Scheda madre SynQuacer E-Series per server ARM a 24 core con processore ARM Cortex A53 e 32 GB di RAM.
Da molti anni, i processori ARM con set di istruzioni ridotti (RISC) dominano il mercato dei dispositivi mobili. Tuttavia, non sono riusciti a entrare nei data center, dove Intel e AMD continuano a dominare con il set di istruzioni x86. Di tanto in tanto, emergono alcune soluzioni esotiche, come , ma finora non ci sono state offerte serie. A dire il vero, non c'erano fino a questa settimana.
Questa settimana, AWS ha lanciato nel cloud i propri processori ARM a 64 core — un sistema su chip con nucleo ARM Neoverse N1. L'azienda afferma che Graviton2 è molto più veloce rispetto ai processori ARM di generazione precedente nelle istanze EC2 A1, ecco i .
Nel business dell'infrastruttura, si tratta di confrontare numeri. In sostanza, ai clienti di un data center o di un servizio cloud non importa quale architettura abbiano i processori. Ciò che interessa è il rapporto qualità-prezzo. Se lavorare su ARM è più conveniente che su x86, allora opteranno per quelli.
Fino a poco tempo fa non si poteva dire con certezza che le computazioni su ARM sarebbero state più vantaggiose rispetto a x86. Ad esempio, il server ARM a 24 core Cortex A53 è un modello del costo di circa $1000, in grado di far funzionare un server web su Ubuntu, ma che offriva prestazioni nettamente inferiori rispetto ai processori x86.
Tuttavia, l'incredibile efficienza energetica dei processori ARM fa sì che ci si guardi nuovamente con interesse. Ad esempio, il SocioNext SC2A11 consuma solo 5 W. E il costo dell'energia rappresenta quasi il 20% delle spese di un data center. Se questi chip dimostreranno prestazioni decenti, allora x86 non avrà alcuna possibilità.
La prima venuta di ARM: istanze EC2 A1
Alla fine del 2018, AWS ha presentato con i propri processori ARM. Questo è stato sicuramente un segnale per l'industria riguardo ai potenziali cambiamenti sul mercato, ma i risultati dei benchmark non sono stati incoraggianti.
Nella tabella qui sotto sono mostrati delle istanze EC2 A1 (ARM) e EC2 M5d.metal (x86). Per il test è stato utilizzato lo strumento 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 possiamo vedere, l'A1 ha mostrato prestazioni inferiori in tutti i test tranne che per il caching. Per la maggior parte degli altri indicatori, ARM ha mostrato performance molto inferiori. Questa differenza di prestazioni è maggiore della differenza di prezzo del 46% tra A1 e M5. In altre parole, le istanze con processori x86 rimangono più vantaggiose in termini di rapporto prezzo/performance.
Test
EC2 A1
EC2 M5d.metal
Differenza
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%
Certamente, i micro-benchmark non mostrano sempre un quadro obiettivo. È importante considerare le differenze nelle reali prestazioni delle applicazioni. Anche in questo caso, la situazione non è migliorata. I colleghi di Scylla hanno confrontato le istanze a1.metal e m5.4xlarge con lo stesso numero di processori. In un test standard di lettura del database NoSQL in configurazione con un nodo, il primo ha mostrato 102.000 operazioni di lettura al secondo, mentre il secondo 610.000. In entrambi i casi, tutti i processori disponibili erano utilizzati al 100%. Ciò corrisponde a una riduzione delle prestazioni di circa sei volte, che non è compensata dal prezzo più basso.
Inoltre, le istanze A1 funzionano solo su EBS senza supporto per dispositivi NVMe veloci, come in altre istanze.
In generale, l'A1 è stato un passo in una nuova direzione, ma non ha soddisfatto le aspettative per ARM.
La seconda venuta di ARM: istanze EC2 M6
Tutto è cambiato questa settimana, quando AWS ha presentato una nuova classe di server ARM e una serie di istanze basate sui nuovi processori , tra cui .
Il confronto di queste istanze mostra già un quadro completamente diverso. In alcuni test, ARM ha mostrato prestazioni migliori, e a volte molto migliori, rispetto a x86.
Ecco i risultati ottenuti eseguendo lo stesso comando di test di stress:
Test
EC2 M6g
EC2 M5d.metal
Differenza
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%
È tutta un'altra storia: M6g è cinque volte più veloce di A1 nell'esecuzione delle operazioni di lettura dal database NoSQL Scylla, e nelle nuove istanze M6gd sono presenti i veloci dispositivi NVMe.
L'espansione di ARM su tutti i fronti.
Il processore AWS Graviton2 è solo un esempio dell'uso di ARM nei data center. Ma segnali provengono da diverse direzioni. Ad esempio, il 15 novembre 2019, la startup americana Nuvia .
La startup è stata fondata da tre ingegneri di punta che hanno lavorato alla creazione di processori in Apple e Google. Promettono di sviluppare processori per i data center in grado di competere con Intel e AMD.
Secondo , Nuvia ha progettato da zero un'unità di elaborazione che può essere costruita 'sopra' l'architettura ARM, ma senza acquisire una licenza ARM.
Tutto ciò suggerisce che i processori ARM sono pronti a conquistare il mercato dei server. Dopotutto, viviamo nell'era post-PC. Le forniture annuali di x86 sono diminuite di quasi il 10% dal picco del 2011, mentre i chip RISC sono saliti a 20 miliardi. Oggi il 99% dei processori a 32 e 64 bit nel mondo sono RISC.
I vincitori del premio Turing John Hennessy e David Patterson hanno pubblicato un articolo a febbraio 2019 . Ecco cosa scrivono:
Il mercato ha risolto la controversia tra RISC e CISC. Anche se il CISC ha vinto le fasi successive dell'era PC, il RISC sta guadagnando ora, con l'arrivo dell'era post-PC. Non sono state create nuove ISA CISC per decenni. Con nostra sorpresa, l'opinione generale sui migliori principi ISA per i processori di uso generale pende ancora a favore del RISC, dopo 35 anni dalla sua invenzione... Nei ecosistemi open source, chip intelligenti dimostreranno inequivocabilmente i progressi e quindi accelereranno l'adozione commerciale. La filosofia dei processori di uso generale in questi chip sarà probabilmente il RISC, che ha superato la prova del tempo. Aspettatevi innovazioni rapide proprio come durante l'ultima era d'oro, ma questa volta con un focus su costi, energia e sicurezza, non solo sulle prestazioni.
«Nel prossimo decennio ci sarà un'esplosione cambriana di nuove architetture informatiche, segnando tempi entusiasmanti per gli architetti informatici nel mondo accademico e nell'industria», concludono loro nell'articolo.
Fonte: habr.com
