Carte mère SynQuacer E-Series pour serveur ARM 24 cœurs sur processeur ARM Cortex A53 avec 32 Go de RAM,
Depuis de nombreuses années, les processeurs ARM à jeu d’instructions réduit (RISC) dominent le marché des appareils mobiles. Mais ils n’ont jamais réussi à pénétrer dans les centres de données, où Intel et AMD règnent toujours avec le jeu d’instructions x86. De temps en temps, des solutions exotiques individuelles apparaissent, comme , mais il n'y a pas encore de propositions sérieuses. Plus précisément, ce n’est que cette semaine.
AWS a lancé cette semaine ses propres processeurs ARM à 64 cœurs dans le cloud est un système sur puce avec un cœur ARM Neoverse N1. La société affirme que Graviton2 est beaucoup plus rapide que les processeurs ARM de la génération précédente dans les instances EC2 A1, et le voici .
Le secteur des infrastructures consiste avant tout à comparer des chiffres. En fait, les clients d'un centre de données ou d'un service cloud ne se soucient pas de l'architecture des processeurs. Ils se soucient du rapport qualité/prix. Si fonctionner sur ARM est moins cher que fonctionner sur x86, alors ils seront choisis.
Jusqu'à récemment, il était impossible d'affirmer sans équivoque que l'informatique sur ARM serait plus rentable que sur x86. Par exemple, un serveur ARM Cortex A24 à 53 cœurs est un modèle coûtant environ 1000 86 $, qui pouvait faire fonctionner un serveur Web sur Ubuntu, mais dont les performances étaient bien inférieures à celles du processeur xXNUMX.
Cependant, l’incroyable efficacité énergétique des processeurs ARM nous incite à les regarder encore et encore. Par exemple, le SocioNext SC2A11 ne consomme que 5 W. Mais l’électricité représente près de 20 % des coûts d’un data center. Si ces puces affichent des performances décentes, alors le x86 n'aura aucune chance.
La première arrivée d'ARM : les instances EC2 A1
Fin 2018, AWS a introduit sur nos propres processeurs ARM. Il s’agissait sans aucun doute d’un signal adressé à l’industrie concernant des changements potentiels sur le marché, mais les résultats du benchmark ont été décevants.
Le tableau ci-dessous montre Instances EC2 A1 (ARM) et EC2 M5d.metal (x86). L'utilitaire a été utilisé pour tester stress-ng:
stress-ng --metrics-brief --cache 16 --icache 16 --matrix 16 --cpu 16 --memcpy 16 --qsort 16 --dentry 16 --timer 16 -t 1m
Comme vous pouvez le constater, A1 a obtenu de moins bons résultats dans tous les tests, à l'exception du cache. Dans la plupart des autres indicateurs, ARM était très inférieur. Cette différence de performances est supérieure à la différence de prix de 46 % entre l’A1 et le M5. En d’autres termes, les instances sur processeurs x86 avaient toujours un meilleur rapport prix/performance :
Teste
EC2 A1
EC2 M5d.métal
Différence
cachette
1280
311
311,58%
icache
18209
34368
-47,02%
matrice
77932
252190
-69,10%
cpu
9336
24077
-61,22%
mémcpy
21085
111877
-81,15%
qtrier
522
728
-28,30%
dentaire
1389634
2770985
-49.85%
minuteur
4970125
15367075
-67,66%
Bien entendu, les microbenchmarks ne donnent pas toujours une image objective. Ce qui compte, c'est la différence dans les performances réelles des applications. Mais ici, le tableau ne s’est pas révélé meilleur. Des collègues de Scylla ont comparé les instances a1.metal et m5.4xlarge avec le même nombre de processeurs. Dans un test de lecture de base de données NoSQL standard dans une configuration à nœud unique, le premier a montré 102 000 opérations de lecture par seconde et le second 610 000. Dans les deux cas, tous les processeurs disponibles sont utilisés à 100 %. Cela équivaut à une performance environ six fois inférieure, qui n’est pas compensée par la baisse du prix.
De plus, les instances A1 s'exécutent uniquement sur EBS sans prise en charge des périphériques NVMe rapides comme les autres instances.
Dans l'ensemble, l'A1 représentait un pas dans une nouvelle direction, mais il n'était pas à la hauteur des attentes d'ARM.
La seconde venue d'ARM : instances EC2 M6
Tout a changé cette semaine lorsqu'AWS a introduit une nouvelle classe de serveurs ARM, ainsi qu'un certain nombre d'instances sur de nouveaux processeurs. Y compris .
La comparaison de ces exemples montre une image complètement différente. Dans certains tests, ARM fonctionne mieux, et parfois bien mieux, que x86.
Voici les résultats de l’exécution de la même commande de test de stress :
Teste
EC2M6g
EC2 M5d.métal
Différence
cachette
218
311
-29,90%
icache
45887
34368
33,52%
matrice
453982
252190
80,02%
cpu
14694
24077
-38,97%
mémcpy
134711
111877
20,53%
qtrier
943
728
29,53%
dentaire
3088242
2770985
11,45%
minuteur
55515663
15367075
261,26%
C'est une tout autre affaire : le M6g est cinq fois plus rapide que l'A1 lors des opérations de lecture à partir de la base de données Scylla NoSQL, et les nouvelles instances M6gd exécutent des lecteurs NVMe rapides.
Offensive ARM sur tous les fronts
Le processeur AWS Graviton2 n'est qu'un exemple d'ARM utilisé dans les centres de données. Mais les signaux viennent de différentes directions. Par exemple, le 15 novembre 2019, la startup américaine Nuvia .
La startup a été fondée par trois ingénieurs de premier plan impliqués dans la création de processeurs chez Apple et Google. Ils promettent de développer des processeurs pour les centres de données qui concurrenceront Intel et AMD.
Sur Nuvia a conçu dès le départ un cœur de processeur qui peut être construit sur l'architecture ARM, mais sans obtenir de licence ARM.
Tout cela indique que les processeurs ARM sont prêts à conquérir le marché des serveurs. Après tout, nous vivons dans une ère post-PC. Les expéditions annuelles de x86 ont chuté de près de 10 % depuis leur pic de 2011, tandis que les puces RISC ont grimpé à 20 milliards. Aujourd'hui, 99 % des processeurs 32 et 64 bits dans le monde sont RISC.
John Hennessy et David Patterson, lauréats du prix Turing, ont publié un article en février 2019. . Voici ce qu'ils écrivent :
Le marché a réglé le différend RISC-CISC. Bien que CISC ait remporté les dernières étapes de l'ère PC, RISC gagne maintenant que l'ère post-PC est arrivée. Aucune nouvelle ISA du CISC n’a été créée depuis des décennies. À notre grande surprise, le consensus sur les meilleurs principes ISA pour les processeurs à usage général penche toujours en faveur du RISC, 35 ans après son invention... Dans les écosystèmes open source, des puces bien conçues démontreront des avancées convaincantes et accéléreront ainsi leur adoption commerciale. . La philosophie du processeur à usage général de ces puces sera probablement RISC, qui a résisté à l'épreuve du temps. Attendez-vous à la même innovation rapide qu’au cours du dernier âge d’or, mais cette fois en termes de coût, d’énergie et de sécurité, et pas seulement de performances.
"La prochaine décennie verra une explosion cambrienne de nouvelles architectures informatiques, signalant une période passionnante pour les architectes informatiques du monde universitaire et de l'industrie", concluent-ils.
Source: habr.com