SynQuacer E-Series-Motherboard für einen 24-Core-ARM-Server auf einem ARM Cortex A53-Prozessor mit 32 GB RAM,
Seit vielen Jahren dominieren ARM-RISC-Prozessoren (Reduced Instruction Set) den Markt für mobile Geräte. Es gelang ihnen jedoch nie, in Rechenzentren einzudringen, in denen Intel und AMD immer noch mit dem x86-Befehlssatz dominieren. Von Zeit zu Zeit tauchen einzelne exotische Lösungen auf, wie z , aber es gibt noch keine ernsthaften Vorschläge. Genauer gesagt, erst diese Woche.
AWS hat diese Woche seine eigenen 64-Core-ARM-Prozessoren in der Cloud eingeführt ist ein System-on-Chip mit einem ARM Neoverse N1-Kern. Das Unternehmen behauptet, dass Graviton2 in EC2 A1-Instanzen viel schneller ist als ARM-Prozessoren der vorherigen Generation, und hier ist es .
Im Infrastrukturgeschäft kommt es vor allem auf den Vergleich von Zahlen an. Tatsächlich ist es den Kunden eines Rechenzentrums oder Cloud-Dienstes egal, welche Architektur die Prozessoren haben. Sie legen Wert auf das Preis-/Leistungsverhältnis. Wenn die Ausführung auf ARM günstiger ist als die Ausführung auf x86, werden sie ausgewählt.
Bis vor Kurzem konnte man nicht eindeutig sagen, dass das Rechnen auf ARM rentabler sein würde als auf x86. Beispielsweise ist ein 24-Kern-ARM-Cortex-A53-Server ein Modell kostete etwa 1000 US-Dollar und konnte einen Webserver unter Ubuntu betreiben, war aber in der Leistung dem x86-Prozessor deutlich unterlegen.
Die erstaunliche Energieeffizienz von ARM-Prozessoren lässt uns jedoch immer wieder auf sie blicken. Beispielsweise verbraucht der SocioNext SC2A11 nur 5 W. Doch Strom macht fast 20 % der Kosten eines Rechenzentrums aus. Wenn diese Chips eine ordentliche Leistung zeigen, hat x86 keine Chance.
Das erste Erscheinen von ARM: EC2 A1-Instanzen
Ende 2018 führte AWS ein auf unseren eigenen ARM-Prozessoren. Dies war definitiv ein Signal an die Branche über mögliche Veränderungen auf dem Markt, aber die Benchmark-Ergebnisse waren enttäuschend.
Die folgende Tabelle zeigt EC2 A1 (ARM) und EC2 M5d.metal (x86) Instanzen. Das Dienstprogramm wurde zum Testen verwendet 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 Sie sehen können, schnitt A1 in allen Tests außer dem Cache schlechter ab. Bei den meisten anderen Indikatoren war ARM deutlich unterlegen. Dieser Leistungsunterschied ist größer als der Preisunterschied von 46 % zwischen A1 und M5. Mit anderen Worten: Instanzen auf x86-Prozessoren hatten immer noch ein besseres Preis-Leistungs-Verhältnis:
Test
EC2 A1
EC2 M5d.Metall
Unterschied
Cache-Speicher
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%
Zahnheilkunde
1389634
2770985
-49.85%
Timer
4970125
15367075
-67,66%
Natürlich zeigen Mikrobenchmarks nicht immer ein objektives Bild. Entscheidend ist der Unterschied in der tatsächlichen Anwendungsleistung. Aber hier war das Bild nicht besser. Kollegen von Scylla verglichen a1.metal- und m5.4xlarge-Instanzen mit der gleichen Anzahl an Prozessoren. Bei einem Standard-NoSQL-Datenbank-Lesetest in einer Einzelknotenkonfiguration zeigte der erste Test 102 Lesevorgänge pro Sekunde und der zweite 000. In beiden Fällen werden alle verfügbaren Prozessoren zu 610 % genutzt. Dies entspricht einer etwa sechsfachen Leistungsminderung, die durch den geringeren Preis nicht ausgeglichen wird.
Darüber hinaus laufen A1-Instanzen nur auf EBS ohne Unterstützung für schnelle NVMe-Geräte wie andere Instanzen.
Insgesamt war der A1 ein Schritt in eine neue Richtung, aber er entsprach nicht den Erwartungen von ARM.
Das zweite Kommen von ARM: EC2 M6-Instanzen
Das änderte sich diese Woche, als AWS eine neue Klasse von ARM-Servern sowie eine Reihe von Instanzen auf neuen Prozessoren einführte Einschließlich .
Der Vergleich dieser Fälle zeigt ein völlig anderes Bild. In einigen Tests schneidet ARM besser und manchmal sogar viel besser ab als x86.
Hier sind die Ergebnisse der Ausführung desselben Stresstestbefehls:
Test
EC2 M6g
EC2 M5d.Metall
Unterschied
Cache-Speicher
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%
Zahnheilkunde
3088242
2770985
11,45%
Timer
55515663
15367075
261,26%
Das ist eine ganz andere Sache: Der M6g ist fünfmal schneller als der A1, wenn er Lesevorgänge aus der Scylla NoSQL-Datenbank durchführt, und auf den neuen M6gd-Instanzen laufen schnelle NVMe-Laufwerke.
ARM-Offensive an allen Fronten
Der AWS Graviton2-Prozessor ist nur ein Beispiel für den Einsatz von ARM in Rechenzentren. Doch die Signale kommen aus unterschiedlichen Richtungen. Beispielsweise am 15. November 2019 das amerikanische Startup Nuvia .
Das Startup wurde von drei führenden Ingenieuren gegründet, die an der Entwicklung von Prozessoren bei Apple und Google beteiligt waren. Sie versprechen, Prozessoren für Rechenzentren zu entwickeln, die mit Intel und AMD konkurrieren werden.
Auf Nuvia hat von Grund auf einen Prozessorkern entwickelt, der auf der ARM-Architektur aufbauen kann, jedoch ohne den Erwerb einer ARM-Lizenz.
All dies deutet darauf hin, dass ARM-Prozessoren bereit sind, den Servermarkt zu erobern. Schließlich leben wir in einer Post-PC-Ära. Die jährlichen x86-Lieferungen sind seit ihrem Höhepunkt im Jahr 10 um fast 2011 % zurückgegangen, während die Zahl der RISC-Chips auf 20 Milliarden angestiegen ist. Heute sind 99 % aller 32- und 64-Bit-Prozessoren weltweit RISC-Prozessoren.
Die Turing-Preisträger John Hennessy und David Patterson veröffentlichten im Februar 2019 einen Artikel . Folgendes schreiben sie:
Der Markt hat den RISC-CISC-Streit beigelegt. Obwohl CISC die späteren Phasen der PC-Ära gewann, gewinnt RISC jetzt, da die Post-PC-Ära angebrochen ist. Seit Jahrzehnten wurden keine neuen CISC-ISAs geschaffen. Zu unserer Überraschung tendiert der Konsens über die besten ISA-Prinzipien für Allzweckprozessoren heute immer noch zugunsten von RISC, 35 Jahre nach seiner Erfindung ... In Open-Source-Ökosystemen werden gut gestaltete Chips überzeugende Fortschritte zeigen und dadurch die kommerzielle Akzeptanz beschleunigen . Die allgemeine Prozessorphilosophie dieser Chips wird wahrscheinlich RISC sein, was sich im Laufe der Zeit bewährt hat. Erwarten Sie die gleichen rasanten Innovationen wie im letzten goldenen Zeitalter, diesmal jedoch in Bezug auf Kosten, Energie und Sicherheit, nicht nur in Bezug auf die Leistung.
„Das nächste Jahrzehnt wird eine kambrische Explosion neuer Computerarchitekturen erleben, die aufregende Zeiten für Computerarchitekten in Wissenschaft und Industrie einläuten wird“, schließen sie das Papier.
Source: habr.com