从 x86 到 ARM：为什么 Microsoft Azure 正默默走向绿色环保

云端静悄悄的转变

四十多年来，建设数据中心意味着围绕 x86 架构展开。Intel 和 AMD 长期占据主导地位，以至于如果你曾在云端部署过任何内容，它几乎必定运行在他们的芯片上。然而，就在 2026 年 7 月 5 日的当下，一场静悄悄的变革正在发生：包括 Microsoft Azure 在内的顶级云提供商正越来越多地将现代工作负载迁移到 ARM 处理器上。

这一变化并非关乎纯粹的计算速度，而是关乎能效——在大规模应用场景下，即使微小的节省也会累积成巨大的环保与经济影响。

为什么数据中心突然开始担忧功耗

想象一个拥有数十万台服务器昼夜不停运转的数据中心。每一台服务器都在消耗电能，服务器使用的每一瓦电力都会产生热量，而散发这些热量又需要散热冷却，冷却过程本身又会消耗更多能量。这种算力成本极为惊人。

当像 Microsoft 这样的超大规模云服务商在全球数十个数据中心运行数百万台虚拟机时，每台服务器功耗的微小降低都会成倍累积成庞大的收益。耗电量的减少意味着更低的运营成本、更少散热基础设施需求，以及显著降低的碳足迹。

这就是为什么能效提升已上升为战略层面的考量。对于像 Microsoft 这样管理着支撑全球现代应用基础架构的公司而言，能效不仅是锦上添花，更是至关重要。

核心差异：x86 与 ARM 究竟如何工作

x86 与 ARM 之间的根本差异在于其设计哲学。

X86 处理器采用 CISC（复杂指令集计算）——这种设计将高度复杂的功能整合到每条指令中。这些芯片可在每个周期内处理海量工作，但同时也需要极高的功耗和冷却支撑。

ARM 处理器则采用 RISC（精简指令集计算）——一种指令高度精简的更简洁设计。ARM 芯片并不试图依靠强悍的单核性能取胜，相反，它能在消耗更少能源的前提下高效完成任务。

这并不意味着 ARM 自动变得“更快”，而是意味着 ARM 能够以显著更低的功耗处理许多现代工作负载。这就像重量级拳击冠军与超级马拉松选手之间的区别——各自在独特的领域脱颖而出。

为什么是现在？现代应用不再需要 x86 的复杂性

十年前，ARM 还是智能手机的代名词。但如今的云端格局已不可同日而语。

现代应用程序以微服务、容器、无服务器函数、REST API 和 Web 服务的形式运行。这些系统通常采用水平扩展——通过运行同一服务的多个副本，而不是试图从单台服务器中压榨极限性能。在这样的环境中，你不需要 x86 那种强悍的单线程性能，你需要的是出色的效率和运行海量实例的能力。

这正是 ARM 展露头角之处。

Microsoft Azure 究竟提供了什么

Microsoft 现已提供基于 Ampere Altra 的虚拟机，这是一个专为数据中心打造的 ARM64 处理器系列。Azure 上可用的实例包括 Dpsv5 和 Dplsv5 系列。

这些虚拟机专为 Web 应用程序、微服务、Kubernetes 集群、Docker 容器以及使用 Node.js、Python、Java、Go 和 .NET 8 及更高版本构建的服务等工作负载进行了优化。

关键在于：它们并没有完全取代 x86，而是提供了一个额外的选项。某些工作负载仍需依赖 x86——如传统应用、特定于 x86 的软件、某些数据库或具有特殊依赖项的应用程序。但对于新建的云原生应用，ARM 已成为一个切实可行的选择。

精打细算：我们究竟能节省多少能源？

Ampere Computing 公布了其处理器的性能数据。在某些云原生工作负载中，与典型的 x86 部署相比，其 ARM 处理器可提供高达 2.5 倍的每瓦性能。对于同等工作量，部分工作负载的能耗降幅高达 50%。

注意：这些并非所有应用都能保证达到的降低幅度。结果在很大程度上取决于你的代码实际执行的操作。但对于许多典型的云工作负载而言，效率提升是真实存在的。

举个具体例子：想象一个拥有 10,000 台服务器的数据中心。如果每台服务器仅节省 100 瓦，总计即可节省 1 兆瓦（MW）。将这 1 MW 的节省量持续运行一年：

1 MW × 24 小时 × 365 天 = 8,760 兆瓦时

根据不同地区的用电模式，这足够为 700 到 900 户家庭提供一整年的电力。

再将这一数字乘以 Microsoft 分布在全球数十个区域的数十万台服务器，其规模之庞大令人惊叹。

哪些工作负载应该迁移到 ARM？

ARM 特别适用于：

• REST API 和 Web 应用程序
• 容器化服务和 Kubernetes 集群
• 后端微服务
• 使用现代框架和语言构建的应用程序
• 支持水平扩展的服务

对于以下场景，x86 仍是更好的选择：

• 依赖 x86 指令集的传统应用程序
• 仅有 x86 编译版本的软件
• 针对 x86 进行了深度优化的特定数据库引擎
• 具有特殊架构依赖关系的应用程序

未来的趋势大概率不是“ARM 取代 x86”，而是“二者共存”。团队将根据每个具体工作负载的实际需求做出明智选择。

超越性能：关乎架构决策

当我们在技术领域谈论可持续发展时，往往会联想到太阳能电池板或可再生能源。然而，还有另一种可持续发展：那就是融入架构选择中的可持续性。

选择效率更高的处理器看似只是微不足道的细节。但当这一选择在数十万台服务器上复制推广时，所带来的经济与环境效益将无可估量。

向 ARM 的转变不仅仅是一次升级，更是在一个效率与速度同等重要的时代，对如何构建云基础架构做出的根本性反思。

结语

从 x86 向 ARM 的迁移之所以发生，并非因为 ARM 在所有场景下都更快，而是因为对于绝大多数应用实际运行的现代云工作负载而言，ARM 在性能与能耗之间取得了更好的平衡。随着云服务继续呈指数级增长，这种效率上的差异将在运营成本和碳足迹方面产生可衡量的显著影响。

下一次你在 Azure 上部署虚拟机时，核心问题可能不再是“我需要多少个 vCPU？”，而是“哪种架构最适合这个工作负载？”

优势

• 显著节约能源 — 同等工作负载下能耗降低高达 50%
• 降低运营成本 — 更低功耗意味着更少的电费和冷却支出
• 减少对环境的影响 — 在庞大的数据中心基础架构中实现更低的碳足迹
• 针对现代应用优化 — 专为基于容器和微服务的云工作负载设计
• 更高的每瓦性能 — 在云原生场景下每瓦性能最高提升至 2.5 倍
• 轻松的迁移路径 — 兼容 Kubernetes、Docker、Node.js、Python、Java 和 Go 等常用现代平台

劣势

• 并非通用解决方案 — 传统应用及特定于 x86 的软件仍需依赖 x86
• 工具链支持有限 — 部分较为陈旧的框架和依赖库可能尚未提供 ARM 版本
• 可能需要重新编译 — 应用程序可能需要重新构建以确保 ARM 兼容性
• 并非性能方面的提升 — 优势体现在效率上，而非纯粹的绝对速度提升
• 需要渐进式过渡 — 完成全面迁移需要数年而非数月时间
• 需要排查依赖项 — 具有特定依赖库的应用程序可能会遇到兼容性问题

注意事项

本文仅供教育与参考目的。文中关于节约能源的统计数据（每瓦性能提升 2.5 倍、能耗降低 50%）基于 Ampere Computing 发布的信息，代表理想条件下的典型表现，并不保证适用于所有工作负载。在将应用程序迁移到 ARM 之前，请确认你的特定依赖项和库支持 ARM 架构。关于 10,000 台服务器每台节省 100 瓦的示例仅用于说明目的，实际节省量因应用类型、工作负载和基础架构设计而异。在部署生产工作负载之前，请在预发/测试环境中进行充分测试。有关 Microsoft Azure 的 ARM 产品与服务最新信息，请参阅 Microsoft 官方文档。

常见问题

• x86 与 ARM 处理器架构之间有什么区别？
• 为什么能效在云计算中变得越来越重要？
• 哪些 Azure 虚拟机实例使用 ARM 处理器？
• 我能在基于 ARM 的 Azure 实例上运行传统应用程序吗？
• 切换到 ARM 处理器能帮我节省多少费用？
• 哪些工作负载类型最适合 ARM 架构？
• ARM 在所有应用程序上的性能都优于 x86 吗？
• ARM 最终会在数据中心中完全取代 x86 吗？

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