Scheda madre SynQuacer E-Series per un server ARM a 24 core su un processore ARM Cortex A53 con 32 GB di RAM,
Per molti anni, i processori ARM con set di istruzioni ridotto (RISC) hanno dominato il mercato dei dispositivi mobili. Ma non sono mai riusciti a penetrare nei data center, dove Intel e AMD regnano ancora con il set di istruzioni x86. Di tanto in tanto compaiono soluzioni esotiche individuali, come ad esempio , ma non ci sono ancora proposte serie. Più precisamente, non è stato fino a questa settimana.
Questa settimana AWS ha lanciato i propri processori ARM a 64 core nel cloud è un system-on-chip con un core ARM Neoverse N1. L'azienda afferma che Graviton2 è molto più veloce dei processori ARM della generazione precedente nelle istanze EC2 A1, ed eccola qui .
Il business delle infrastrutture è incentrato sul confronto dei numeri. In effetti, ai clienti di un data center o di un servizio cloud non interessa quale architettura abbiano i processori. Si preoccupano del rapporto prezzo/prestazioni. Se l'esecuzione su ARM è più economica dell'esecuzione su x86, verranno scelti.
Fino a poco tempo fa era impossibile affermare inequivocabilmente che l'elaborazione su ARM sarebbe stata più redditizia che su x86. Ad esempio, un server ARM Cortex A24 a 53 core è un modello costava circa $ 1000, che poteva eseguire un server web su Ubuntu, ma aveva prestazioni molto inferiori al processore x86.
Tuttavia, la straordinaria efficienza energetica dei processori ARM ci spinge a guardarli ancora e ancora. Ad esempio, il SocioNext SC2A11 consuma solo 5 W. Ma l’elettricità rappresenta quasi il 20% dei costi di un data center. Se questi chip mostrano prestazioni decenti, x86 non avrà alcuna possibilità.
La prima venuta di ARM: istanze EC2 A1
Alla fine del 2018, AWS ha introdotto sui nostri processori ARM. Questo è stato sicuramente un segnale per il settore riguardo a potenziali cambiamenti nel mercato, ma i risultati del benchmark sono stati deludenti.
La tabella seguente mostra Istanze EC2 A1 (ARM) e EC2 M5d.metal (x86). L'utilità è stata utilizzata per i test stress-ng:
stress-ng --metrics-brief --cache 16 --icache 16 --matrix 16 --cpu 16 --memcpy 16 --qsort 16 --dentry 16 --timer 16 -t 1m
Come puoi vedere, A1 ha ottenuto risultati peggiori in tutti i test tranne la cache. Nella maggior parte degli altri indicatori, l’ARM era molto inferiore. Questa differenza di prestazioni è maggiore della differenza di prezzo del 46% tra A1 e M5. In altre parole, le istanze su processori x86 avevano ancora un migliore rapporto prezzo/prestazioni:
Test
EC2 A1
EC2 M5d.metal
differenza
nascondiglio
1280
311
311,58%
icache
18209
34368
-47,02%
matrice
77932
252190
-69,10%
cpu
9336
24077
-61,22%
memcpy
21085
111877
-81,15%
qsort
522
728
-28,30%
odontoiatria
1389634
2770985
-49.85%
timer
4970125
15367075
-67,66%
Naturalmente, i microbenchmark non mostrano sempre un quadro oggettivo. Ciò che conta è la differenza nelle prestazioni effettive dell'applicazione. Ma qui il quadro non si è rivelato migliore. I colleghi di Scylla hanno confrontato le istanze a1.metal e m5.4xlarge con lo stesso numero di processori. In un test di lettura di database NoSQL standard in una configurazione a nodo singolo, il primo ha mostrato 102 operazioni di lettura al secondo e il secondo 000. In entrambi i casi, tutti i processori disponibili vengono utilizzati al 610%. Ciò equivale a una riduzione delle prestazioni di circa sei volte, che non è compensata dal prezzo più basso.
Inoltre, le istanze A1 vengono eseguite solo su EBS senza supporto per dispositivi NVMe veloci come le altre istanze.
Nel complesso, l'A1 è stato un passo in una nuova direzione, ma non è stato all'altezza delle aspettative di ARM.
La seconda venuta di ARM: istanze EC2 M6
Tutto è cambiato questa settimana quando AWS ha introdotto una nuova classe di server ARM, oltre a una serie di istanze su nuovi processori Compreso .
Il confronto di questi casi mostra un quadro completamente diverso. In alcuni test, ARM funziona meglio, e talvolta molto meglio, di x86.
Ecco i risultati dell'esecuzione dello stesso comando di stress test:
Test
EC2M6g
EC2 M5d.metal
differenza
nascondiglio
218
311
-29,90%
icache
45887
34368
33,52%
matrice
453982
252190
80,02%
cpu
14694
24077
-38,97%
memcpy
134711
111877
20,53%
qsort
943
728
29,53%
odontoiatria
3088242
2770985
11,45%
timer
55515663
15367075
261,26%
Questa è una questione completamente diversa: l'M6g è cinque volte più veloce dell'A1 quando esegue operazioni di lettura dal database Scylla NoSQL e le nuove istanze M6gd eseguono unità NVMe veloci.
Offensiva dell'ARM su tutti i fronti
Il processore AWS Graviton2 è solo un esempio di ARM utilizzato nei data center. Ma i segnali arrivano da direzioni diverse. Ad esempio, il 15 novembre 2019, la startup americana Nuvia .
La startup è stata fondata da tre importanti ingegneri coinvolti nella creazione di processori presso Apple e Google. Promettono di sviluppare processori per data center che competeranno con Intel e AMD.
Su Nuvia ha progettato da zero un core del processore che può essere costruito sull'architettura ARM, ma senza ottenere una licenza ARM.
Tutto ciò indica che i processori ARM sono pronti a conquistare il mercato dei server. Dopotutto, viviamo in un’era post-PC. Le spedizioni annuali x86 sono diminuite di quasi il 10% rispetto al picco del 2011, mentre i chip RISC sono saliti a 20 miliardi. Oggi, il 99% dei processori a 32 e 64 bit del mondo sono RISC.
I vincitori del Turing Award John Hennessy e David Patterson hanno pubblicato un articolo nel febbraio 2019 . Ecco cosa scrivono:
Il mercato ha risolto la controversia RISC-CISC. Anche se CISC ha vinto le fasi successive dell'era dei PC, RISC sta vincendo ora che è arrivata l'era post-PC. Da decenni non vengono creati nuovi ISA CISC. Con nostra sorpresa, il consenso sui migliori principi ISA per i processori generici oggi pende ancora a favore del RISC, 35 anni dopo la sua invenzione... Negli ecosistemi open source, i chip ben progettati dimostreranno progressi convincenti e quindi accelereranno l'adozione commerciale . La filosofia del processore per uso generale in questi chip sarà probabilmente RISC, che ha superato la prova del tempo. Aspettatevi la stessa rapida innovazione dell’ultima età dell’oro, ma questa volta in termini di costi, energia e sicurezza, non solo di prestazioni.
“Il prossimo decennio vedrà un’esplosione cambriana di nuove architetture informatiche, segnando tempi entusiasmanti per gli architetti informatici nel mondo accademico e industriale”, concludono l’articolo.
Fonte: habr.com