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：服務(wù)器是構(gòu)建云計(jì)算的最核心基礎(chǔ)設(shè)備，在“新基建”加快推進(jìn)、公有云持續(xù)放量的背景下，服務(wù)器行業(yè)正迎來(lái)景氣拐點(diǎn)。本文圍繞4個(gè)核心問(wèn)題，由淺入深對(duì)服務(wù)器進(jìn)行深入剖析：

1、服務(wù)器是什么？

2、服務(wù)器的構(gòu)成？

3、服務(wù)器的分類？

4、X86/ARM之爭(zhēng)？

一、服務(wù)器是什么？

服務(wù)器的英文名稱為“ Server”，是指在網(wǎng)絡(luò)上提供各種服務(wù)的高性能計(jì)算機(jī)。作為網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)，存儲(chǔ)、處理網(wǎng)絡(luò)上80％的數(shù)據(jù)、信息，因此也被稱為網(wǎng)絡(luò)的靈魂。

服務(wù)器和普通計(jì)算機(jī)的功能是類似的。只是相對(duì)于普通計(jì)算機(jī)，服務(wù)器在穩(wěn)定性、安全性、性能等方面都要求更高，因此CPU、芯片組、內(nèi)存、磁盤(pán)系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)等硬件和普通計(jì)算機(jī)有所不同。

具體來(lái)說(shuō)，服務(wù)器與普通計(jì)算機(jī)的主要區(qū)別包括：

1）通信方式為一對(duì)多：PC、平板、手機(jī)等固定或移動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)終端，上網(wǎng)、獲取資訊、與外界溝通、娛樂(lè)等，必然要經(jīng)過(guò)服務(wù)器，服務(wù)器通過(guò)“一對(duì)多”來(lái)組織和領(lǐng)導(dǎo)這些設(shè)備。

2）資源通過(guò)網(wǎng)絡(luò)共享：服務(wù)器通過(guò)偵聽(tīng)網(wǎng)絡(luò)上其它終端（Client）提交的服務(wù)請(qǐng)求，在網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的控制下，將與其相連的硬盤(pán)、打印機(jī)、Modem及各種專用通訊設(shè)備提供給網(wǎng)絡(luò)上的客戶站點(diǎn)共享，也能為網(wǎng)絡(luò)用戶提供集中計(jì)算、信息發(fā)表及數(shù)據(jù)管理等服務(wù)。

3）硬件性能更加強(qiáng)大：服務(wù)器的高性能主要體現(xiàn)在高速度的運(yùn)算能力、長(zhǎng)時(shí)間的可靠運(yùn)行、強(qiáng)大的外部數(shù)據(jù)吞吐能力等方面。

服務(wù)器廠商會(huì)根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)景，對(duì)服務(wù)器進(jìn)行差異化設(shè)計(jì)，目前主要的應(yīng)用場(chǎng)景包括文件交互、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和查詢、應(yīng)用程序應(yīng)答與運(yùn)行等。

服務(wù)器概念、組成、分類和架構(gòu)之爭(zhēng)

二、 服務(wù)器的構(gòu)成？

2.1 服務(wù)器的邏輯架構(gòu)

服務(wù)器的邏輯架構(gòu)和普通計(jì)算機(jī)類似。但是由于需要提供高性能計(jì)算，因此在處理能力、穩(wěn)定性、可靠性、安全性、可擴(kuò)展性、可管理性等方面要求較高。服務(wù)器的邏輯架構(gòu)中，最重要的部分是CPU和內(nèi)存。CPU對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行邏輯運(yùn)算，內(nèi)存進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理。

服務(wù)器概念、組成、分類和架構(gòu)之爭(zhēng)

2.2 服務(wù)器的硬件

服務(wù)器硬件主要包括：處理器、內(nèi)存、芯片組、I/O（RAID卡、網(wǎng)卡、HBA卡）、硬盤(pán)、機(jī)箱（電源、風(fēng)扇）。

在硬件的成本構(gòu)成上，CPU及芯片組、內(nèi)存、外部存儲(chǔ)是大頭。以一臺(tái)普通的服務(wù)器生產(chǎn)成本為例，CPU及芯片組大致占比50% 左右，內(nèi)存大致占比 15% 左右，外部存儲(chǔ)大致占比10%左右，其他硬件占比25%左右。

服務(wù)器概念、組成、分類和架構(gòu)之爭(zhēng)

2.3 服務(wù)器的固件和OS

服務(wù)器的固件主要包括BIOS或UEFI、BMC、CMOS，OS包括32位和64位。

1）BIOS

（Basic input/ Output System）

即基本輸入輸出系統(tǒng)，是服務(wù)器啟動(dòng)后最先運(yùn)行的軟件。它包括基本輸入輸出控制程序、上電自檢程序、系統(tǒng)啟動(dòng)自舉程序、系統(tǒng)設(shè)置信息。BIOS是服務(wù)器硬件和OS之間的抽象層，用來(lái)設(shè)置硬件，為OS運(yùn)行做準(zhǔn)備。BIOS設(shè)置程序是儲(chǔ)存在BIOS芯片中的。BIOS的進(jìn)化版本是UEFI（Unified Extensible FirmwareInterface），即統(tǒng)一的可擴(kuò)展固定接口。這種接口用于操作系統(tǒng)自動(dòng)從預(yù)啟動(dòng)的操作環(huán)境，加載到一種操作系統(tǒng)上，從而使開(kāi)機(jī)程序化繁為簡(jiǎn)，節(jié)省時(shí)間。

2）BMC

（Baseboard Management Montroller）

即基板管理控制器，主要是對(duì)服務(wù)器進(jìn)行監(jiān)控和管理。BMC可以在服務(wù)器未開(kāi)機(jī)的狀態(tài)下，對(duì)機(jī)器進(jìn)行固件升級(jí)、查看機(jī)器設(shè)備等。

3）CMOS

（Complementary metal-oxide-semiconductor）

是電腦主機(jī)板上一塊特殊的RAM芯片，是系統(tǒng)參數(shù)存放的地方。CMOS存儲(chǔ)器用來(lái)存儲(chǔ)BIOS設(shè)定后的相關(guān)參數(shù)。

4）OS

（Operating system）

即操作系統(tǒng)，對(duì)服務(wù)器軟硬件及數(shù)據(jù)資源進(jìn)行管理調(diào)度。OS主要分為32位和64位，OS的位數(shù)版本決定了計(jì)算機(jī)處理器在RAM（隨機(jī)存取儲(chǔ)存器）處理信息的效率，64位版本比32位的可以處理更多的內(nèi)存和應(yīng)用程序。

三、服務(wù)器的分類？

服務(wù)器的分類標(biāo)準(zhǔn)是多元化的，目前主要可按產(chǎn)品形態(tài)、指令集架構(gòu)、處理器數(shù)量、應(yīng)用類型等對(duì)市場(chǎng)上的服務(wù)器進(jìn)行分類。

服務(wù)器概念、組成、分類和架構(gòu)之爭(zhēng)

3.1 按產(chǎn)品形態(tài)

服務(wù)器按產(chǎn)品形態(tài)，可以分為：塔式服務(wù)器、機(jī)架服務(wù)器、刀片服務(wù)器、機(jī)柜服務(wù)器等。

服務(wù)器概念、組成、分類和架構(gòu)之爭(zhēng)

1）塔式服務(wù)器（ Tower Server）

既常見(jiàn)的立式和臥式機(jī)箱結(jié)構(gòu)的服務(wù)器，可放置在普通的辦公環(huán)境，機(jī)箱結(jié)構(gòu)較大，有較大的內(nèi)部硬盤(pán)、冗余電源、冗余風(fēng)扇的擴(kuò)容空間，并具備較好的散熱功能。塔式服務(wù)器密度低，多為單處理器系統(tǒng)（有少部分為雙處理器系統(tǒng)）。系統(tǒng)電源和風(fēng)扇一般是單配，非冗余可靠性較低。主要應(yīng)用在企業(yè)官網(wǎng)、多媒體大流量APP、醫(yī)療成像、虛擬桌面基礎(chǔ)架構(gòu)（VD）等場(chǎng)景。

服務(wù)器概念、組成、分類和架構(gòu)之爭(zhēng)

2）機(jī)架式服務(wù)器（Rack Server）

機(jī)架結(jié)構(gòu)是傳統(tǒng)電信機(jī)房的設(shè)備結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)，寬度為19英寸，高度以單位“U”計(jì)算，每“U”為1.75英寸（可換算成4.445cm）。通常有1U、2U、4U和8U之分，其中以1U和2U為主，其次是4U和8U。近期市場(chǎng)也有3U和6U等高度的機(jī)架產(chǎn)品出現(xiàn)。機(jī)架服務(wù)器是一種外觀按照統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的服務(wù)器，配合機(jī)柜使用�？梢哉J(rèn)為機(jī)架式是一種優(yōu)化結(jié)構(gòu)的塔式服務(wù)器，它的設(shè)計(jì)宗旨主要是為了盡可能減少服務(wù)器空間的占用，而減少空間的直接好處就是在機(jī)房托管的時(shí)候價(jià)格會(huì)便宜很多。主要應(yīng)用在云計(jì)算、軟件定義存儲(chǔ)、超融合架構(gòu)、CDN緩存、超算中心等場(chǎng)景。

服務(wù)器概念、組成、分類和架構(gòu)之爭(zhēng)

3）刀片式服務(wù)器（Blade Server）

通常在一個(gè)機(jī)箱里可以插入數(shù)量不等的“刀片”，其中每一塊“刀片”實(shí)際上就是一塊服務(wù)器主板。刀片服務(wù)器通常只需要比機(jī)架服務(wù)器更少的機(jī)架空間，通過(guò)優(yōu)化空間來(lái)提供更強(qiáng)的計(jì)算能力，是一種更高密度的服務(wù)器平臺(tái)。一般包括刀片服務(wù)器、刀片機(jī)框（含背板）及后插板三大部分。不同廠商有不同高度的機(jī)框。各廠商機(jī)框皆為19英寸寬，可安裝在42U的標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜上。主要應(yīng)用在超算中心、異構(gòu)計(jì)算、云計(jì)算平臺(tái)、實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)處理、商業(yè)智能分析及數(shù)據(jù)挖掘等場(chǎng)景。

服務(wù)器概念、組成、分類和架構(gòu)之爭(zhēng)

4）機(jī)柜式服務(wù)器（Cabinet Server）

是未來(lái)數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)架構(gòu)的核心形態(tài)和發(fā)展趨勢(shì)。它集成計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)于一體，以及面向不同應(yīng)用時(shí)，可以部署不同的軟件，提供一個(gè)整體的解決方案。機(jī)柜式服務(wù)器一般由一組冗余電源集中供電，散熱方面由機(jī)柜背部風(fēng)扇墻集中散熱，功能模塊和支撐模塊相分離，通過(guò)供電、散熱的整合，相比普通機(jī)架式服務(wù)器，運(yùn)行功耗低、且可靠高效。此外，機(jī)柜式服務(wù)器無(wú)需繁瑣拆裝，維護(hù)便捷，能夠輕松實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一集中管理和業(yè)務(wù)的自動(dòng)部署。主要應(yīng)用在虛擬化、大數(shù)據(jù)分析、分布式存儲(chǔ)、超算中心等快速一體化部署場(chǎng)景。

服務(wù)器概念、組成、分類和架構(gòu)之爭(zhēng)

3.2 按指令集架構(gòu)

服務(wù)器按照指令集架構(gòu)分類，主要分為如下：

CISC服務(wù)器：

（Complexinstruction Set Computing）

即復(fù)雜指令集計(jì)算

RISC服務(wù)器：

（ReducedInstruction Set Computing）

即精簡(jiǎn)指令集計(jì)算

EPIC服務(wù)器：

（Explicitlyparallel Instruction Computing）

即顯式并行指令計(jì)算

服務(wù)器概念、組成、分類和架構(gòu)之爭(zhēng)

1）CISC服務(wù)器

也被稱為X86服務(wù)器，采用Intel、AMD或其它兼容X86指令集的處理器芯片以及Windows操作系統(tǒng)的服務(wù)器，是目前主流的服務(wù)器架構(gòu)。

2）RISC服務(wù)器

RISC服務(wù)器基于RISC處理器，目前主要包括IBM的Power和Power PC處理器，SUN和富士通合作研發(fā)的SPARC處理器，華為基于ARM架構(gòu)級(jí)授權(quán)研發(fā)的鯤鵬920處理器。

3）EPIC服務(wù)器

EPIC服務(wù)器基于EPIC處理器，目前主要是Intel研發(fā)的安騰處理器等。

使用RISC或EPIC架構(gòu)的服務(wù)器又稱非X86服務(wù)器。包括：大型機(jī)、小型機(jī)和UNIX服務(wù)器，并且主要采用UNIX和其它專用操作系統(tǒng)。

服務(wù)器概念、組成、分類和架構(gòu)之爭(zhēng)

3.3 按處理器數(shù)量

按照處理器的數(shù)量可將服務(wù)器分為：?jiǎn)温贩��?wù)器、雙路服務(wù)器、四路服務(wù)器、八路服務(wù)器等。其中，“路”是指一臺(tái)服務(wù)器內(nèi)部的CPU個(gè)數(shù)，比如單路服務(wù)器內(nèi)部CPU數(shù)量為1顆，雙路服務(wù)器為2顆，以此類推。目前主流的服務(wù)器是雙路服務(wù)器。

多路服務(wù)器用到了對(duì)稱多處理技術(shù)（

SymmetricalMulti-Processing，簡(jiǎn)稱SMP），在一臺(tái)服務(wù)器上，多顆CPU共享內(nèi)存子系統(tǒng)以及總線結(jié)構(gòu)。在服務(wù)器運(yùn)行時(shí)，多顆CPU同時(shí)運(yùn)行操作系統(tǒng)的單一復(fù)本，系統(tǒng)將任務(wù)隊(duì)列對(duì)稱地分布于每顆CPU之上，所有的CPU都可以平等地訪問(wèn)內(nèi)存、I/O和外部中斷，從而極大地提高了整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理能力。

服務(wù)器概念、組成、分類和架構(gòu)之爭(zhēng)

3.4 按應(yīng)用類型

在不同的應(yīng)用場(chǎng)景，對(duì)服務(wù)器的功能要求會(huì)有所側(cè)重，按照其應(yīng)用類型，可以分為文件服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、應(yīng)用程序服務(wù)器。

1）文件服務(wù)器

在計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)中，以文件數(shù)據(jù)共享為目標(biāo)，將供多臺(tái)計(jì)算機(jī)使用的文件存儲(chǔ)在一臺(tái)服務(wù)器中，這臺(tái)主機(jī)就被稱為文件服務(wù)器。文件服務(wù)器相當(dāng)于一個(gè)信息系統(tǒng)的大倉(cāng)庫(kù)，保證用戶和服務(wù)器磁盤(pán)子系統(tǒng)之間快速數(shù)據(jù)傳遞。在該類型服務(wù)器的各個(gè)子系統(tǒng)中，對(duì)系統(tǒng)性能影響大小依次排列為網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、磁盤(pán)系統(tǒng)、內(nèi)存容量、處理器性能。

2）數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器

用于頻繁的讀取和索引數(shù)據(jù)的服務(wù)器，比如企業(yè)的財(cái)務(wù)系統(tǒng)、人事系統(tǒng)及各種管理系統(tǒng)均有類似需求。不同類型的企業(yè)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器的要求不同，對(duì)于較大的企業(yè)，會(huì)涉及到分布式并發(fā)數(shù)據(jù)查詢等問(wèn)題，這對(duì)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)以及I/O的數(shù)據(jù)傳輸能力有比較高的要求；而對(duì)于較小的企業(yè)，并發(fā)用戶相對(duì)較少，分布式查詢需求不高，磁盤(pán)系統(tǒng)更為重要。

3）應(yīng)用程序服務(wù)器

類似于文件服務(wù)器為很多用戶提供文件一樣，應(yīng)用程序服務(wù)器讓多個(gè)用戶可以同時(shí)使用應(yīng)用程序。在該類型服務(wù)器的各個(gè)子系統(tǒng)中，對(duì)處理器性能的要求會(huì)更高。

四、 X86/ARM之爭(zhēng)？

正如前文所述，按照指令集類型，服務(wù)器可以分為CISC服務(wù)器、RISC服務(wù)器、EPIC服務(wù)器。其中CISC服務(wù)器又被稱為X86服務(wù)器，RISC和EPIC服務(wù)器又被統(tǒng)稱為非X86服務(wù)器（也即Non-X86服務(wù)器）。從服務(wù)器的產(chǎn)業(yè)趨勢(shì)來(lái)看，目前正形成雙強(qiáng)的局面，其中X86服務(wù)器以Intel/AMD處理器為主導(dǎo)，而非X86服務(wù)器以ARM架構(gòu)處理器為主導(dǎo)。雙方各有優(yōu)劣勢(shì)，將長(zhǎng)期共存。

服務(wù)器概念、組成、分類和架構(gòu)之爭(zhēng)

4.1 X86服務(wù)器：市占率高

X86服務(wù)器是目前市場(chǎng)的主流選擇。2009年以來(lái)，X86服務(wù)器逐步成為服務(wù)器市場(chǎng)的主流選擇，收入方面的優(yōu)勢(shì)相較于Non-X86服務(wù)器不斷擴(kuò)大。根據(jù)Gartner的數(shù)據(jù)，2019年，全球X86服務(wù)器出貨量和廠商銷售額分別為1249.7萬(wàn)臺(tái)和693.6億美元，遠(yuǎn)超Non-X86服務(wù)器。X86服務(wù)器是云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施的主要構(gòu)成元素，隨著云計(jì)算產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展， X86服務(wù)器的市場(chǎng)規(guī)模有望進(jìn)一步擴(kuò)大。

服務(wù)器概念、組成、分類和架構(gòu)之爭(zhēng)

中國(guó)X86服務(wù)器市場(chǎng)需求有望拐點(diǎn)向上。在中國(guó)“新基建”政策的推動(dòng)下，未來(lái)5年，中國(guó)X86服務(wù)器市場(chǎng)景氣度有望提升。根據(jù)IDC的預(yù)測(cè)，2020-2024年，中國(guó)X86服務(wù)器的出貨量復(fù)合增長(zhǎng)率為9.1%。

英特爾10nm新一代芯片即將面世，X86服務(wù)器有望迎來(lái)新一輪產(chǎn)品迭代。處理器是服務(wù)器的核心，而X86服務(wù)器芯片的霸主為英特爾，英特爾的產(chǎn)品迭代對(duì)X86服務(wù)器的產(chǎn)業(yè)周期有重要影響。早在1978年，英特爾即推出第一代X86架構(gòu)處理器—8086，用于PC。此后，英特爾進(jìn)軍服務(wù)器領(lǐng)域，歷經(jīng)奔騰、至強(qiáng)產(chǎn)品線。根據(jù)英特爾公布的路線圖，公司將于2020年四季度推出10nm服務(wù)器處理器Ice Lake-SP系列，進(jìn)一步升級(jí)微內(nèi)核，預(yù)計(jì)最多為38核76線程，支持64條PCIe 4.0通道，同時(shí)降低功耗。英特爾加快處理器迭代步伐，有望為X86服務(wù)器的發(fā)展帶來(lái)強(qiáng)力催化。

服務(wù)器概念、組成、分類和架構(gòu)之爭(zhēng)

目前，作為市場(chǎng)份額最高的服務(wù)器架構(gòu)，X86服務(wù)器的核心優(yōu)勢(shì)在于：

1）性能領(lǐng)先。X86架構(gòu)處理器設(shè)計(jì)的初衷在于性能，以2U服務(wù)器系統(tǒng)為例，可提供多達(dá)48 核的超強(qiáng)計(jì)算性能，靈活的存儲(chǔ)擴(kuò)展以及高速網(wǎng)絡(luò)接入能力，非常適用于具有多重業(yè)務(wù)負(fù)載的復(fù)雜基礎(chǔ)設(shè)施環(huán)境，包括企業(yè)級(jí)部署、云環(huán)境部署、大數(shù)據(jù)應(yīng)用環(huán)境等。

2）生態(tài)完善。X86指令集是一個(gè)相對(duì)開(kāi)放的指令集，在發(fā)展之初英特爾等供應(yīng)商對(duì)獨(dú)立軟件開(kāi)發(fā)商即進(jìn)行指令集開(kāi)放，對(duì)桌面軟件兼容，發(fā)展至今，越來(lái)越多的玩家進(jìn)入X86生態(tài)圈，形成了廣闊、完善的護(hù)城河。

4.2 ARM服務(wù)器：潛力很大

ARM服務(wù)器迎來(lái)萬(wàn)物互聯(lián)發(fā)展良機(jī)。ARM處理器的應(yīng)用始于低功耗、計(jì)算量小的移動(dòng)場(chǎng)景，并專注于嵌入式電子、消費(fèi)電子、汽車電子等領(lǐng)域發(fā)展。因此，ARM在移動(dòng)端、IOT側(cè)占據(jù)壓倒性的市場(chǎng)及技術(shù)優(yōu)勢(shì)。疊加其適配500萬(wàn)ARM原生應(yīng)用，未來(lái)，ARM架構(gòu)與X86架構(gòu)的競(jìng)爭(zhēng)值得關(guān)注。

5G和物聯(lián)網(wǎng)推動(dòng)邊緣計(jì)算、端側(cè)AI發(fā)展，能效、靈活性將成為用戶重點(diǎn)考量因素。ARM服務(wù)器的有點(diǎn)包括：

ARM服務(wù)器的能耗低。X86架構(gòu)采用效率相對(duì)較低的體系架構(gòu)，功耗較高，而ARM采用精簡(jiǎn)指令集的設(shè)計(jì)理念，具有天生的計(jì)算高效能優(yōu)勢(shì)。

單位面積內(nèi)核數(shù)更多、算力更強(qiáng)。一個(gè)ARM核的面積僅為X86核的七分之一，同樣尺寸下，ARM 核數(shù)是X86的4倍以上。由于芯片尺寸限制，ARM的眾核橫向擴(kuò)展更符合分布式業(yè)務(wù)需求。

以鯤鵬920為例，其采用7nm工藝，可以支持32/48/64內(nèi)核。此外，Ampere發(fā)布的Altra芯片具有80個(gè)內(nèi)核，Marvell將推出的Thunder X3具有96個(gè)內(nèi)核，相較于Intel至強(qiáng)白金系列的24-56個(gè)內(nèi)核，具有單位面積內(nèi)更強(qiáng)性能的優(yōu)勢(shì)。

服務(wù)器概念、組成、分類和架構(gòu)之爭(zhēng)

未來(lái)，隨著數(shù)據(jù)中心軟件生態(tài)逐步支持ARM架構(gòu)，以及其天生的低成本和低功耗特性，在華為、AWS等ICT巨頭的帶領(lǐng)下，ARM架構(gòu)CPU的價(jià)格和性能有望改善，將可為用戶提供更低成本的云計(jì)算服務(wù)，實(shí)現(xiàn)出貨量的進(jìn)一步成長(zhǎng)。