Základní deska SynQuacer E-Series pro 24jádrový ARM server s procesorem ARM Cortex A53 a 32 GB RAM,
Mnoho let dominovaly ARM procesory s redukovanou sadou instrukcí (RISC) na trhu mobilních zařízení. Ale nikdy se nepodařilo proniknout do datových center, kde stále vládnou Intel a AMD se sadou instrukcí x86. Občas se objeví jednotlivá exotičtější řešení, jako je , ale vážné nabídky zatím chybí. Přesněji řečeno, nebyly až do tohoto týdne.
Tento týden AWS spustila ve svém cloudu vlastní 64jádrové ARM procesory — je to systém na čipu s jádrem ARM Neoverse N1. Společnost tvrdí, že Graviton2 je mnohem rychlejší než ARM procesory předchozí generace v instancích EC2 A1, a zde jsou .
Infrastrukturní byznys je o srovnání čísel. V podstatě je zákazníkům datových center nebo cloudových služeb jedno, jaká architektura procesorů je. Zajímá je poměr ceny a výkonu. Pokud je práce na ARM levnější než na x86, pak je zvolí.
Až do nedávna nebylo možné jednoznačně říci, že výpočty na ARM budou výhodnější než na x86. Například 24jádrový server ARM Cortex A53 je model s cenou přibližně 1000 $, který dokázal rozběhnout webový server na Ubuntu, ale výkonově silně zaostával za procesory x86.
Ale úžasná energetická efektivita ARM procesorů nás znovu a znovu nutí se na ně dívat. Například SocioNext SC2A11 spotřebovává pouhých 5 W. A na elektřinu připadá téměř 20 % výdajů datového centra. Pokud tyto čipy ukážou slušný výkon, x86 nebude mít šanci.
První příchod ARM: instance EC2 A1
Na konci roku 2018 AWS představila na svých ARM procesorech. Určitě to bylo signálem pro průmysl o možných změnách na trhu, ale výsledky benchmarků byly neuspokojivé.
V tabulce níže jsou uvedeny instancí EC2 A1 (ARM) a EC2 M5d.metal (x86). Pro testování byla použita utilita stress-ng:
stress-ng --metrics-brief --cache 16 --icache 16 --matrix 16 --cpu 16 --memcpy 16 --qsort 16 --dentry 16 --timer 16 -t 1m
Jak vidíme, A1 se ve všech testech ukázalo hůř než konkurence, kromě cache. Většina dalších ukazatelů ARM vykazovala výrazně slabší výsledky. Tento rozdíl v výkonu je větší než 46% rozdíl v ceně mezi A1 a M5. Jinými slovy, instance na procesorech x86 zůstávaly stále výhodnější z hlediska poměru cena/výkon:
Test
EC2 A1
EC2 M5d.metal
Rozdíl
cache
1280
311
311,58%
icache
18209
34368
-47,02%
, a ve výchozím nastavení je následující:
77932
252190
-69,10%
cpu
9336
24077
-61,22%
memcpy
21085
111877
-81,15%
qsort
522
728
-28,30%
dentry
1389634
2770985
-49.85%
timer
4970125
15367075
-67,66%
Samozřejmě, mikrobenchmarky ne vždy ukazují objektivní obrázek. Důležitý je rozdíl v reálném výkonu aplikace. Ale i tady se situace ukázala jako není lepší. Kolegové ze Scylla porovnali instance a1.metal a m5.4xlarge s stejným počtem procesorů. V běžném testu čtení databáze NoSQL v konfiguraci s jedním uzlem první ukázala 102 000 operací čtení za sekundu, zatímco druhá 610 000. V obou případech byly všechny dostupné procesory využity na 100 %. To odpovídá poklesu výkonu přibližně šestkrát, což nelze kompenzovat nižší cenou.
Kromě toho instance A1 běží pouze na EBS bez podpory rychlých zařízení NVMe jako u ostatních instancí.
Celkově A1 představoval krok do nového směru, ale nesplnil očekávání ohledně ARM.
Druhé příchod ARM: instance EC2 M6
Všechno se změnilo tento týden, kdy AWS představilo novou třídu ARM serverů a také řadu instancí na nových procesorech , včetně .
Srovnání těchto instancí ukazuje už úplně jiný obrázek. V některých testech ARM vykazuje lepší výsledky a v některých případech mnohem lepší než x86.
Zde jsou výsledky provedení stejného příkazu pro stresové testování:
Test
EC2 M6g
EC2 M5d.metal
Rozdíl
cache
218
311
-29,90%
icache
45887
34368
33,52%
, a ve výchozím nastavení je následující:
453982
252190
80,02%
cpu
14694
24077
-38,97%
memcpy
134711
111877
20,53%
qsort
943
728
29,53%
dentry
3088242
2770985
11,45%
timer
55515663
15367075
261,26%
To už je úplně jiná situace: M6g je pětkrát rychlejší než A1 při provádění operací čtení z databáze Scylla NoSQL a nové instance M6gd obsahují rychlé NVMe disky.
Nápor ARM na všech frontách
Procesor AWS Graviton2 je jenom jedním příkladem využití ARM v datových centrech. Ale signály přicházejí z různých stran. Například 15. listopadu 2019 americký startup Nuvia .
Startup založili tři přední inženýři, kteří pracovali na vývoji procesorů v Apple a Google. Slíbili, že vyvinou procesory pro datová centra, které budou konkurencí pro Intel a AMD.
Podle , Nuvia navrhla zcela nové procesorové jádro, které může být postaveno „na vrcholu“ architektury ARM, avšak bez získání licence ARM.
To vše naznačuje, že ARM procesory jsou připraveny ovládnout serverový trh. Koneckonců, žijeme v post-PC éře. Roční dodávky x86 poklesly téměř o 10 % od vrcholu v roce 2011, zatímco dodávky RISC vzrostly na 20 miliard. Dnes 99 % 32- a 64-bitových procesorů na světě jsou RISC.
Nositelé Turingovy ceny John Hennessy a David Patterson v únoru 2019 publikovali článek . Zde je, co píší:
Trh vyřešil spor mezi RISC a CISC. I když CISC vyhrál v pozdějších fázích éry PC, RISC vítězí nyní, když nastala doba post-PC. Nové ISA na CISC nebyly vytvářeny po desetiletí. K našemu překvapení, obecný názor na nejlepší principy ISA pro obecně užívané procesory se dnes stále kloní k RISC, 35 let po jeho vynálezu… V ekosystémech s otevřeným zdrojovým kódem dokonale navržené čipy přesvědčivě demonstrují úspěchy a tím urychlí komerční zavádění. Filosofií obecně užívaných procesorů v těchto čipech pravděpodobně bude RISC, který obstál ve zkoušce času. Očekávejte stejně rychlé inovace jako v minulém zlatém období, ale tentokrát z hlediska nákladů, energie a bezpečnosti, a ne pouze výkonu.
„V následujícím desetiletí dojde k kambrické explozi nových počítačových architektur, což znamená vzrušující časy pro počítačové architekty v akademických kruzích i v průmyslu,“ uzavírají ve svém článku.
Zdroj: habr.com
