क्या एआरएम सर्वर का युग आ रहा है?

24 जीबी रैम के साथ ARM Cortex A53 प्रोसेसर पर 32-कोर ARM सर्वर के लिए SynQuacer E-Series मदरबोर्ड, वर्ष का दिसंबर 2018

कई वर्षों से, एआरएम रिड्यूस्ड इंस्ट्रक्शन सेट (आरआईएससी) प्रोसेसर मोबाइल डिवाइस बाजार पर हावी रहे हैं। लेकिन वे कभी भी डेटा केंद्रों में सेंध लगाने में कामयाब नहीं हुए, जहां इंटेल और एएमडी अभी भी x86 अनुदेश सेट के साथ राज करते हैं। समय-समय पर, व्यक्तिगत विदेशी समाधान सामने आते हैं, जैसे बनाना पाई प्लेटफॉर्म पर 24-कोर एआरएम सर्वर, लेकिन अभी तक कोई गंभीर प्रस्ताव नहीं हैं। अधिक सटीक रूप से, यह इस सप्ताह तक नहीं था।

AWS ने इस सप्ताह क्लाउड में अपना 64-कोर ARM प्रोसेसर लॉन्च किया ग्रेविटोन 2 एआरएम नियोवर्स एन1 कोर के साथ एक सिस्टम-ऑन-चिप है। कंपनी का दावा है कि Graviton2 EC2 A1 उदाहरणों में पिछली पीढ़ी के ARM प्रोसेसर की तुलना में बहुत तेज़ है, और यहाँ यह है पहला स्वतंत्र परीक्षण.

बुनियादी ढांचा व्यवसाय पूरी तरह से संख्याओं की तुलना करने के बारे में है। वास्तव में, डेटा सेंटर या क्लाउड सेवा के ग्राहकों को इस बात की परवाह नहीं है कि प्रोसेसर का आर्किटेक्चर क्या है। वे कीमत/प्रदर्शन अनुपात की परवाह करते हैं। यदि ARM पर चलना x86 पर चलने से सस्ता है, तो उन्हें चुना जाएगा।

हाल तक, यह स्पष्ट रूप से कहना असंभव था कि एआरएम पर कंप्यूटिंग x86 की तुलना में अधिक लाभदायक होगी। उदाहरण के लिए, एक सर्वर 24-कोर ARM Cortex A53 एक मॉडल है सोशियोनेक्स्ट SC2A11 इसकी लागत लगभग $1000 थी, जो उबंटू पर एक वेब सर्वर चला सकता था, लेकिन प्रदर्शन में x86 प्रोसेसर से बहुत कमतर था।

हालाँकि, एआरएम प्रोसेसर की अद्भुत ऊर्जा दक्षता हमें उन्हें बार-बार देखने पर मजबूर करती है। उदाहरण के लिए, SocioNext SC2A11 केवल 5 W की खपत करता है। लेकिन डेटा सेंटर की लागत में बिजली का हिस्सा लगभग 20% होता है। यदि ये चिप्स अच्छा प्रदर्शन दिखाते हैं, तो x86 के पास कोई मौका नहीं होगा।

एआरएम का पहला आगमन: ईसी2 ए1 इंस्टेंसेस

2018 के अंत में, AWS की शुरुआत हुई EC2 A1 उदाहरण हमारे अपने एआरएम प्रोसेसर पर। यह निश्चित रूप से उद्योग जगत के लिए बाज़ार में संभावित बदलावों का संकेत था, लेकिन बेंचमार्क नतीजे निराशाजनक थे।

नीचे दी गई तालिका दर्शाती है तनाव परीक्षण के परिणाम EC2 A1 (ARM) और EC2 M5d.metal (x86) उदाहरण। उपयोगिता का उपयोग परीक्षण के लिए किया गया था stress-ng:

stress-ng --metrics-brief --cache 16 --icache 16 --matrix 16 --cpu 16 --memcpy 16 --qsort 16 --dentry 16 --timer 16 -t 1m

जैसा कि आप देख सकते हैं, A1 ने कैश को छोड़कर सभी परीक्षणों में खराब प्रदर्शन किया। अधिकांश अन्य संकेतकों में, एआरएम बहुत हीन था। यह प्रदर्शन अंतर A46 और M1 के बीच 5% मूल्य अंतर से बड़ा है। दूसरे शब्दों में, x86 प्रोसेसर पर इंस्टेंसेस का मूल्य/प्रदर्शन अनुपात अभी भी बेहतर था:

टेस्ट
EC2 A1
EC2 M5d.धातु
अंतर

कैश
1280
311
311,58% तक

icache
18209
34368
-47,02%

मैट्रिक्स
77932
252190
-69,10%

सीपीयू
9336
24077
-61,22%

याद रखने योग्य
21085
111877
-81,15%

क्यूसोर्ट
522
728
-28,30%

दंत चिकित्सा
1389634
2770985
-49.85%

घड़ी
4970125
15367075
-67,66%

बेशक, माइक्रोबेंचमार्क हमेशा एक वस्तुनिष्ठ तस्वीर नहीं दिखाते हैं। वास्तविक एप्लिकेशन प्रदर्शन में अंतर क्या मायने रखता है। लेकिन यहां तस्वीर कुछ बेहतर नहीं निकली. स्काइला के सहकर्मियों ने समान संख्या में प्रोसेसर के साथ a1.metal और m5.4xlarge उदाहरणों की तुलना की। एकल नोड कॉन्फ़िगरेशन में एक मानक NoSQL डेटाबेस रीड टेस्ट में, पहले ने प्रति सेकंड 102 रीड ऑपरेशन दिखाए, और दूसरे ने 000। दोनों ही मामलों में, सभी उपलब्ध प्रोसेसर 610% पर उपयोग किए जाते हैं। यह प्रदर्शन में लगभग छह गुना कमी के बराबर है, जिसकी भरपाई कम कीमत से नहीं होती है।

इसके अतिरिक्त, A1 इंस्टेंसेस अन्य इंस्टेंसेस की तरह तेज़ NVMe उपकरणों के समर्थन के बिना केवल EBS पर चलते हैं।

कुल मिलाकर, A1 एक नई दिशा में एक कदम था, लेकिन यह ARM की अपेक्षाओं पर खरा नहीं उतरा।

एआरएम का दूसरा आगमन: ईसी2 एम6 इंस्टेंसेस

इस सप्ताह यह सब बदल गया जब AWS ने ARM सर्वरों की एक नई श्रेणी पेश की, साथ ही नए प्रोसेसर पर कई इंस्टेंसेस भी पेश किए। ग्रेविटोन 2सहित M6g और M6gd.

इन उदाहरणों की तुलना करने पर एक बिल्कुल अलग तस्वीर सामने आती है। कुछ परीक्षणों में, ARM x86 की तुलना में बेहतर और कभी-कभी बहुत बेहतर प्रदर्शन करता है।

यहां समान तनाव परीक्षण कमांड चलाने के परिणाम दिए गए हैं:

टेस्ट
EC2 M6g
EC2 M5d.धातु
अंतर

कैश
218
311
-29,90%

icache
45887
34368
33,52% तक

मैट्रिक्स
453982
252190
80,02% तक

सीपीयू
14694
24077
-38,97%

याद रखने योग्य
134711
111877
20,53% तक

क्यूसोर्ट
943
728
29,53% तक

दंत चिकित्सा
3088242
2770985
11,45% तक

घड़ी
55515663
15367075
261,26% तक

यह पूरी तरह से अलग मामला है: स्काइला NoSQL डेटाबेस से रीड ऑपरेशन करते समय M6g A1 की तुलना में पांच गुना तेज है, और नए M6gd इंस्टेंसेस तेजी से NVMe ड्राइव चलाते हैं।

एआरएम सभी मोर्चों पर आक्रामक है

AWS Graviton2 प्रोसेसर डेटा केंद्रों में उपयोग किए जा रहे ARM का सिर्फ एक उदाहरण है। लेकिन संकेत अलग-अलग दिशाओं से आते हैं। उदाहरण के लिए, 15 नवंबर 2019 को अमेरिकी स्टार्टअप नुविया उद्यम निधि में $53 मिलियन आकर्षित हुए.

स्टार्टअप की स्थापना तीन प्रमुख इंजीनियरों द्वारा की गई थी जो Apple और Google में प्रोसेसर के निर्माण में शामिल थे। वे डेटा केंद्रों के लिए ऐसे प्रोसेसर विकसित करने का वादा करते हैं जो इंटेल और एएमडी के साथ प्रतिस्पर्धा करेंगे।

पर उपलब्ध जानकारीनुविया ने शुरू से ही एक प्रोसेसर कोर डिज़ाइन किया है जिसे एआरएम आर्किटेक्चर के शीर्ष पर बनाया जा सकता है, लेकिन एआरएम लाइसेंस प्राप्त किए बिना।

यह सब इंगित करता है कि एआरएम प्रोसेसर सर्वर बाजार पर विजय पाने के लिए तैयार हैं। आख़िरकार, हम पीसी-पश्चात युग में रहते हैं। 86 के शिखर के बाद से वार्षिक x10 शिपमेंट में लगभग 2011% की गिरावट आई है, जबकि आरआईएससी चिप्स 20 बिलियन तक बढ़ गए हैं। आज, दुनिया के 99- और 32-बिट प्रोसेसर में से 64% आरआईएससी हैं।

ट्यूरिंग पुरस्कार विजेता जॉन हेनेसी और डेविड पैटरसन ने फरवरी 2019 में एक लेख प्रकाशित किया "कंप्यूटर वास्तुकला के लिए एक नया स्वर्ण युग". यहाँ वे क्या लिखते हैं:

बाजार ने आरआईएससी-सीआईएससी विवाद सुलझा लिया है। हालाँकि CISC ने PC युग के बाद के चरणों में जीत हासिल की, लेकिन RISC अब जीत रहा है क्योंकि PC युग के बाद का युग आ गया है। दशकों से कोई नया सीआईएससी आईएसए नहीं बनाया गया है। हमारे आश्चर्य के लिए, सामान्य प्रयोजन प्रोसेसर के लिए सर्वोत्तम आईएसए सिद्धांतों पर आम सहमति आज भी आरआईएससी के पक्ष में झुकी हुई है, इसके आविष्कार के 35 साल बाद... खुले स्रोत पारिस्थितिकी तंत्र में, अच्छी तरह से डिज़ाइन किए गए चिप्स आकर्षक प्रगति का प्रदर्शन करेंगे और इस तरह वाणिज्यिक अपनाने में तेजी लाएंगे . इन चिप्स में सामान्य प्रयोजन प्रोसेसर दर्शन संभवतः आरआईएससी होगा, जो समय की कसौटी पर खरा उतरा है। पिछले स्वर्ण युग के समान तीव्र नवाचार की अपेक्षा करें, लेकिन इस बार केवल प्रदर्शन के मामले में नहीं, बल्कि लागत, ऊर्जा और सुरक्षा के मामले में भी।

"अगले दशक में नए कंप्यूटर आर्किटेक्चर का कैंब्रियन विस्फोट होगा, जो शिक्षा और उद्योग में कंप्यूटर आर्किटेक्ट्स के लिए रोमांचक समय का संकेत देगा," उन्होंने पेपर का निष्कर्ष निकाला।

स्रोत: www.habr.com