Das SynQuacer E-Series Motherboard für einen 24-Kern-ARM-Server mit einem ARM Cortex A53 Prozessor und 32 GB RAM,
Viele Jahre lang dominierten ARM-Prozessoren mit reduziertem Befehlssatz (RISC) den mobilen Markt. Allerdings gelang es ihnen nie, in die Rechenzentren vorzudringen, in denen weiterhin Intel und AMD mit ihrer x86-Architektur vorherrschen. Es tauchen gelegentlich exotische Lösungen auf, wie , aber ernsthafte Angebote gab es bisher nicht. Genauer gesagt, bis zu dieser Woche.
In dieser Woche hat AWS eigene 64-Kern-ARM-Prozessoren in der Cloud eingeführt, — ein System-on-a-Chip mit ARM Neoverse N1 Kern. Das Unternehmen behauptet, dass Graviton2 wesentlich schneller ist als die bisherigen ARM-Prozessoren in den EC2 A1 Instanzen, und hier sind die .
Im Infrastrukturbereich geht es um Zahlenvergleiche. Für die Kunden von Rechenzentren oder Cloud-Diensten spielt die Architektur der Prozessoren keine Rolle. Was zählt, ist das Verhältnis von Preis und Leistung. Wenn die Arbeit auf ARM günstiger ist als auf x86, wählen sie diese.
Bis vor Kurzem konnte man nicht eindeutig sagen, dass Berechnungen auf ARM profitabler sind als auf x86. Zum Beispiel ist der Server mit 24 Kernen ARM Cortex A53 ein Modell zum Preis von etwa 1000 $, das einen Webserver auf Ubuntu betreiben konnte, jedoch in der Leistung deutlich hinter x86-Prozessoren lag.
Die beeindruckende Energieeffizienz der ARM-Prozessoren lässt jedoch immer wieder auf sie blicken. So verbraucht beispielsweise der SocioNext SC2A11 nur 5 W. Und die Energiekosten machen fast 20 % der Ausgaben eines Rechenzentrums aus. Wenn diese Chips eine anständige Leistung zeigen, bleibt x86 keine Chance.
Die erste Ankunft von ARM: EC2 A1-Instanzen
Ende 2018 stellte AWS auf eigenen ARM-Prozessoren vor. Das war definitiv ein Signal für die Branche über potenzielle Veränderungen auf dem Markt, doch die Benchmark-Ergebnisse waren enttäuschend.
Im Folgenden sind die der EC2 A1 (ARM) und EC2 M5d.metal (x86) Instanzen aufgeführt. Für den Test wurde das Tool stress-ng:
stress-ng --metrics-brief --cache 16 --icache 16 --matrix 16 --cpu 16 --memcpy 16 --qsort 16 --dentry 16 --timer 16 -t 1m
Wie wir sehen, schnitt A1 in allen Tests schlechter ab, mit Ausnahme des Caches. In den meisten anderen Kategorien war ARM deutlich unterlegen. Der Unterschied in der Leistung ist größer als der Preisunterschied von 46 % zwischen A1 und M5. Anders gesagt, Instanzen auf x86-Prozessoren blieben nach wie vor kostengünstiger im Verhältnis von Preis zu Leistung:
Test
EC2 A1
EC2 M5d.metal
Der Unterschied
cache
1280
311
311,58%
icache
18209
34368
-47,02%
matrix
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%
Natürlich zeigen Mikrobenchmarks nicht immer ein objektives Bild. Der Unterschied in der tatsächlichen Anwendungsleistung ist wichtig. Doch auch hier sieht die Bilanz nicht besser aus. Kollegen von Scylla verglichen die Instanzen a1.metal und m5.4xlarge mit der gleichen Anzahl an Prozessoren. Im Standardtest für das Lesen einer NoSQL-Datenbank in einer Konfiguration mit einem Knoten zeigte die erste 102.000 Lesevorgänge pro Sekunde, während die zweite 610.000 erreichte. In beiden Fällen werden alle verfügbaren Prozessoren zu 100 % genutzt. Das entspricht einer Leistungsreduzierung von etwa dem Sechsfachen, die durch den niedrigeren Preis nicht kompensiert wird.
Darüber hinaus arbeiten A1-Instanzen nur mit EBS und unterstützen keine schnellen NVMe-Geräte, wie es bei anderen Instanzen der Fall ist.
Insgesamt war A1 ein Schritt in eine neue Richtung, erfüllte jedoch nicht die Erwartungen an ARM.
Das zweite Kommen von ARM: EC2 M6-Instantzen
Diese Woche hat sich alles geändert, als AWS eine neue Klasse von ARM-Servern sowie eine Reihe von Instanzen mit neuen Prozessoren vorstellte , darunter .
Der Vergleich dieser Instanzen zeigt ein völlig anderes Bild. In einigen Tests zeigt ARM bessere, in anderen sogar deutlich bessere Leistungen als x86.
Hier sind die Ergebnisse der Ausführung desselben Lasttests:
Test
EC2 M6g
EC2 M5d.metal
Der Unterschied
cache
218
311
-29,90%
icache
45887
34368
33,52%
matrix
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%
Das ist schon eine ganz andere Liga: M6g ist fünfmal schneller als A1 beim Ausführen von Lesevorgängen aus der Scylla NoSQL-Datenbank, und in den neuen M6gd-Instanzen arbeiten schnelle NVMe-Speicher.
Der Vormarsch von ARM an allen Fronten
Der AWS Graviton2-Prozessor ist nur ein Beispiel für den Einsatz von ARM in Rechenzentren. Aber die Signale kommen aus verschiedenen Richtungen. Am 15. November 2019 zog das amerikanische Startup Nuvia .
Das Startup wurde von drei führenden Ingenieuren gegründet, die zuvor Prozessoren bei Apple und Google entwickelt haben. Sie versprechen, Prozessoren für Rechenzentren zu entwickeln, die Intel und AMD Konkurrenz machen werden.
Nach , Nuvia hat einen Prozessor entwickelt, der „auf“ der ARM-Architektur aufgebaut werden kann, jedoch ohne eine Lizenz von ARM zu erwerben.
All dies deutet darauf hin, dass ARM-Prozessoren bereit sind, den Servermarkt zu erobern. Schließlich leben wir in einer Post-PC-Ära. Die jährlichen Lieferungen von x86 sind seit dem Höchststand im Jahr 2011 um fast 10 % gesunken, während die RISC-Chips auf 20 Milliarden gestiegen sind. Heute sind 99 % aller 32- und 64-Bit-Prozessoren weltweit RISC.
Die Turing-Preisträger John Hennessy und David Patterson veröffentlichten im Februar 2019 einen Artikel . Das schreiben sie:
Der Markt hat den Streit zwischen RISC und CISC beigelegt. Obwohl CISC in den späteren Phasen der PC-Ära die Überhand gewann, führt RISC jetzt, da wir in der Post-PC-Ära angekommen sind. Seit Jahrzehnten wurden keine neuen ISAs auf CISC-Basis entwickelt. Zu unserer Überraschung tendiert die allgemeine Meinung über die besten ISA-Prinzipien für allgemeine Prozessorkonzepte heute immer noch zu RISC, 35 Jahre nach seiner Erfindung. In Open-Source-Ökosystemen werden geschickt gestaltete Chips die Errungenschaften überzeugend demonstrieren und somit die kommerzielle Einführung beschleunigen. Die Philosophie der allgemeinen Prozessoren in diesen Chips wird wahrscheinlich RISC sein, das sich als zeitlos erwiesen hat. Erwarten Sie ebenso schnelle Innovationen wie in der letzten goldenen Ära, jedoch diesmal in Bezug auf Kosten, Energie und Sicherheit, nicht nur auf Leistung.
„Im nächsten Jahrzehnt wird es eine kambrische Explosion neuer Computerarchitekturen geben, was aufregende Zeiten für Computerarchitekten in der Akademie und Industrie bedeutet“, schließen sie ihren Artikel ab.
Quelle: habr.com
