火星撞地球 RISC与x86服务器上演对手戏

曾几何时,RISC架构服务器占据服务器半壁江山,但随着X86服务器的崛起,近年来已经形成逐渐清晰的市场分布,x86在低中端逐渐形成统治之势,而RISC架构服务器则在关键性应用领域(金融、证券、政府等)享有王者至尊地位。

但随着至强E7的推出,x86服务器业务逐渐向关键性应用领域延伸,而于此同时,IBM公司也推出基于Power7的Linux服务器,让小型机拥有更大的吸引力。而随着制造技术的不断延伸,x86与RISC服务器必将在服务器市场上正面交锋,可以说,所引起的影响相当于火星撞地球,谁取代谁尚不能定论,但服务器市场必将迎来新一轮的洗牌。

火星撞地球 RISC与x86服务器上演对手戏

据IDC的调研数据显示:在1996年,全球服务器市场中RISC架构小型机占了78%,而此时x86架构服务器仅占22%。而到了2010年,这个比例却发生了逆转,x86架构服务器的比例提升到了63%,而RISC架构小型机的比例则缩减至29%。x如今86架构作为基础架构的服务器已成为主流产品。

而在2011年4月,英特尔最新服务器CPU至强E7产品家族的面世,使得x86架构的可靠性、可用性和可服务性(RAS)方面又向前迈进一步。英特尔至强E7系列处理器采用了32纳米芯片制程工艺,最多可集成10个支持英特尔超线程技术的内核,相比之前的至强7500系列处理器,其性能提升最多可达40%。可以说,英特尔对至强E7寄予厚望,旨在突破由RISC架构计算平台控制的关键业务市场。仅仅一年,至强E7在高端关键业务应用市场屡获成功,x86已攻进RISC的防线。

而随着x86技术的不断上移,RISC也在不断地通过技术下移和降低成本来打开新型市场,IBM就在2012年4月底推出第一款完全采用Linux的 Power服务器,作为RISC架构的代表产品,Power7的发布可以算作RISC与x86的第一次正面交锋,而随着IT技术的不断成熟,x86与 RISC之间的竞争将会更加“白热化”,两者之间的迁移之争也会更加激烈。下面我们来看看二者的恩怨情仇史。

生为敌人,一世为敌。

二者一出现就被定义为两个不同的阵营,x86阵营,与非x86阵营,是与非注定了二者之间的斗争与纠葛。

使用RISC(精简指令集)或EPIC(并行指令代码)处理器,并且主要采用UNIX和其它专用操作系统的服务器被定义为非x86服务器,大型机、小型机和UNIX服务器是他的主要成员,而IBM和SUN却是他背后的坚强支持者。

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IBM POWER7

而以CISC(复杂指令集)为架构服务器,则被定义为x86服务器,使用Intel、AMD或其它兼容x86指令集的处理器芯片和Windows操作系统的服务器。而如今IBM,戴尔,惠普都是x86服务器的主流厂商,在世界范围内拥有众多支持者。

非X86服务器市场

Sun在Unix服务器市场一直处于领先地位,在服务器方面Sun一直认为不同的工作负担需要不同的处理器和服务器架构,工作负担一般指的是多线程能力和数据处理能力,所以Sun认为一种完全满足要求的服务器是不存在的。也因为这样,所以Sun推出Opteron的同时要推广UltraSparc-III和UltraSparc-IV,并且要自己开发Niagara和Rock,并且使用富士通的Olumpus处理器。

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SUN服务器

1987年,SUN和TI公司合作开发了RISC微处理器——SPARC。SPARC微处理器最突出的特点就是它的可扩展性,这是业界出现的第一款有可扩展性功能的微处理,SPARC的推出为SUN赢得了高端微处理器市场的领先地位。

在SUN自产Sparc系列里面,使用Jaguar的UltraSparc-IV来武装自己的Amazon系列服务器,Jaguar是Sun的第一块双核心Sparc。在入门级Sparc方面,2006年的第一季度,SUN发布一款UltraSparc-IIIi+处理器,来代替现在的Jalapeno UltraSparc-IIIi处理器。Niagara是一个8核心处理器,每个核心有4个处理器线程,并且有内存子系统和PCI-E总线接口。

但随着Linux的兴起与Windows的不断壮大,Sun的市场在一步步的减少。终于在Sun更新完Solaris 10之后的2009年4月,甲骨文宣布以每股9.5美元的价格收购Sun,总价为74亿。有人说Sun的历史已经走到了尽头。

IBM的非x86服务器一直都是采用自己研制的Power处理器作为核心,此前基于Power3和Power4处理器之上,IBM推出过不少高性能的经典产品,而在2004年发布Power 5之后,IBM的全新一代Unix服务器立刻纷纷转向拥有更高性能的Power 5平台。

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IBM POWER7系列

x86服务器市场

x86服务器市场的繁荣可以说是Intel和AMD共同推动的,在1978年英特尔推出第一代X86架构处理器——8086中央处理器——的时候,没有人会认为,这个小小的芯片会在后来承担多么重要的角色,会对社会发展、IT产业产生多么大的影响,从英特尔8008处理器中发展而来的8086处理器,当年只是英特尔硅芯片工程的一个“成功案例”——仅此而已。

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x86处理器制造商英特尔公司

三年后,8086出现在首款个人电脑上,随后的几年,X86架构开始成为个人电脑(PC)的核心,成为PC行业的最难以撼动的核心标准平台,但X86要在十几年后才会成为历史上最为成功的处理器架构。

时间回到1978年,在那一年,IT业界最为火热的公司还是濒临倒闭的仙童和正处于上升阶段的王安电脑,蓝色巨人还没有推出个人电脑,而比尔·盖茨才刚刚成立他的第一支微软团队——没有人意识到,小小的一颗芯片改变了整个IT产业及围绕在其周围的生态环境。

此后三十余年的事实证明,逐步以X86指令集为其最鲜明代表的“80X86”们,正是从8086开始了其为期三十年的统治王朝——虽然8086的前一代产品8008和8080这两款产品已经为当时的PC所采用,成为Altair8800 PC的核心处理器,但正是8086及其继承者们,大幅度的缩小了台式PC的体积,极大的提高了其运行效率。

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处理器硅片

更让当时的人们无法想象的是,X86长达三十年的统治王朝下,成长出了此后占据服务器市场大半壁江山的X86服务器市场,4.445 x48.26cm x 60cm这个数字从此也变得具有了真正意义。因为,这是工业标准服务器1U高度服务器的标准尺寸,而正是X86服务器掀起了工业标准服务器统领服务器市场的浪潮。

IBM运用0.13微米铜制程及SOI (Silicon-on-Insulator,硅绝缘体)技术打造的POWER5处理器,是POWER4的升级版本,每颗处理器内含两亿七千六百万个晶体管,不但处理速度提升了两倍之多,其同步多重线程(Simultaneous multithreading,SMT)的功能,甚至可将单一处理器核心一分为二,意即拥有两个处理器核心的POWER5芯片,一次可以执行四个指令线程,效率空前。

与Power4处理器相比,Power5处理器在分区功能上也要领先一步。每个Power4处理器只能容纳一套操作系统,而每个Power5处理器则可以容纳多达10套操作系统,这主要是因为采用了“微分区”技术。

2007年,IBM首次推出POWER6——有史以来最快的微处理器, 同时推出一款充分利用了该芯片在节能和虚拟化技术方面重大突破的新型超高性能服务器——IBM System p570。

而在2010年IBM发布了全新的POWER7 系统。从构建智慧电网到实现对金融市场的实时分析,POWER7系统能够满足各类新兴应用的严格要求。新系统采用一系列业内独有的技术,尤其可以满足那些需要处理大量并发交易和并发数据,同时又要进行实时信息分析的新应用和服务。

而在2012年4月底,IBM将推出第一款完全采用 Linux的Power服务器,和x86阵营的服务器厂商竞争,这款新的Power服务器型号为“PowerLinux 7R2”,“7R2”表示基于Power7处理器的双路机架服务器,面向大型数据分析,主要针对非结构化数据分析应用,如IBM InfoSphere Streams或者InfoSphere BigInsight,来为客户传递那些来自SAP或者开原基础架构服务的应用解决方案。

X86的成功很大程度上取决于两点:第一,人们需要更加精简、小巧的计算系统,X86帮助人们实现了这一梦想——那时的计算机实在是太大了,而服务器更是大得没谱,第二,X86竟然证明了1965年英特尔创始人戈登·摩尔所谈到的摩尔定律——摩尔说,在成本不变的前提下,微处理每过2年其运算速度会翻一番。他的预言,后来被成为摩尔定律,被证实是正确的,于是,此后X86处理器的发展道路越来越宽,现在已经遍布千家万户。

事实上,虽然随着处理器技术的不断发展,英特尔陆续研制出更新型的i80386、i80486直到后来的Pentium II Xeon,Pentium III Xeon,以及再后来出现的纯粹以Xeon为名的全新系列处理器,为了保证电脑能继续运行以往开发的各类应用程序以保护和继承丰富的软件资源,英特尔公司所生产处理器仍然继续使用并兼容X86指令集,所以它的处理器深深烙下了X86的印记,且由于X86系列及其兼容处理器(如AMD的处理器、)都使用X86指令集,所以就形成了今天庞大的X86系列及兼容处理器阵容。

此后,X86遍布整个计算系统生态环境,无论是台式机还是服务器,对X86的传承和延续,持续了三十年之久,且并未有凋谢之意。

自此,在服务器市场后来三十年的发展过程中,X86产生了不可磨灭的影响,并最终造就X86服务器市场成为了全球最为庞大的IT产品市场——当然,X86的出现,也直接催生了一个全新的时代:更加开放、标准和小型化的时代,人们将X86用于个人电脑从而极大的改变了个人计算机的历史,但是,人们并不满足于此。

X86处理器自出生,就带有开放与标准化的基因,这与其基于CISC指令集和通用的X86架构不无关系,虽然X86指令集数年来不断更新、增加新的指令,从MMX、3DNow!、SSE、SSE2到SSE3,再到今天一系列新的为服务器应用的SSE4.2、AES-NI等新的指令集,但X86开放架构的核心一直没有任何变化。

X86指令集与微架构的稳定,带来的不仅仅是处理器设计的循序渐进与应用程序开发的无缝发展,更为企业用户带来了平滑升级与迁移的可能性,企业的应用环境、开发习惯、硬件管理等等方面都能够获得长期稳定的体验,这对于企业级用户来说,重要性非同一般。而也正是因为X86架构的开放性、标准化与长期稳定发展,在帮助其拥有广泛的应用群体的同时,能够很好地实现开发与应用的通用性,为云计算的发展建立了天然的标准化平台,从这一点上来讲,X86开放架构功不可没。

比如说,服务器虚拟化技术是在主机上最先出现,并逐渐应用到小型机上,但是真正大规模普及还是在基于X86服务器上。我们知道云计算需要构建一个资源池并通过共享式的方式来提高资源利用率,一个理想的状况试这些资源池主要基于同构的硬件设备来构建。企业采用标准的硬件设备将有利于将来实现一个大的共享资源池,而不是一个个不兼容的硬件孤岛——对于云计算来说,这是非常重要的基础和实现条件:虚拟化是云计算的必经之路。

尤其是近年,至强7500和至强E7的相继发布,更是使的x86服务器在市场所向披靡,让世人见到了x86在高端应用领域脱胎换骨似的变化,也因此让业界更为关注x86所带来的影响。如果说在至强7500/6500时代,英特尔对于新的QPI 与模块化架构在高端领域的应用还处在摸索阶段的话,那么在E7时代我们可以看到英特尔已经明显的放开手脚。

在北京E7的发布会上,英特尔架构事业部数据中心事业部关键业务部门营销总监Patrick Buddenbaum举例说,至强E7相比最新的SPARC处理器,至强E7-4800比Sun T5440性能高160%,而系统成本为其50%;比Sun M4000性能高600%,系统成本为其50%。英特尔至强E7-4800相比最新的POWER750 Express,性能为其99%,价格仅为其20%。"毫无疑问,基于工业标准的英特尔至强E7服务器是企业客户的最佳替代品。"

很显然英特尔的目标很明确,那就是由RISC系统称霸多年的高端关键业务应用领域。而在一年前,对至强7500与当时新发布的IBM POWER7系统进行了一番对比,从当时的比较情况来看,Nehalem-EX相对于POWER7来看,性能上还有一定的差距,那么至强E7的性能将会和可能追上并赶超RISC的高性能。可以说给RISC服务器真正带来了危机感。

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两种服务器竞争

Gartner发布2011第四季度全球服务器市场报告中提到,UNIX服务器市场持续下滑,同比下滑10.7%,仅为34亿美元,仅占全球服务器市场的24.2%,而在这一季度中,全球一共销售了142亿美元的服务器产品——X86服务器早已经改写了“20%-80%”的市场格局,成为占据市场主流服务器产品。

有业内人士认为,作为基于标准的、开放的架构,X86服务器在近几年UNIX服务器市场份额不短减少的情况下,推动着整体服务器市场保持增长,这一方面说明RISC系统服务器市场在受到X86服务器的蚕食,另一方面也说明X86服务器在开放性、标准化方面的发展路线成功的获得了用户的青睐——这种开放的策略是符合行业未来发展趋势好消息。

但如果现在就说x86将会取代非x86服务器似乎优点危言耸听了。而且随着数据的积累与业务应用负载的增加,让客户需求更为强大而可靠的服务器,非x86服务器强大的单机可扩展性还是x86所不能比拟的,并且虚拟化这一“新的”技术理念在让x86风光无限之时,也帮助非x86服务器重回大众视线,吸引着新用户的关注。但从目前的情况来看,这种观点对RISC架构服务器来说明显是有些过于乐观了。两种不同架构的服务器必将在不久的将来展开一场龙争虎斗,值得关注!