七个2020年服务器的发展趋势

今日tips

复工后哪一种出行方式最安全？

随着各地开始逐渐复工返岗，平常如何出行成为你们关注的问题，关于哪一种出行方式最安全，@中央人民广播电台是这样说的：私家车最安全，其次是共享单车。

中国疾控中心消毒学首席专家张流波认为私家车最为安全，公交地铁则不太安全。然而不是每一个人都有私家车，所以共享单车也是一种较好的选择。固然，步行也相对安全，可是若是要选择交通工具，中短途路程仍是共享单车更为合适。

做为服务器行业的全球领导者，戴尔易安信汇聚了全球服务器研发领域最为顶尖的人才，他们对服务器行业的观察和思考，能够说是将来服务器发展的重要风向标。

下面七个2020年服务器的发展趋势和观察，均由戴尔易安信资深研究员或资深工程师亲自撰写。

1、数据为王**

做者

✦Jimmy Pike_——戴尔易安信CTO，服务器基础架构解决方案办公室高级研究员兼高级副总裁
_

✦_Shawn Dube__——戴尔易安信服务器基础架构解决方案高级工程师_

数据是将来的关键，由数据驱动的看法正在改变业务的运行方式，并对从云到核心再到边缘的全部节点都提出了新的挑战。而最大挑战来自于500亿个智能设备以及它们正在生成的大量边缘数据。

第一波数字化转型改进了工做流程，提升了生产率，同时还系统地将大数据归入业务流程。但随着数据愈来愈多地推进业务发展，人工流程将难以推进下一波发展。

此时，以客户为导向的需求以及及时提供相关服务和产品的需求将数据科学推向了新的高度。采用经过数据自动方式驱动（即人工智能），是解决新出现的问题的惟一途径。

现代业务要求数据引擎以一种弹性，可伸缩和敏捷的方式存在，包括与现有数据源（如数据湖，分布式数据源以及如今不可复制的实时数据）进行互操做能力。

尽管数据科学和高级分析在算法和统计工做中继续占有重要位置，但由数据驱动的ML/DL/AI（包括来自边缘的数据）的集成，将为新的复杂业务提供重大业务影响。数据为王！掌握数据的人将领导世界。

2、特定领域的CPU将加速崛起**

做者

✦Onur Celebioglu_——戴尔易安信HPC服务器基础架构解决方案高级杰出工程师_

✦Bhyrav Mutnury_——戴尔易安信服务器基础结构解决方案高级杰出工程师_

CPU计算长期基于RISC或X86架构（IBM，Intel和AMD），而在过去的十年中，咱们已经转向GPU和FPGA（Nvidia，AMD，Intel，Xilinx等）来推进AI/ML。如今，张量处理单元（TPU）和神经处理单元（NPU）愈来愈受到关注。

下一波革命将是AI芯片的蓬勃发展，并在云中驱动核心到边缘空间。

与传统CPU架构相比，人工智能芯片将有助于执行并行计算并更快地执行与人工智能相关的做业。与传统GPU和FPGA相比，这些芯片将更多应用于特定领域，例如计算机视觉，语音识别，机器人技术和自动驾驶汽车等。

另外一方面，处理器供应商正在添加专门的指令（VNNI，Bfloat16等），以便可以更好地处理混合精度算法并优化AI性能。

与专用加速器相比，传统CPU为用户提供了更通用的平台，以供用户运行各类工做负载，并执行AI/ML/DL工做流程中必不可少的数据处理或数据准备任务。尽管在运行AI工做负载方面通用CPU的效率不如特定领域特定的加速器，但若是要将系统用于各类工做负载和用例，请考虑使用通用CPU的系统架构。

新一波的AI芯片浪潮引发了不少公司的成功。除了像Nvidia，Intel，Apple和Alphabet这样的大型公司以外，还有一系列新兴公司经过Graphcore，Groq，Hailo技术，Wave计算和Quadric等AI芯片来展示本身的存在。

预计该市场在将来2-3年内将增加到数百亿美圆，而且随之而来的是许多参与者，他们将试图区分芯片、平台和应用并证实他们的优势。市场上大量的AI/ML用例使得这场竞赛趋于白热化。下一个游戏改变者将是使这些AI芯片更快，更有利于应用程序的人。大公司将必须努力保持敏捷，以在这场竞赛中生存，由于这是一场淘汰赛。

不过，无论谁赢了，用户都将有更多选择。将来的系统将结合通用CPU和特定加速器，实现更多混合。做为解决方案供应商，咱们面临的挑战将是为正确的工做负载推荐正确的体系结构，并使咱们的客户更轻松地操做和使用此类混合系统。

三、x86服务器扩展至边缘

做者

✦Gaurav Chawla_——戴尔易安信服务器基础结构解决方案研究员兼副总裁_

✦Alan Brumley_——戴尔易安信服务器基础架构解决方案高级杰出工程师，OEM工程师_

大约10年前，SDN（软件定义的网络）和SDS（软件定义的存储）就开始朝着软件定义的体系结构发展。这产生了基于x86的标准服务器上运行块、文件和对象的新的横向扩展存储体系结构。

VMware vSAN，戴尔易安信VxFlexOS，ECS只是几个示例。网络体系结构也从专有网络演变为基于Open-flow的可编程交换机，以及用于VM和容器网络的新型分布式虚拟交换机。带有L4-7网络服务的戴尔易安信OS10网络操做系统，MicrosoftSONiC，VMwareNSX，LinuxOVS（开放虚拟交换机）和网络服务网格（NSM）只是其中的一些示例。大多数超大规模云和大型数据中心都是利用软件定义的架构构建的。

软件定义的这一趋势将加快客户从“云优先”策略向“数据优先”策略的转变，同时伴随着的IoT和5G也在推进这种转变。

随着客户将IoT设备链接到网络，他们须要在本地或边缘处理数据。这些边缘位置一般须要坚固，紧凑且适用于严苛环境的设备。为了将数据处理应用程序移至边缘，底层基础架构服务（包括网络和存储）也须要移至边缘，以确保数据的安全性，私密性，并实现低延迟的数据分析。

这致使x86服务器系统与卸载加速器（offload accelerators）结合在一块儿，成为承载边缘工做负载的基础平台。x86服务器提供了链接到其余边缘和集中式公有云的边缘环境的能力，以实现数据的分布式处理。

为了实现移动用户（移动设备和联网/自动驾驶汽车）的连通性，电信公司正在朝着5G启用迈进，其5G基础架构也朝着软件定义演进。电信公司已经将其网络核心过渡到使用软件定义的NFV（网络功能虚拟化）过程当中。

5G频谱的高速，低延迟和距离限制决定了蜂窝站点的密集化。这种密集化致使专有RAN（无线电访问网络）架构向CRAN/vRAN（集中式RAN/虚拟化RAN）发展，该架构也利用x86服务器，结合了RAN的卸载和对智能NIC和FPGA的网络处理。

总而言之，边缘的可扩展性，性能和多种用例将进一步加速“软件定义的基础架构”，由于全部工做负载都在服务器上运行。它还将推进特定领域架构（Domain-SpecificArchitecture）的需求。基础架构服务和用户应用程序的某些方面将被加速或卸载到专用的协处理器中，例如GPU，FPGA和SMART-NIC。服务器系统将由x86处理器和内存以及特定于域的加速器组成。

4、机架密度增长一倍以上**

做者

✦Mark Bailey_——戴尔易安信基础架构高级杰出工程师_

✦Robert Hormuth_——戴尔易安信基础设施解决方案技术研究员_

在过去十年中，机架功率密度一直保持相对不变。大多数专家都会赞成，5-10kW的目标机架密度是对现有和将来硬件要求的保守评估。实际上，一项全球客户调查代表，大多数IT经理并不认为机架密度的增长会阻碍他们将来数据中心的增加和执行指标。

与全球数字化转型相关的计算解决方案的需求以及AI/ML/DL的兴起代表，将来的机架密度将远超过当今的密度。新的CPU/GPU在不久的未来每一个超过300瓦、DDR5功率和通道数量增长、PCIeGen4/5功率和通道增长、100G+以太网，以及NVMe采用率的提升将下一代机架功率带入了新的领域。

若是客户但愿维持现有环境，他们将很快面临关键的决定：

① 采用将来的服务器解决方案，但为了保持总机架密度而减小了每一个机架的服务器数量；

② 转向使用低功耗服务器为了维持服务器节点数和总机架密度，或采用将来的服务器解决方案，所以相应地增长机架功率和数据中心功率以及散热。

一些客户认为，他们能够经过迁移到托管设备或公有云来解决这些挑战。然而，现实是，在那些地方也存在一样的挑战。

上图是保守的将来18个月内机架功率密度图，平均预计机架功率是如今的两倍以上。

在戴尔易安信，咱们致力于经过在数据中心的各个方面进行创新来帮助客户，从而为这些新兴挑战提供真正的解决方案。戴尔易安信如今提供了多种1U和2U单插槽服务器，能够大大下降每一个节点的功率并下降机架密度。咱们还提供各类480/277V和415/240V机架配电单元和PSU，为高密度机柜的数据中心配电电压的发展提供了补充。

数据时代就在眼前，AI，ML，DL已经来到了咱们每一个人身边，机架密度将增长一倍以上，边缘将带来许多新的机遇和挑战。戴尔易安信拥有丰富的经验，解决方案和能力，能够转型过程当中为客户合做伙伴提供指导。

5、可扩展多芯片**

服务器CPU时代到来

在10纳米及如下工艺的推进下，CPU核心数量，高速IO通道，DDR通道，嵌入式存储器和其余功能的增加速度超过了历史记录。今天，新的硅技术和基板封装方法，已经可以使咱们以更加经济的方式扩展处理器。

尽管多芯片模块（MCM）已经存在了好几代，但它们一般用于将封装内的多个分立器件芯片链接在一块儿，以节省空间或改善信号完整性。此时，芯片间互连的宽度受到限制，而且须要大功率I/O驱动器或SERDES。

但如今芯片和封装方面的改进容许设备或元素由多个子CPU硅芯片组成，一般称为小芯片，且没有明显的性能或功耗缺点。

这种新方法的一个例子是AMD的第二代EPYC 服务器CPU，其中一个IO芯片（IOD）和多达八个8核CPU高速缓存芯片（CCD）以互连的方式布置在CPU封装基板上。

若是CPU是由单个总体式芯片制成，则CCD和IOD的数量不会对延迟或带宽形成任何明显影响。因为单个CCD和IOD芯片仅是等效单片芯片尺寸的一小部分，所以能够实现芯片成品率的大幅提升。此外，这种“小芯片”方法容许CCD使用比IOD更高级的硅工艺，从而节省更多成本。

另外一个例子是英特尔最近宣布的EMIB（嵌入式多芯片互连桥接）和Foveros（2D和3D芯片封装和堆叠）技术。

EMIB只须要一个小的嵌入式硅片链接，便可将两个小芯片绑在一块儿，并具备高带宽和小距离。EMIB并未在英特尔的FPGA和Kaby Lake-G中使用，它将GPU链接到封装内的高带宽内存。

Foveros是一种硅堆叠技术，它使用TSV（经过硅通孔），例如，能够有效地链接独立的IO，内核和存储芯片。在某些状况下，硅叠层底部的芯片充当有源“插入层”或基板。

6、SCM道路已成**

做者

✦ Stuart Berke——_戴尔易安信副总裁兼服务器基础架构解决方案研究员_

✦ Gary Kotzur_——戴尔易安信服务器基础架构解决方案高级杰出工程师_

实现无处不在SCM的全部必要要素都已经准备就绪。

随着行业标准NVDIMM得到多源和普遍的CPU支持，专有的非易失性DIMM消失了。接近DRAM级的存储级内存（SCM）介质（如英特尔Optane DCPMM DIMM）已经到货，从而支持新的本机非易失性持久性内存使用模式，以及更高的容量和更低的$/GB。

相当重要的是，一个开放的行业标准软件堆栈生态系统，从BIOS和BMC到OS/系统管理程序再到应用程序层已经准备就绪，以确保将当前和新的持久性内存类型轻松地引入通用框架。

适用于服务器的持久性内存的其余SCM介质类型和变体也将出现，包括相变存储（PCM），自旋转矩磁阻RAM（ST-MRAM），碳纳米管（CNT或NRAM）和可变电阻式存储器（ReRAM），将在容量，耐用性，成本和性能方面提供更多选择。

当咱们展望2020年及之后时，该行业将从今天主要是针对早期采用者的市场（例如存储，数据库和服务器设备）转向更通用的计算部署，在这些计算部署中，持久性内存可改善总体系统成本，性能，容量，引导以及恢复时间，耗电量等。

7、关于容器**

做者

✦ Stephen Rousset——_戴尔易安信服务器基础架构解决方案高级杰出工程师_

✦ Glean Campbell_——戴尔易安信服务器基础架构解决方案技术人员_

从服务器设计的角度来看，咱们一直有考虑将要在服务器平台上运行的软件，确保这些软件能与处理器，内存和I/O很好的配合 ，以支持工做负载。

如今，随着可组合和灵动架构设计的开始，软件能够动态地利用其所部署的硬件。咱们看到容器可以经过对应用程序基础架构感知来使用硬件功能，这使开发人员可以将应用程序行为与特定服务器平台功能结合起来，并最大程度地提升结果。

可是，容器生态系统中还能够进行另外一优化步骤，最新的戴尔易安信PowerEdge服务器经过Redfish提供的遥测数据能够促进这一优化过程。

好比在一辆运行的列车上部署容器化应用程序时，能够收集工做负载和基础设施利用率的遥测数据，并将其输入到调度和调度决策中，以确保已部署的做业在愈来愈优化的平台上运行。

咱们将经过收集到的遥测数据，结合基于动态硬件利用率结果制定更好的容器调度决策。这种协做将在新的调度算法和动态硬件部件的组合中体现出来。在将来，平台基础，平台资源，工做负载和组合引擎将经过遥测指标与调度程序交织在一块儿。