ARM在服务器领域能否取代x86

(文/周凯扬)ARM在服务器市场的出镜率可谓越来越高，无论是通用计算的云原生处理器，还是推理训练的AI/ML加速器，都少不了ARM的参与，为云服务厂商献上了一项诱人的高性价比可选方案。

然而，出不出服务器级别的ARM处理器是一回事，至于云服务厂商用不用那就是另一回事了。虽然ARM在服务器领域动作频繁，近年来新品不断公开发布，但从云服务厂商已经部署的实例来看，这些ARM服务器芯片要想抢占x86的份额言之尚早，尤其是其可选数量和规模仍然不比传统的x86服务器，可能也就与GPU、FPGA、NPU之类的异构实例能作对比而已。

坚持自研的亚马逊

亚马逊的AWS应该是最早引入ARM服务器的云服务厂商，2015年收购Annapurna Labs，亚马逊就走上了自研之路。凭借其自研的Graviton系列ARM处理器，从2018年至今，已经部署并公开了三代ARM处理器。不过从Graviton到Graviton3，主频率的提升并不算特别明显，只不过是从2.3GHz提升至2.6GHz，而性能上的提升还是比较可观的。

倒是亚马逊给出的性能对比项目，基本确定了这一ARM处理器的应用范围，比如NGINX、Node.JS、REDIS的性能提升，代表着面向网页服务器;而x264、x265编码速度和AES-256加密速度的提升，代表着面向媒体服务器和加密应用;至于机器学习上的提升，单靠CPU的话可能还是适合一些推理工作，但整体竞争力还是比不过通用GPU。

微软的坎坷ARM路

到微软这边的Azure就比较复杂了，微软业务过去的ARM生态都是与高通深度绑定的。且不说服务器，微软在消费级笔记本上就踩过ARM的坑，比如高通的SQ系列处理器，这一系列由于性能瓶颈被用户所诟病。

2017年，微软宣布了奥林匹斯计划，其中就有用到Cavium的ThunderX2和高通的Centriq 2400两款ARM芯片。然而随着高通收购NUVIA，准备继续发力ARM笔记本芯片，却也退出了服务器芯片业务，而Cavium被Marvell收购后不久就停了Thunder系列处理器的开发。

微软面临着这样一个窟窿，似乎已经下定决心自己来填，2020年底，传来了微软自研ARM服务器芯片的消息。对于本就高利润的云服务业务而言，若是自研处理器必然可以再度降低成本。然而，自研芯片的正式发布消息迟迟未曾出现，反倒迎来了Azure使用Ampere ARM处理器的消息。

微软近日宣布，推出基于Ampere Altra ARM处理器的通用实例Dpsv5和内存优化实例Epsv5，最高频率为3.0GHz，最多提供64vCPU的选项。微软表示与x86的同类实例相比，ARM实例的性价比提升了多达50%

多管齐下的阿里

要说使用Ampere的ARM处理器，其实国内的阿里云反而更先一步。早在去年，阿里云就开放了Ampere ARM服务器的测试申请。阿里云上的ARM服务器实例有通用型实例的g6r和计算型的c6r，均搭载了搭载了Ampere Altra处理器，前者选用了1：4的处理器与内存配比，后者则是1：2，但两者均基于阿里云自己的第三代神龙架构，最高可选64 vCPU的版本。

据阿里云官网给出的数据，g6r和c6r处理器的主频率为2.8GHz，在与Ampere的官方数据进行比对后，可以得出阿里云用的是Q80-28这一款Ampere Altra处理器，TDP为185W，属于80核Ampere Altra主频排第三的一版，不过阿里云最高只提供64vCPU的选项。Ampere Altra最高规格的一版频率可达3.3GHz，与阿里云主打的g7实例所用的英特尔Xeon Platinum 8369BPl 3.5GHz的睿频频率也相差无几了。正如我们在前面提到的，ARM处理器的优势在成本上，对比同样vGPU、内存配置的英特尔x86实例，Ampere Altra的ARM实例的价格低了30%。

我们也不能忘了阿里去年发布的倚天710芯片，这款基于ARMv9架构的ARM芯片最高支持到128核，很明显是奔着高性能计算去的。不过这款处理器目前还没有正式部署在公有实例上，考虑到倚天710基于5nm制程，很有可能是因为产能问题。

ARM服务器仍被视为高性价比之选

从各大云服务厂商的部署情况来看，ARM服务器仍被视为一种降低成本能耗的方案，主打的仍是一个通用计算，目前还不能抢占x86高性能计算的市场。现在的ARM服务器多数用于网页服务器、应用服务器、中小型数据库、游戏服务器和媒体服务器这类计算压力不算高的场景，而数据分析、批量计算等计算负载较高的应用仍是x86的天下。

此外，ARM的服务器处理器虽然已经无缝支持虚拟化，但缺乏x86处理器的多线程特性，一个vCPU也就对应一个核心。之所以Ampere Altra有那么多不同核心配置不同频率的SKU，就是因为有的ARM处理器并没有动态频率电路，因此对应的频率为最大静态时钟频率，并没有英特尔睿频那样的动态频率功能。

不仅如此，目前的ARM服务器芯片玩家不算多，能吃到各家云服务商订单的目前也只有Ampere，反倒是自研自用的更多一些，譬如亚马逊的Graviton和阿里巴巴的倚天710，都是服务于自家云业务的，而英伟达的ARM服务器处理器离面世还有一段时间。由此也可以看出在这个市场做第三方供应商确实困难，不然Marvell和高通也不会相继退出。

产能也在逐渐影响部署速度，亚马逊的Graviton3已经于去年11月公布，但至今没有投入部署;Ampere也早就发布了最高128核的Altra Max产品，但阿里云和刚公布的Azure用到的依然是Altra，加上前文提到的倚天710，ARM要想在云端与x86平起平坐，还有一段路要走。

原文标题：ARM频繁上云，能与x86平起平坐了吗?

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审核编辑：汤梓红

服务器原生处理器计算

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