大型主机的辉煌与瓶颈(四):POWER的坚持

1996年时,RISC架构服务器和大型机在服务器市场上的占有率高达70%左右,其年收入则高达490亿美元,当时刚刚兴起不久的x86架构服务器市场份额仅有30%,收入也不过140亿美元。而时间走到2010年时,仅英特尔x86架构的服务器(即基于至强处理器的服务器)就已占据了近60%的市场份额,坐拥300亿美元的营收,而曾经辉煌的RISC架构服务器加大型主机此时的市场份额已降至30%以下,营收仅为150亿美元。

而来自IDC的数据也证明了这一点,IDC公布的2010年第四季度全球服务器市场追踪报告显示,在2010年,全球服务器市场规模与2002年时基本相当,都在530亿美元左右(2010年还略低),但是英特尔 x86与RISC的市场份额已然倒转:如今X86架构是服务器的蓝海市场,而RISC架构则成为了“偏安一隅”的小众市场。

而在RISC市场,只有IBM还在坚持发展,但是,在一代代新的POWER处理器及服务器的问世的背后,却难掩RISC服务器在数量和销售额上被x86服务器赶上、超越、拉开距离的尴尬局面,IBM POWER虽然仍然肩扛RISC市场的大旗,但是这面旗扛的却是越来越难。

第一代的POWER处理器,诞生在上世纪九十年代的第一个年头,1990年2月,随着IBM发布RS/6000系列计算机系统,IBM POWER处理器-POWER1也随之发布,与当时其他的RISC处理器不同——POWER、Alpha和RISC的各具特色显示出当时RISC市场的繁荣——POWER1拥有单独的浮点寄存器,并从硬件层面进行了功能划分,其可以使用从低端到高端的UNIX系统使用。

随后的二十年间,IBM一直坚持每三年推出POWER处理器,而到POWER7的推出,IBM POWER处理器达到了性能、可靠性、可扩展性上前所未有的高度,但是,也正是在此时,IBM POWER7遭遇到了前几代产品从未有过的严峻形势,X86这一曾经不起眼的竞争对手,开始发出强有力的挑战,无论是在关键业务服务器领域,还是未来的云计算服务器市场,IBM POWER7的日子都有些不太好过。

POWER 7遭遇X86严峻性能挑战

时间迈入2011年时,距UNIX操作系统诞生已经过去了整整42年。在这42年里,UNIX由小变大、由弱变强,特别是与RISC架构搭档后,它的发展推动了企业级IT技术和产品的历史性演进,成为全球用户关键性业务首选的高可用和高稳定的系统平台。然而,在RISC+UNIX系统的辉煌历程中,却无时无刻不面临着来自竞争对手的挑战。

从2010年IBM在其POWER 7处理器的发布会上,主动展示这款新品与英特尔至强5500的性能对比就不难看出:这个曾经傲视群雄的RISC+UNIX阵营巨头已经公开承认了x86平台的崛起。

而2011年,一场年末大PK,则让POWER再度走上了与X86架构PK的风口浪尖。

2011年12月15日,在北京朝阳区798艺术中心,正上演着一场Power虚拟机与x86物理机的应用大赛。这场IBM主导的PK大赛,主要目的就是大家一直所关心的所谓x86平台与Power的性能对比结果:在比赛现场IBM通过电信行业和医疗行业两个应用场景对Power虚拟服务器与x86物理机的应用性能进行了对比。

虽然IBM借助比赛的结果,重述了其一直以来的观点:相同性能下,Power 虚拟机在空间、能耗、成本及管理等方面的优势,都会让Power系统在TCO(总体拥有成本)上领先于x86。但仅仅从这一场PK大赛上来看,我们就不难发现,IBM已经为POWER的对手阵营中,加入了X86,这是一种对对手的肯定,也是一种对对手的重视。

而从分析机构及SPEC组织公布的测试结果来看,POWER7确实应该开始对英特尔至强E7,甚至是至强5600这样的产品产生忧虑:在浮点运算方面,至强E7的八插槽系统已经明显领先IBM POWER 750,而在SAP的S&D 2-tier测试中,E7系统的得分相当于Power 750的90%,而8插槽的E7已经明显超越了Power 750。SPEC Java Business Benchmark 2005则是至强表现最好的一个测试,在这一测试中,4插槽E7系统已经完胜Power 750,而8插槽的E7也与Power 780相差甚小,已经是后者性能的95%。

与至强7500相比,E7-4800基本上已经与Power 750平起平坐了,8插槽的E7-8800在某些领域也已经具备与Power780叫板的实力。因此,伴随的E7的推出,POWER7系统接招也将不再轻松,尤其是对于其刚开始大规模推广的低端POWER7系统来说(Power 710/720/730/740),更是一大挑战。而随着x86处理器平台在RAS特性方面不断的加强,我砍在可预计的未来,x86无疑将给RISC平台施加更强大的压力。

云计算需要X86 开放架构成趋势

从上面的性能数据我们不难看出,在关键业务领域,RISC架构正在遭遇着前所未有的挑战,随着开放架构服务器在性能、可扩展性等领域不断改进,封闭式架构的服务器正在面临被侵蚀的命运。目前在RISC架构服务器拥有传统优势的电信、金融、医疗、证券等行业,已经有企业摒弃RISC架构服务器,将数据迁移到x86架构服务器上。

作为开放架构处理器最重要的供应商,英特尔正在为最广泛的关键业务操作系统、应用程序的可用性以及OEM系统创新和服务差异化的计算需求提供最佳的选择。

随着英特尔至强处理器的制程工艺从原来的50微米发展到今天的32纳米,并在处理器微架构上实现了不断的突破与进取,其已获得了突破性的性能和能效表现,并兼备原来只有在昂贵和相对封闭的系统才具备的高安全性、可靠性、可扩展性和可维护性,这使得IT机构此前一直被迫为关键业务应用部署昂贵的封闭式RISC架构系统的问题迎刃而解。而至强处理器、特别是它的最新产品——至强处理器E7产品家族也获得了英特尔历史上前所未有的、最为强劲的行业发展原动力的支持。

X86服务器在电信行业——RISC架构的核心行业——的进展,形象的说明了X86架构在关键业务领域对RISC架构的冲击:据中国电信广州研究院/中国电信BOSS评测中心主任李先绪介绍,通过加入E7处理器平台服务器,电信业务高峰期(月底月结)500条详单查询时间从原来的1分多钟缩短到5-10多秒,性能提升明显。“从目前的测试来看,基于全新的英特尔至强处理器E7的服务器平台,其卓越的性能可达到小型机水平,同时在成本、可维护性和功耗方面都具备较大优势。”李先绪表示。

中国电信股份有限公司广州研究院(简称中国电信广州研究院)是中国电信集团公司三大研发中心之一,重点研究领域包括公网技术支持、多媒体通信技术、无线通信技术、通信防护技术、计算机应用技术、网络规划及下一代网络研究等,是中国电信未来IT技术发展方向的试金石和技术储备基地,其对X86开放架构的测试与肯定,说明RISC架构的优势已经越来越不明显。

而另一方面,中国电信的某些省公司已经迫不及待:系统应用和中间件部分已经开始从传统RISC小型机迁移到基于英特尔至强处理器的4路服务器上,这一业界首次针对电信计费系统的迁移尝试效果显著,性能提升明显。在此之后,随着第二阶段迁移的工作逐步展开,数据库,查询数据库也将从传统RISC架构小型机系统迁移到基于英特尔架构的4路或8路服务器,目前测试工作正在试运行中。

而在未来的云趋势之下,X86开放架构已经开始逐步掌握云计算这一未来的趋势,大有“一统云天下”的趋势。

随着云计算的兴起,云服务器这一概念日渐流行。相对于一般类型的服务器,云服务器有更出色的计算能力,节能降耗能力也非常突出。云计算的目标是帮助企业降低IT成本,在此目标之下,云服务器通过虚拟化技术等整合计算资源,提高服务器的利用效率,从而降低硬件支出和能耗成本。

开放架构服务器更适合部署云计算,云计算则反过来推动了服务器进一步走向开放架构。

英特尔在1978年开创了x86架构处理器,基于这套处理器的服务器则被称为x86服务器。

x86服务器由于采用开放架构,客户可以拥有丰富软硬件选择和更高的性价比,因此在非核心、非关键应用领域非常受欢迎。而当时封闭式的RISC架构服务器仍然占据市场主流。但发展到今天,x86服务器已经非常成熟,是市场上需求最为旺盛的服务器种类之一,最重要的是,其开放性使其成为最具规模性、标准性、扩展性和管理性的产品。

正是因为有了这些特性,X86处理器更适用于云计算的未来趋势,而另一方面,云计算的兴起将推动关键业务领域服务器架构的革命,从专有架构走向开放架构的过渡成为服务器市场发展的主旋律。

云计算本身是IT资源整合的技术,客观上要求各种数据可以在不同服务器之间自由迁移,各种软件资源实现共享。而封闭式架构的服务器则限制了这一进程。因此,随着越来越多的企业采用云计算获得IT服务,这种架构的服务器也越来越不合时宜。

从用户角度来说,采用封闭式架构服务器面临诸多限制:首先他们无法根据自身需求选择最适合的软件和硬件设施,他们只能被动服务,接受服务器提供商给出的既有的软硬件资源,实际上是将主导权放在别人手中。

如此一来,用户就不得不接受服务器提供商提出的高昂的采购和维护价格,缺乏议价空间。而且一旦服务器发生问题,或者业务结构调整需要进行数据迁移的时候,用户会面临多种困难,封闭架构的服务器会导致其数据迁移效率非常低下。因此,这导致了许多曾经RISC的忠实用户,在考虑云计算时,开始考虑X86,而不是传统的如IBM POWER这样的RISC架构处理器。

这也就是说,虽然在专有的硬件和软件系统上也能实施云计算,但这样的云计算平台会把用户“锁”住,用户只能在有限的空间内选择软硬件,同时还必须支付高昂的费用维护和管理云计算平台。与之相对,在x86平台上进行软硬件的整合和扩展,则可以提高云计算平台的标准化程度,让用户拥有更多的选择余地,并且能有效地降低云计算的实施成本,提高云计算的灵活性。

事实上,有媒体记者更是认为,“对于方兴未艾的云计算,从服务器的角度来看,以x86服务器搭建云平台是个主流的选择,这会加速x86服务器对UNIX服务器的冲击。”而在此时,我们看到类似戴尔这样的一直以来坚持在X86服务器领域的厂商开始有了新的发展机会:传统的RISC厂商难以避免的会顾忌自身不同产品线上的竞争优劣,而毫无包袱的厂商——如戴尔——则能够把X86开放架构的云做的更加彻底和更加标准、开放。