%,價格僅為其20%。"毫無疑問,基于工業標準的英特爾至強E7服務器是企業客戶的最佳替代品。#p#
很顯然英特爾的目標很明確,那就是由RISC系統稱霸多年的高端關鍵業務應用領域。而在一年前,對至強7500與當時新發布的IBM POWER7系統進行了一番對比,從當時的比較情況來看,Nehalem-EX相對于POWER7來看,性能上還有一定的差距,那么至強E7的性能將會和可能追上并趕超RISC的高性能。可以說給RISC服務器真正帶來了危機感。
兩種服務器競爭
Gartner發布2011第四季度全球服務器市場報告中提到,UNIX服務器市場持續下滑,同比下滑10.7%,僅為34億美元,僅占全球服務器市場的24.2%,而在這一季度中,全球一共銷售了142億美元的服務器產品——X86服務器早已經改寫了“20%-80%”的市場格局,成為占據市場主流服務器產品。
有業內人士認為,作為基于標準的、開放的架構,X86服務器在近幾年UNIX服務器市場份額不短減少的情況下,推動著整體服務器市場保持增長,這一方面說明RISC系統服務器市場在受到X86服務器的蠶食,另一方面也說明X86服務器在開放性、標準化方面的發展路線成功的獲得了用戶的青睞——這種開放的策略是符合行業未來發展趨勢好消息。
但如果現在就說x86將會取代非x86服務器似乎優點危言聳聽了。而且隨著數據的積累與業務應用負載的增加,讓客戶需求更為強大而可靠的服務器,非x86服務器強大的單機可擴展性還是x86所不能比擬的,并且虛擬化這一“新的”技術理念在讓x86風光無限之時,也幫助非x86服務器重回大眾視線,吸引著新用戶的關注。但從目前的情況來看,這種觀點對RISC架構服務器來說明顯是有些過于樂觀了。兩種不同架構的服務器必將在不久的將來展開一場龍爭虎斗,值得關注!
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