云厂商越用越上瘾 Arm架构在数据中心野蛮生长

（集微网报道）随着英伟达收购案被画上终止符，围绕 Arm 公司本身的热议逐渐降温。但是在处理器的世界中，Arm 架构依然在快速生长着，除了苹果公司引人注目的 M1 系列芯片，数据中心的 Arm 势力也在不断增长。以亚马逊、阿里为代表的云计算巨头正在自研 Arm 处理器的路上越走越远，使用 Arm 芯片的服务器也在不断投入使用，数据中心处理器格局正在悄然发生改变。

Arm 芯开始挑大梁

腾讯云在 2021 年底发布了 CVM 标准型 SR1 服务器，可用于各种类型和规模的企业级应用等。这款服务器吸引人的地方不在于其他配置，而是内置的 Arm 处理器—— 2.8GHz 的 Ampere Altra 处理器。根据相关评测，SR1 服务器的算力性价比超过了同等配置的 S5（配置 Intel 至强 Platinum 8255C CPU）服务器，最高有 83% 的性能提升。

无独有偶，阿里云也发布了类似的服务器，同样采用 Ampere Altra 处理器，可用于网站和应用服务器、游戏服务器等场景。如果进一步观察，金山云、京东云等国内云服务商也推出了自己的 Arm 处理器服务器实例。算上更早就与 Arm 展开合作的百度云和华为云等，国内的云服务商已经开始全面拥抱基于 Arm 处理器的服务器。

放眼国际数据中心市场，云计算行业的巨人亚马逊云科技（AWS）早已从 Arm 架构获益良多，也为其他厂商选择 Arm 处理器芯片树立了典范。

2018 年底，AWS 首次公开基于 Arm 架构处理器 Graviton 的云实例 EC2 A1，将部分工作负载能耗降低至 45%。2019 年底，二代处理器 Graviton2 发布，基于该处理器的 EC2 T4g、M6g、C6g 等实例将针对各种工作负载又提升了 40% 的性价比。鉴于其优异的表现，AWS 也揽入了 Domo、F1 方程式赛车、Snap 等一干重量级客户。

借势而上，AWS 又在 2021 年 12 月推出了 Graviton3。这代处理器的性能更为强大，与上一代 Graviton2 相比，计算性能提高了 25%，浮点和加密工作负载性能提升 2 倍，机器学习工作负载性能提升 3 倍，而能耗则减少了 60%。

同时，AWS 还发布了采用了 Graviton 3 的 C7g 应用实例，也是业界首款采用 Arm Neoverse 架构并支援 DDR5 的云端应用实例。AWS 为 C7g 指定了多个应用场景，包括高性能计算、批处理、电子设计自动化 ( EDA ) 、媒体编码、科学建模和基于 CPU 的机器学习推理，相比于当年 Web 服务器、容器化微服务、数据 / 日志处理和其他可以在更小的内核上运行轻量级工作负载，Arm 架构的服务器芯片已经取得了惊人的进步。

几年之前，尽管有厂商推出 Arm 服务器芯片，但都无果而终，数据中心始终不见 Arm 芯片的身影。Graviton 芯片的开发和使用是一个转折点，让 Arm 服务器芯片真正实现落地，有机会在大规模数据中心中一展身手，而软件合作伙伴也可以加入并证明其堆栈和应用程序可以与 ARM 架构所兼容。现在，Graviton 处理器已经遍布 AWS 的全球网络，以不同的方式在 23 个 AWS 服务地区和十几个不同的 EC2 实例类型中可用。

AWS 的成功也引发了行业的潮流。华为研发出鲲鹏 920 芯片，并推出了基于该芯片的 TaiShan 服务器。阿里旗下半导体公司平头哥也发布了服务器芯片倚天 710，使用了最新的 Arm v9 架构，并计划在将来应用在自己的服务器中。此外，微软、谷歌等巨头也相继启动了自研芯片的计划。

为何拥抱 Arm

未来网络基础设施有着多样化的需求，云计算服务商和超大型网络公司也在进行各种层面的创新。这些都在驱动数据中心不断升级，从上层应用到整机，最终扩展到服务器处理器的层级。

IDC 指出，以 5G、人工智能、物联网为代表的新兴技术正在推动人类进入智能社会，加速了智能化应用爆发性发展，自动驾驶、云游戏、VR/AR 等智能化应用的兴起，使得传统单一的 X86 架构产品很难满足多样化的计算场景需求。

为了应对不同工作负载所带来的挑战，异构计算大行其道，使得服务器容纳了越来越多元化的处理器架构。而 Arm 架构处理器不只具有运算核心数量较多、功耗较低等优势，也更容易与 Arm 架构的移动处理器互联互通，可在最短时间内快速处理很多特殊工作负载，因此大受欢迎。

Arm 处理器芯片的硬实力也在不断增强，AWS、华为和阿里平头哥所研发的芯片性能都可以与 X86 架构主流芯片相抗衡。独立开发商 Ampere 的芯片也受到市场的追捧。

并且，Arm 生态以前最被人诟病的软件短板也被逐渐被补齐。当前，所有大型的操作系统，如 Linux、BSD、windows 都可以得到 Arm 架构的支持。容器化，包括虚拟化工具如 docker、VMware、KVM 和 Kubernetes 都可以在 Arm 架构运行。编程语言，包如 CUDA 和 Java 也都可以得到 Arm 的支持。

图 支撑 Arm 的软件体系已经非常完善（数据来源：Oracle）

从三大 Linux 逐个宣布 Arm 版本的 GA release，到 Java Open JDK，gcc/LLVM，再到 Ngnix， MySQL，Redis，Arm 用了十年多的时间获得了开源软件阵营的全力支持。

获得软件层面的支撑，意味着 Arm 架构与 X86 架构在面向客户时已无巨大差别。有云服务商人士就表示，其很多客户不在乎采用 Arm 还是 x86，而是关心系统运行速度更快或费用更低，或者哪种服务器有更多内存。" 这就是发生重大转变的地方，甚至有一些客户表示愿意采用数千台 Arm 服务器。"

选择 Arm 架构对于云服务提供商来说，不但满足了更多样化的算力需求，也成为其市场竞争的强力武器。行业人士指出，云服务头部厂商基本定型之后，价格战就成了拉拢新客户留住老用户的必经之路，Arm 服务器芯片带来的高功效意味着可以推出定价更低的实例。

以 Graviton2 为例，其在在几乎所有工作负载上都击败了 Epyc 7571 的性能，同时也击败了 Intel 的 Cascade Lake，而且其价格更有优惠。

需要注意的是，Arm 架构在数据中心面临的挑战依然强大。即使是增速惊人，到 2025 年云系统架构KVM，Arm 架构在数据中心预期的市占率也只有 25%。X86 依然是数据中心的主流架构，而 Arm 架构还多应用在特定负载上，比如为 CPU 分担网络处理任务（现在最热的 DPU 多为 Arm 架构）。所以业界普遍认为，将来不太可能出现 Arm 完全取代 X86 的局面，而是双方在 " 一云多芯 " 架构下共同发展。

（校对 /Andrew）

（编辑：晋中站长网）

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