国产信创服务器海光、鲲鹏与Intel性能实测对比，鲲鹏CPU性能突出，但整体性能与Intel仍有差距。
原文标题：信创服务器海光和鲲鹏性能测试对比
原文作者：牧羊人的方向
冷月清谈：
结果显示，在CPU性能方面，鲲鹏表现最佳，Intel和海光相差不大，但鲲鹏在高并发下CPU使用率存在瓶颈。内存性能方面，三者差别不大，鲲鹏略优。磁盘IO方面，Intel最佳，鲲鹏次之，海光相对较差。
在数据库测试中，Intel服务器在主键查询、单插入和混合读写场景下均表现最佳，海光次之，鲲鹏相对较弱。尤其在TPS和时延方面，海光和鲲鹏与Intel存在一定差距。
总而言之，国产服务器与Intel服务器相比，性能上仍存在一定差距，但鲲鹏在CPU性能方面表现出的优势值得关注。国产芯片正不断迭代发展，在信创领域，鲲鹏和海光都占据了重要的市场份额。
怜星夜思：
2、文章中对比了海光和鲲鹏的性能，但没有提及功耗。在实际应用中，功耗也是一个重要的考虑因素，这方面两者表现如何？
3、信创服务器的发展对于打破国外技术垄断至关重要。除了性能，生态建设也是关键。目前国内信创服务器生态发展情况如何？
原文内容
国产信创服务器是近些年信创突破的重点，面对技术封锁和卡脖子限制，如何实现真正的芯片自主可控也是业界发力的方向。在信创服务器主流市场海光和鲲鹏有哪些差异，性能表现如何，本文将简单介绍，并结合信创服务器的性能对比测试进行分析。
1、国产CPU基本概念介绍
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运算器：主要负责进行算术运算和逻辑运算，包括加减乘除等基本算术操作，以及与、或、非等逻辑操作。
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控制器：作为CPU的指挥中心，负责调度程序、指令并执行指令，以及管理协调各个部件的运作。它通过读取内存中的指令，并指挥运算器进行运算，同时负责与内存、输入/输出设备进行通信，控制信息的流动。
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寄存器：用于存储CPU内部的临时数据或状态信息，包括指令寄存器（IR）、数据寄存器（DR）、状态寄存器等。
CPU指令集是计算机中计算和控制计算机系统的所有指令的集合，包含了基本数据类型，指令集，寄存器，寻址模式，存储体系，中断，异常处理以及外部 I/O。简单地来说，指令集一般被整合在操作系统内核最底层的硬件抽象层中，属于计算机中硬件与软件的接口，它向操作系统定义了CPU的基本功能。
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CISC指令集是早期的指令集架构，它的指令数目较少，但每条指令的操作步骤较多，因此指令较为复杂和庞大。CISC架构的CPU中，对于指令的执行需要依赖CPU中设计的逻辑来实现，这会增加CPU结构的复杂性和对CPU工艺的要求。
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RISC指令集则是一种精简指令集，是在CISC指令集的基础上发展起来的。它的指令数量较多，但每条指令的操作步骤较少，因此每条指令都较短，指令格式种类少，寻址方式种类也较少。RISC只要求硬件执行很有限且最常用的那部分执令，大部分复杂的操作则使用成熟的编译技术，由简单指令合成。
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从硬件角度：CISC采用的是不定长的指令集，更加适用于特定专业领域的应用；RISC执行的是等长的精简指令集，在并行处理方面明显优于CISC。另外RISC执行的精简指令集在硬件层面实现工艺上更为简单廉价。
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从性能角度：在发展过程中，以Intel、AMD为代表的CISC阵营对芯片性能的提升做了很多优化，以Intel奔腾系列为代表的CPU处理器在PC机市场占有绝对的优势；而RISC由于起步晚了十年，本身在市场占有以及软件生态上不具备先天优势，专注于以低功耗为前提的高性能芯片。
随着后续技术和生态的发展，CISC和RISC也逐渐走向融合，以X86架构CISC处理器占据了个人PC市场，以ARM架构RISC处理器占据了移动端市场，并随着云计算市场的发展，ARM架构RISC处理器也向服务器市场扩张。
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指令集：X86采用CISC复杂指令集，而ARM是采用RISC精简指令集，这也是二者底层设计架构上根本不同之处。
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功耗与性能：X86追求高性能，导致功耗大，不节能，而ARM则是追求节能，低功耗，但与X86相比性能较差，因此X86架构在性能上有明显优势。
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应用领域：X86架构垄断PC操作系统近30年，在软硬件开发上已经形成统一标准；ARM架构主要应用在移动终端，尤其在Android系统下形成开源生态，在国产化过程中以鲲鹏为代表的ARM架构开始向服务器领域发展。
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64位计算：X86最初是32位指令集，后来采用AMD开发的64位指令集；ARM则基于原有的原则和架构开发了简明的64位架构，ARMV8就采用两种执行模式AArch32和AArch64，处理器在运行中可以无缝地在两种模式间切换。
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相互兼容性：X86系列的软件在ARM系列上通常情况无法直接运行，反之亦然。
从目前CPU的发展来看，无论是ARM还是X86，都在努力巩固自己的优势，同时积极吸取对方产品的特色，取长补短，期望有所突破。无论如何，未来的CPU肯定在朝着高性能、低功耗的方向发展。
2、国产CPU性能测试对比情况
测试服务器都是采用虚拟化主机的形式（虚拟机在同一numa中），没有使用物理机，CPU和内存为16c32G。其中操作系统Intel使用Redhat 8.5、海光和鲲鹏使用的是信创Kylin V10版本，数据库使用的是国产数据库GoldenDB单分片；CPU型号海光是C86 7285、鲲鹏为Kunpeng-920、Intel是C5281R，CPU主频鲲鹏服务器稍高为2600。其它配置具体见表格。
使用sysbench压测工具测试服务器的CPU性能，命令如下：
#sysbench cpu –threads=`grep “processor” /proc/cpuinfo |wc -l ` --cpu-max-prime=200000 run
从CPU性能对比来看，Intel和海光的avg时间为鲲鹏ARM架构的3倍；95%占比Intel为鲲鹏的2.9倍、海光为鲲鹏的3.2倍。总体CPU性能上鲲鹏表现更优，和ARM架构的精简指令集RISC有关系。
使用sysbench压测工具测试服务器的内存性能，命令如下：
#sysbench memory --memory-block-size=8k --memory-total-size=8G run
从测试结果上看，三类服务器差别不大，鲲鹏表现更优。
使用fio命令测试服务器磁盘IO性能情况，命令如下：
#fio -direct=1 -iodepth=64 -rw=randrw -ioengine=libaio -bs=16k -size=10G -numjobs=8 -runtime=600 -group_reporting -filename=fiotest.txt -name=test
"-direct=1": "以直接I/O模式运行测试，绕过系统缓存。",
"-iodepth=64": "设置队列深度为64。",
"-rw=randrw": "随机读写模式。",
"-ioengine=libaio": "使用libaio作为I/O引擎。",
"-bs=16k": "设置块大小为16KB。",
"-size=10G": "设置测试文件大小为10GB。",
"-numjobs=8": "设置并发作业数为8。",
"-runtime=600": "设置测试运行时间为600秒。",
"-group_reporting": "汇总报告结果。",
"-filename=fiotest.txt": "设置测试文件名为fiotest.txt。",
"-name=test": "设置测试名称为test。"
从测试结果看，Intel服务器的磁盘IO性能最优、鲲鹏读写性能次之、海光表现相对差些，不排除虚拟机的影响。但整体上信创服务器的IO性能相较Intel_x86架构表现要差些。
混合业务压力测试使用sysbench脚本测试主键select、单insert和混合读写三种场景下在不同并发情况下的性能表现。
从TPS和时延指标来看，Intel服务器表现更优、海光次之、鲲鹏较差，但是海光和鲲鹏服务器在TPS表现上总体较Intel服务器还是有差距，性能上差40%。鲲鹏服务器的CPU表现更好，但是在高并发情况下CPU使用率上不去。
从TPS和时延指标来看，Intel服务器表现更优、海光次之、鲲鹏较差，在单insert插入场景下海光和鲲鹏服务器在TPS表现上总体较Intel服务器性能上差15%~25%。
从TPS和时延指标来看，Intel服务器表现更优、海光次之、鲲鹏较差，在混合读写压力场景下海光服务器在TPS表现上总体较Intel服务器性能上差40%、鲲鹏服务器较Intel服务器差50%。鲲鹏服务器在高并发情况下CPU使用率上不去，业务TPS也上不去。
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CPU：鲲鹏表现稍好、Intel次之、海光稍差，但是鲲鹏服务器在高并发下CPU使用率上不去，影响TPS表现；
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内存：受限于测试场景，不好对比
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TPS：Intel表现最好、海光次之、鲲鹏稍差，海光和鲲鹏处理器在TPS性能上相较Intel处理器有40%~50%性能差距
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时延：和TPS一样，Intel表现最好、海光次之、鲲鹏稍差
以上数据受限于测试服务器和测试场景，仅供参考。总结下来，国产服务器不论是海光X86还是鲲鹏ARM，和Intel处理器性能对比，存在明显的代差。不过信创服务器的CPU也在不断迭代发展，从金融行业以及运营商信创服务器的采购单中也能看出趋势，其中鲲鹏服务器的占比会更高些，说明国芯的性能还是受到业界肯定的。
顺便吐槽下，之前发布的一篇《国产CPU发展情况及性能测试对比》最近被人举报然后被平台删除了，不知道哪里在内容描述上触犯了某厂商。这里修改重新发出来，也是对这一块知识点的总结记录。最后声明下本号发布的内容都是平时工作学习过程中的总结整理，没有任何商业利益关系，如果有内容引起误解的，请私信本人修改或删除，不甚感谢。
参考资料：
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CPU研究架构行业深度报告，方正证券，2021年1月
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国产CPU产业格局分析
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中流击水：六大国产CPU厂商分析