La carte mère SynQuacer E-Series pour un serveur ARM à 24 cœurs avec un processeur ARM Cortex A53 et 32 Go de RAM,
Depuis de nombreuses années, les processeurs ARM à jeu d'instructions réduit (RISC) dominent le marché des appareils mobiles. Cependant, ils n'ont jamais réussi à s'imposer dans les centres de données, où Intel et AMD conservent la souveraineté avec le jeu d'instructions x86. Des solutions exotiques apparaissent de temps à autre, telles que , mais il n'y a pas encore d'offres sérieuses. Plus précisément, il n'y en avait pas avant cette semaine.
Cette semaine, AWS a lancé dans le cloud ses propres processeurs ARM à 64 cœurs — il s'agit d'un système sur puce avec un cœur ARM Neoverse N1. La société affirme que Graviton2 est beaucoup plus rapide que les processeurs ARM de génération précédente dans les instances EC2 A1, et voici .
Le secteur de l'infrastructure est une question de chiffres. En effet, pour les clients d'un centre de données ou d'un service cloud, peu importe l'architecture des processeurs. Ce qui les préoccupe, c'est le rapport qualité-prix. Si le travail sur ARM est moins cher que sur x86, alors ils opteront pour cette option.
Jusqu'à récemment, il était impossible de dire sans ambiguïté que le calcul sur ARM serait plus rentable que sur x86. Par exemple, le serveur ARM Cortex A53 à 24 cœurs est un modèle d'une valeur d'environ 1000 $, qui pouvait faire fonctionner un serveur web sur Ubuntu, mais dont les performances étaient largement inférieures à celles des processeurs x86.
Cependant, l'incroyable efficacité énergétique des processeurs ARM incite à les considérer à nouveau. Par exemple, le SocioNext SC2A11 consomme seulement 5 W. L'électricité représente presque 20 % des coûts d'un centre de données. Si ces puces montrent des performances décentes, alors les x86 n'auront plus de chances.
Le premier avènement de l'ARM : les instances EC2 A1
Fin 2018, AWS a présenté sur ses propres processeurs ARM. Cela a certainement été un signal pour l'industrie concernant des changements potentiels sur le marché, mais les résultats des benchmarks étaient peu prometteurs.
Dans le tableau ci-dessous sont présentés des instances EC2 A1 (ARM) et EC2 M5d.metal (x86). Pour le test, l'outil 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 nous le constatons, les A1 se sont révélés moins performants dans tous les tests, sauf pour le cache. Pour la plupart des autres indicateurs, les ARM ont nettement perdu. Cette différence de performance est plus grande que l'écart de prix de 46 % entre les A1 et les M5. En d'autres termes, les instances sur processeurs x86 restent toujours plus avantageuses en termes de rapport prix/performances.
Test
EC2 A1
EC2 M5d.metal
La différence
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%
Bien sûr, les micro-benchmarks ne montrent pas toujours une image objective. La différence de performances réelles de l'application est cruciale. Mais ici aussi, les résultats n'étaient pas meilleurs. Des collègues de Scylla ont comparé les instances a1.metal et m5.4xlarge avec le même nombre de processeurs. Dans le test standard de lecture de base de données NoSQL en configuration à un noeud, la première a affiché 102 000 opérations de lecture par seconde, tandis que la seconde a atteint 610 000. Dans les deux cas, tous les processeurs disponibles sont utilisés à 100 %. Cela correspond à une réduction des performances d'environ six fois, non compensée par un prix inférieur.
De plus, les instances A1 fonctionnent uniquement sur EBS sans support pour les dispositifs NVMe rapides, contrairement aux autres instances.
En somme, les A1 ont marqué un pas vers une nouvelle direction, mais n'ont pas répondu aux attentes liées à ARM.
Le retour d'ARM : les instances EC2 M6
Tout a changé cette semaine lorsque AWS a introduit une nouvelle classe de serveurs ARM ainsi qu'une série d'instances sur de nouveaux processeurs. , y compris .
La comparaison de ces instances montre déjà un tableau complètement différent. Dans certains tests, les ARM se comportent mieux, parfois même beaucoup mieux, que les x86.
Voici les résultats de l'exécution du même test de stress :
Test
EC2 M6g
EC2 M5d.metal
La différence
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%
C'est un tout autre niveau : le M6g est cinq fois plus rapide que l'A1 lors des opérations de lecture de la base de données NoSQL Scylla, et les nouvelles instances M6gd disposent de disques NVMe rapides.
L'établissement d'ARM sur tous les fronts
Le processeur AWS Graviton2 n'est qu'un exemple d'utilisation d'ARM dans les data centers. Mais des signaux proviennent de différentes directions. Par exemple, le 15 novembre 2019, la startup américaine Nuvia .
La startup a été fondée par trois ingénieurs de premier plan ayant travaillé sur la conception de processeurs chez Apple et Google. Ils promettent de développer des processeurs pour les data centers qui rivaliseront avec Intel et AMD.
Selon Nuvia a conçu de toutes pièces un noyau processeur pouvant être construit ‘au-dessus’ de 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 à une époque post-PC. Les expéditions annuelles de x86 ont diminué de près de 10 % depuis leur pic en 2011, tandis que les puces RISC ont grimpé à 20 milliards. Aujourd'hui, 99 % des processeurs 32 bits et 64 bits dans le monde sont des RISC.
Les lauréats du prix Turing, John Hennessy et David Patterson, ont publié un article en février 2019 . Voici ce qu'ils écrivent :
Le marché a tranché le débat entre RISC et CISC. Bien que le CISC ait remporté les phases tardives de l'ère PC, le RISC gagne maintenant, alors que l'ère post-PC est arrivée. Aucun nouvel ISA en CISC n'a été créé depuis des décennies. À notre grande surprise, l'opinion générale sur les meilleurs principes ISA pour les processeurs généralistes penche toujours en faveur du RISC, 35 ans après son invention… Dans les écosystèmes à code source ouvert, les puces habilement conçues démontreront de manière convaincante les avancées et accéléreront ainsi l'adoption commerciale. La philosophie des processeurs généralistes dans ces puces sera probablement le RISC, qui a résisté à l'épreuve du temps. Attendez-vous à des innovations aussi rapides que celles de l'ère passée, mais cette fois-ci, en termes de coût, d'énergie et de sécurité, et non seulement de performance.
« Au cours de la prochaine décennie, une explosion cambrienne de nouvelles architectures informatiques se produira, annonçant des temps passionnants pour les architectes informatiques dans le milieu académique et dans l'industrie », concluent-ils à la fin de l'article.
Source : habr.com
