高通在幾周之前發(fā)布了 Centriq 服務(wù)器片上系統(tǒng)（SoC）。那場活動的中心是 Centriq 的技術(shù)規(guī)格和定價，并且還揭示了該生態(tài)系統(tǒng)的大量合作伙伴和客戶。我曾經(jīng)介紹了三星用于 Centriq 的工藝并且該公司還在到處向其客戶推薦 Centriq。

盡管高通當(dāng)時是在發(fā)布自己的 Centriq 2400 處理器，而并不是重點(diǎn)關(guān)注那些會使用該參考設(shè)計(jì)（reference design）的硬件合作伙伴，但高通還是選擇將其 Centriq 發(fā)布會的重點(diǎn)放在了生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展上，其中高通還著重強(qiáng)調(diào)了軟件工作負(fù)載和合作伙伴關(guān)系。因?yàn)楫?dāng)今很多的云負(fù)載組合都基于運(yùn)行時環(huán)境（即使用容器、解釋型語言等），所以比起操作系統(tǒng)和編譯器，發(fā)布一款新芯片更需要的是生態(tài)系統(tǒng)支持。

我們相信高通在高價值工作負(fù)載和應(yīng)用上重點(diǎn)關(guān)注生態(tài)系統(tǒng)的戰(zhàn)略是健全合理的。Centriq 2400 發(fā)布會展示了很多 64 位 ARM 數(shù)據(jù)中心工作負(fù)載——我們從未看過這么多工作負(fù)載集中在同一個地方。

實(shí)際上在高通的 Centriq 發(fā)布會上還是有很多硬件。在該發(fā)布會上給出的所有演示都是由基于高通 Centriq 參考設(shè)計(jì)的現(xiàn)場服務(wù)器或基于云的服務(wù)器（基本托管在 Packet.net 上）所驅(qū)動的。本文將重點(diǎn)關(guān)注對高通在其發(fā)布會上和之后一周舉辦的 SC17 全球超級計(jì)算大會上提到的系統(tǒng)、軟件和解決方案所準(zhǔn)備的技術(shù)。

高通的 Anand Chandrasekher 展示 Centriq 2400 晶圓和封裝

參考主板和平臺讓系統(tǒng)生態(tài)系統(tǒng)成為可能

高通的 Centriq 參考主板設(shè)計(jì)是一種半寬主板，可以放進(jìn)各種 1U 機(jī)箱中。該主板參考設(shè)計(jì)還符合開放計(jì)算項(xiàng)目（OCP）的 Project Olympus 的規(guī)格，該規(guī)格來自微軟 Azure。

高通的參考平臺也可以將參考主板放進(jìn)一個全寬機(jī)箱中，這樣合作伙伴和客戶就可以評估雙主板配置以及存儲豐富的配置。

我們看到有多個版本的高通參考平臺，但僅有一個獨(dú)特的第三方設(shè)計(jì)。

高通 Centriq 參考平臺前面板

在發(fā)布會上配置成存儲服務(wù)器的高通 Centriq 參考平臺

在 SC17 上配置為雙節(jié)點(diǎn)計(jì)算所配置的高通 Centriq 參考平臺

另外，Open19 基金會的總裁兼董事會主席 Yuval Bachar 也選擇在高通的 Centriq 發(fā)布會上展示我們已經(jīng)公開看過的其第一款 Open19 機(jī)箱。我們確實(shí)也在 SC17 上看到了另一種相競爭的 Open19 計(jì)算機(jī)箱，但那是沒太多人關(guān)注的 ODM 設(shè)計(jì)。可以想見未來幾個月還會有更多設(shè)計(jì)出現(xiàn)。

在發(fā)布會上帶有高通 Centriq 2400 主板的 Open19 演示機(jī)箱

Centriq 最重要的一個方面看起來很平淡無奇：Centriq 2400 的閑置功耗為 8W，峰值功耗為 120W，不需要液冷來實(shí)現(xiàn)高計(jì)算密度。我們在發(fā)布會和 SC17 上都看到了生產(chǎn)型的風(fēng)冷 Centriq 2400 散熱器。

高通 Centriq 參考設(shè)計(jì)，左圖為帶有風(fēng)冷散熱片的，右圖為不帶的

帶有風(fēng)冷散熱片的高通 Centriq 2400 的特寫

高通在三月份的 OCP 峰會上展示過其參考主板的 Rev B（B 版本）。我們在發(fā)布會上看到了 Rev C 主板，然后高通在 ARM 的 SC17 展位上展出了一塊 Rev E 主板。電路板設(shè)計(jì)師忘記將下面照片中的文本改成 Rev C，但其主板編號表明它確實(shí)是 Rev C。

主板版本可以表明實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)可行的系統(tǒng)的進(jìn)展。注意這些主板的顏色變化：從 Rev B 和 C 的紅色變成了 Rev E 的藍(lán)色。這種顏色變化表明客戶可以評估乃至也許可以部署 Rev E 了。

高通 Centriq 參考主板版本

該參考平臺包含一個靈活的電源分配板，我們在其上找到了幾個在發(fā)布會和 SC17 上提到的 Centriq 參考設(shè)計(jì)。

高通 Centriq 參考電源分配板

實(shí)現(xiàn)插件生態(tài)系統(tǒng)的插卡

高通設(shè)計(jì)的 Centriq 參考平臺支持兼容 OCP Olympus 的插卡擴(kuò)展。插卡擴(kuò)展讓兼容 OCP Olympus 的高通 Centriq 主板在 1U 機(jī)箱的配置中能有很多選擇。

這種 1U 高度的 PCI-Express x16 插槽支持范圍廣泛的 PCI-Express 附加[add-in 翻譯為 附加。附加卡，附加板]卡，支持 1U 機(jī)箱中的多種實(shí)際配置。其它三種 Project Olympus 主板規(guī)格中沒有任何一種定義了 Centriq 2400 規(guī)格那樣多的插卡類型。

OCP 通用主板插卡（來自：高通）

高通當(dāng)前的 Centriq OCP Project Olympus 通用主板規(guī)格定義了 6 種插卡類型：

1.在主板上方連接單個 PCI-Express x16 電子和機(jī)械附加卡，其中帶有主要元件的一面朝上，遠(yuǎn)離主板。

2.在主板上方連接單個 PCI-Express x8 電子和機(jī)械附加卡，其中帶有主要元件的一面朝上，遠(yuǎn)離主板，并且通過其 PCI-Express x8 連接器還在該插卡的背面增加了一個 M.2 插槽。

3.在主板上方將單個 PCI-Express x8 電子附加卡與 x16 機(jī)械附加卡連接到一起，其中帶有主要元件的一面朝上，遠(yuǎn)離主板。在該插卡上第 2 種類型中 M.2 插槽的位置有一個 x8 OcuLink 線連接頭，可以在機(jī)箱內(nèi)通過線纜擴(kuò)展 PCI-Express。

4.將兩個 PCI-Express x8 電子附加卡與 x16 機(jī)械附加卡連接到一起，該插卡兩面各有一個，都面朝上，遠(yuǎn)離主板。

5.連接單個 PCI-Express x16 電子和機(jī)械附加卡，遠(yuǎn)離主板，其中帶有主要元件的一面朝下，從而最大化機(jī)箱底部和附加板之間的空氣量。這種插卡是專為增加高通的 “MegaCard” NVM-Express 夾層而設(shè)計(jì)的。這款插卡包含一個 PCI-Express x1 控制線，連接到了 MegaCard 上的 PCI-Express 開關(guān)芯片。

6.連接單個 PCI-Express x16 電子和機(jī)械附加卡，遠(yuǎn)離主板，其中帶有主要元件的一面朝下，留下最大化的機(jī)箱空間，可以在 Centriq 主板旁邊放入一個全尺寸、全功率（300 W）的 GPU 或 FPGA 加速板卡。

在過去幾周中展示的第 1 類插卡和電源分配板都是 Rev B 評估型的原型設(shè)計(jì)。

在發(fā)布會和 SC17 上展示了兩種類型的附加卡：Mellanox 網(wǎng)絡(luò)附加卡（上面和下面的多個系統(tǒng)中都有）和高通的 MegaCard。

帶有 OCP 第 1 類 PCI-Express 插卡（紅色）的高通 Centriq 2400 主板，其中一個插卡上帶有一個網(wǎng)卡（右邊帶有黑色散熱片的卡），這是在 SC17 上看到的

高通的 MegaCard 支持 20 個 M.2 NVM-Express 存儲卡，在 MegaCard 每一面各 10 個。NVM-Express 卡連接著一個MicroSemi PM8536 PCI-Express 3.0 轉(zhuǎn)換器。這個轉(zhuǎn)換器通過上面提到的 PCI-Express x16 第 5 類插卡連接到高通 Centriq 主板上。因?yàn)?10 個 M.2 卡需要一定的主板面積，所以 MageCard 會在全寬 1U 機(jī)箱中占據(jù)另一個 Centriq 2400 主板的位置；PCI-Express 連接頭在第 1 類型插卡的另一面，并且安裝在該插卡上更高的位置。高端 NVM-Express 硬盤有 4TB 容量，所以高通的 MegaCard 可以支持 80TB 的 PCI-Express 3.0 NVM-Express 存儲。

高通MegaCard 特寫（上圖），安裝在參考設(shè)計(jì)機(jī)箱中的樣子（下圖）（來自：高通）

插卡讓高通 Centriq OCP 系統(tǒng)客戶可以使用種類繁多的第三方附加板。附加板擴(kuò)展將能讓基于 Centriq 的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)計(jì)算、存儲和網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展功能，還能將負(fù)載遷移到加速器上。

在 Centriq 發(fā)布會上，高通強(qiáng)調(diào)了應(yīng)用和工作負(fù)載的重要性。高通及其合作伙伴在發(fā)布會上為此設(shè)置了二十幾個展示臺。

高通的目標(biāo)是能夠很好擴(kuò)展的高度線程化的工作負(fù)載。對于搜索、內(nèi)容交付網(wǎng)絡(luò)和內(nèi)存密集型的數(shù)據(jù)分析等容器化的、基于微服務(wù)的應(yīng)用而言，高通的高線程數(shù)和高內(nèi)存帶寬的架構(gòu)是非常適用的。

高通 Centriq 發(fā)布會上的展示

兩家數(shù)據(jù)庫公司展示了運(yùn)行在高通 Centriq 2400 上的性能擴(kuò)展數(shù)據(jù)：MariaDB 和 ScyllaDB。

MariaDB 是一個開源的 SQL（關(guān)系）聯(lián)機(jī)事務(wù)處理（OLTP）數(shù)據(jù)庫。Centriq 2400 的高核心數(shù)讓 MariaDB 每個連接模型的一個線程可以很好地?cái)U(kuò)展；MariaDB 的內(nèi)部測試表明：在一個 48 核的 Centriq 2400 處理器上，可以近乎線性地?cái)U(kuò)展成 46 個并發(fā)的數(shù)據(jù)庫會話。剩下的幾個核心專用于管理任務(wù)（housekeeping tasks）。

MariaDB 演示截屏（來自：MariaDB）

每個 MariaDB 會話在每個核心上都實(shí)現(xiàn)了每秒平均 10 000 次查詢，使得每個 Centriq 2400 服務(wù)器節(jié)點(diǎn)每秒可實(shí)現(xiàn)多達(dá) 420 000 次查詢。由于每個核心只有一點(diǎn)開銷，所以管理任務(wù)可以分散出去，并且單個 Centriq 2400 服務(wù)器節(jié)點(diǎn)就可以提供 48 個并發(fā)會話。

用于 Centriq 2400 服務(wù)器處理器的 MariaDB Server 10.2 現(xiàn)在已經(jīng)可用了。

ScyllaDB 演示表現(xiàn)結(jié)果（來自 ScyllaDB）

ScyllaDB 是一種開源的非 SQL 數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)了兼容 Apache Cassandra 的接口；ScyllaDB 可以直接替代 Cassandra。ScyllaDB 使用一種高性能的 C++ 實(shí)現(xiàn)替代了 Cassandra 的 JVM 運(yùn)行時依賴。這種 ScyllaDB 實(shí)現(xiàn)是無鎖的、無共享（shared nothing）的設(shè)計(jì)，可以通過讓每個核心處理一個數(shù)據(jù)庫分片來實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展。本地內(nèi)存管理可以實(shí)現(xiàn)一致的低于毫秒的每分片內(nèi)存延遲。

ScyllaDB 對其運(yùn)行在三個 Centriq 2400 服務(wù)器節(jié)點(diǎn)上的數(shù)據(jù)庫進(jìn)行了基準(zhǔn)研究。根據(jù) boot 設(shè)置，其中每個節(jié)點(diǎn)的活躍核心數(shù)在 10 到 40 之間變化。這項(xiàng)研究表明在三個系統(tǒng)上的性能可以擴(kuò)展超過 100 萬 IOPS（每秒讀寫操作數(shù)），并且隨著每個節(jié)點(diǎn)的核心數(shù)增加至 40，其性能是線性擴(kuò)展的。

Excelero 是一家 NVM-Express 模塊化存儲服務(wù)器創(chuàng)業(yè)公司，該公司宣布已經(jīng)得到了來自 Qualcomm Ventures（高通風(fēng)險投資）的戰(zhàn)略投資并且展示了其運(yùn)行在 Centriq 上的產(chǎn)品。MegaCard 似乎非常適合 Excelero 的應(yīng)用，而且可能還能加速 MariaDB 和 ScyllaDB 等數(shù)據(jù)庫。

微軟 Azure 的杰出工程師 Leendert van Doorn 在演講中還提到：Azure 很看重 Centriq 2400 用于搜索結(jié)果和實(shí)現(xiàn)大內(nèi)存數(shù)據(jù)庫的吞吐處理。van Doorn 指出對于沒有參考位置的查詢（其中每個查詢都有可能訪問該數(shù)據(jù)庫的不同部分，他將其描述為“在數(shù)據(jù)庫中隨機(jī)游走”），每個核心都有突出內(nèi)存系統(tǒng)需求的大量核心能在內(nèi)存系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)更高的綜合性能。

Synopsys 展示了其運(yùn)行在 Centriq 2400 上的 VCS 驗(yàn)證仿真和設(shè)計(jì)包。這只是一個演示。Synopsys 的營銷副總裁 Michael Sanie 說用 VCS 來進(jìn)行演示很容易并且可以在 Centriq 2400 上順暢地運(yùn)行。Sanie 很謹(jǐn)慎地沒有將該演示稱為 VCS 的一種“移植（port）”，因?yàn)橐浦簿鸵馕吨{(diào)試的承諾和質(zhì)量保證。他說 Synopsys 會為一次移植運(yùn)行“成千上萬次”回歸測試。但他確實(shí)說了他不認(rèn)為進(jìn)行 64 位 ARM 移植有什么問題，而且 Synopsys 正在研究將其整個平臺移植到 64 位 ARM 處理器上的可行性。Synopsys 和高通已有很長時間的合作伙伴關(guān)系，我可以預(yù)見 Synopsys 最終會支持“在高通上運(yùn)行高通（Qualcomm runs on Qualcomm）”的計(jì)劃，就像是 AMD 在 2000 年代推出其 Opeteron 產(chǎn)品線一樣。

Cadence 宣布其正在發(fā)售用于 ARM 64 位處理器的 Xcelium 設(shè)計(jì)仿真和驗(yàn)證軟件應(yīng)用程序，并且也展示了運(yùn)行在 Centriq 2400 上的 Xcelium。Xcelium 運(yùn)行在 SUSE Linux Enterprise 操作系統(tǒng)上。

賽靈思演示截屏

賽靈思展示了一款運(yùn)行在 Centriq 2400 上的機(jī)器學(xué)習(xí) Virtex Ultrascale+ FPGA 推理加速棧。機(jī)器學(xué)習(xí)對吞吐量和延遲都很敏感。高通和賽靈思已經(jīng)合作了多年，并且還在 CCIX 和其它數(shù)據(jù)中心之外的技術(shù)上開展合作。同樣，F(xiàn)PGA 加速將會成為在高通數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施上運(yùn)行高通的芯片設(shè)計(jì)的關(guān)鍵組成部分。

SmarCo 視頻轉(zhuǎn)換演示

SmarCo 展示了其“一體式”機(jī)器學(xué)習(xí)平臺，該平臺基于高通內(nèi)部一款 Centriq 2400 參考主板設(shè)計(jì)的變體。SmarCo 使用了基于 PCI-Express 的 FPGA 加速器卡來執(zhí)行高吞吐量的視頻圖像處理，并且還使用了該公司專有的 SSM3500 PCI-Express 卡（上面有該公司自己的 SmarCo-2 視頻處理芯片）來進(jìn)行視頻轉(zhuǎn)換。SmarCo 宣稱在基于 Centriq 2400 的平臺上的圖像轉(zhuǎn)換速度比相當(dāng)?shù)?x86 平臺快 4 倍，圖像檢測的速度也快大約 1.5 倍。

SmarCo 圖像檢測演示

高通參考主板的 SmarCo “AI All-in-one” 變體

Mellanox Technologies 和 6Wind 展示了網(wǎng)絡(luò)安全網(wǎng)關(guān)，該網(wǎng)關(guān)結(jié)合了 Centriq 參考平臺、Mellanox 當(dāng)前一代 ConnectX-5 2×40 Gb/sec NIC 和 6Wind 的基于 DPDK 的虛擬網(wǎng)絡(luò)功能（VNF）軟件。6Wind 在高通發(fā)布 Centriq 之前幾周才剛剛宣布支持 ARM 64 位處理器。

Mellanox 和 6Wind 展示 NFV 安全網(wǎng)絡(luò)（來自：6Wind）

6Wind 的 Virtual Accelerator 和 Turbo IPsec VNF 軟件的目的是為很好地使用在一個服務(wù)節(jié)點(diǎn)中的多個處理核心來進(jìn)行擴(kuò)展，其性能可隨核心數(shù)近乎線性的增長。6Wind 運(yùn)行在 Centriq 2400 上的應(yīng)用使用了 Ubuntu 的 KVM 系統(tǒng)管理程序（hypervisor）和開源的 Grafana 度量分析和可視化套件。Mellanox 和 6Wind 還展示了一種 Telco Open NFV 實(shí)現(xiàn)。

SolarFlare 正在使用其 XtremeScale SDN 網(wǎng)絡(luò)接口卡和 Centriq 2400 服務(wù)器節(jié)點(diǎn)（每個 1U 機(jī)箱兩個節(jié)點(diǎn)）來為大規(guī)模分布式計(jì)算環(huán)境構(gòu)建其所謂的“神經(jīng)類網(wǎng)絡(luò)（neural class networks）”。每個 NIC 支持多達(dá) 2048 個虛擬 LAN 連接，支持在單個機(jī)架中放置 76 個 Centriq 2400 處理器（也就是 3648 個核心）。SolarFlare 正在 Centriq 2400 上運(yùn)行 NGINX 應(yīng)用交付平臺，并且表示還將會支持網(wǎng)絡(luò)托管和大數(shù)據(jù)分析。SolarFlare 已經(jīng)在部署基于 Centriq 的神經(jīng)類網(wǎng)絡(luò)了。

Chelsio 宣布 Centriq 2400 參考平臺已經(jīng)可以使用其 T6 Unified Wire 網(wǎng)絡(luò)解決方案了，該公司還展示了一款以太網(wǎng)適配器，其在高通的認(rèn)可供應(yīng)商列表（AVL）中。

Netronome 宣布 Centriq 2400 已可使用其 Agilio SmartNIC 和軟件。Agilio SmartNIC 可以將用于覆蓋、安全、負(fù)載平衡和遠(yuǎn)程測量等網(wǎng)絡(luò)功能的虛擬交換機(jī)和路由器數(shù)據(jù)路徑處理轉(zhuǎn)移到其它地方。Netronome 的目標(biāo)是讓包括電信公司在內(nèi)的云服務(wù)提供商采用其 Agilio with Centriq 解決方案。

Packet Networks 使用亞馬遜 Alexa 前端展示了它的全套工具，這些工具運(yùn)行在 Packet 數(shù)據(jù)中心中的 Centriq 2400 參考平臺上。Packet 已經(jīng)在向其軟件開發(fā)者（基礎(chǔ)是基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)（IaaS）客戶）提供基于 ARM 的裸機(jī)服務(wù)器了。裸機(jī)服務(wù)器客戶關(guān)注的重點(diǎn)是他們所使用的特定硬件，因?yàn)槁銠C(jī)是單租戶實(shí)例（single tenant instance）；開發(fā)者必須清楚他們付錢買的是什么，以便得到能滿足他們需求的最高性能的基礎(chǔ)設(shè)施。Packet Networks 已經(jīng)在為其客戶托管 Centriq 2400 參考平臺了，盡管這些平臺還沒出現(xiàn)在 Packet 的裸機(jī)定價列表上。

此外，Illumina 展示了其運(yùn)行在 Centriq 2400 平臺上的高吞吐量生物信息工具。Canonical 展示了運(yùn)行在 Centriq 2400 上的 OpenStack 平臺，Red Hat 展示了運(yùn)行在 Centriq 2400 上的 Enterprise Linux for ARM。高通還展示了其內(nèi)部設(shè)計(jì)的 MongoDB 演示，其中有 Varnish 服務(wù)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用、HHVM 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器和 Spark 內(nèi)存社交圖譜。

從這里走向何方？

Anand Chandrasekher 在結(jié)束高通的演講時讓我們瞥見了 Centriq 的未來。遵照高通的執(zhí)行優(yōu)先（execute first）規(guī)則，他并沒說太多。Chandrasekher 只是揭示了下一代 Centriq 核心和處理器的代號，分別是 Saphira 和 Firetail；并且證實(shí)第四代正在開發(fā)之中。（Centriq 2400 實(shí)際上是高通的第二代 SoC 設(shè)計(jì)。）

高通的 Centriq 大致路線圖

高通在 Centriq 發(fā)布會上帶來一個生態(tài)系統(tǒng)的策略是很合理的。在此之前，在服務(wù)器生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)，還沒有誰曾將 ARM 64 位數(shù)據(jù)中心生態(tài)系統(tǒng)的如此之多的部分放在同一個地方進(jìn)行展示，而且這些部分還處于如此先進(jìn)的開發(fā)階段。