ARM серверлерінің дәуірі келе жатыр ма?

24 ГБ жедел жады бар ARM Cortex A53 процессорындағы 32 ядролы ARM серверіне арналған SynQuacer E-Series аналық платасы, Желтоқсан 2018

Көптеген жылдар бойы мобильді құрылғылар нарығында ARM қысқартылған нұсқаулар жиынтығы (RISC) процессорлары басым болды. Бірақ олар Intel және AMD әлі x86 нұсқаулар жиынтығымен басқарылатын деректер орталықтарына ешқашан кіре алмады. Уақыт өте келе жеке экзотикалық шешімдер пайда болады, мысалы Banana Pi платформасындағы 24 ядролы ARM сервері, бірақ әлі маңызды ұсыныстар жоқ. Дәлірек айтқанда, бұл аптаға дейін болған жоқ.

AWS осы аптада бұлтта өзінің 64 ядролы ARM процессорларын іске қосты Гравитон2 ARM Neoverse N1 ядросы бар чиптегі жүйе. Компания Graviton2 EC2 A1 даналарында алдыңғы буын ARM процессорларына қарағанда әлдеқайда жылдам деп мәлімдейді және міне, алғашқы тәуелсіз сынақтар.

Инфрақұрылымдық бизнес – бұл сандарды салыстыру. Шын мәнінде, деректер орталығының немесе бұлттық қызметтің клиенттері процессорлардың қандай архитектурасы бар екеніне мән бермейді. Олар баға/өнімділік арақатынасына мән береді. Егер ARM жүйесінде жұмыс істеу x86 жүйесінде жұмыс істеуден арзанырақ болса, олар таңдалады.

Соңғы уақытқа дейін ARM жүйесінде есептеу x86-ге қарағанда тиімдірек болады деп біржақты айту мүмкін емес еді. Мысалы, 24 ядролы ARM Cortex A53 сервері үлгі болып табылады SocioNext SC2A11 құны шамамен $1000 тұрады, ол Ubuntu жүйесінде веб-серверді іске қоса алады, бірақ өнімділігі жағынан x86 процессорынан әлдеқайда төмен болды.

Дегенмен, ARM процессорларының таңғажайып энергия тиімділігі бізді оларға қайта-қайта қарауға мәжбүр етеді. Мысалы, SocioNext SC2A11 тек 5 Вт тұтынады. Бірақ электр энергиясы деректер орталығының шығындарының шамамен 20% құрайды. Егер бұл чиптер лайықты өнімділікті көрсетсе, онда x86 мүмкіндігі болмайды.

ARM-тің бірінші келуі: EC2 A1 даналары

2018 жылдың соңында AWS енгізілді EC2 A1 даналары өз ARM процессорларында. Бұл нарықтағы ықтимал өзгерістер туралы салаға сигнал болды, бірақ эталондық нәтижелер көңіл көншітпейді.

Төмендегі кестеде көрсетілген стресс-тестілеу нәтижелері EC2 A1 (ARM) және EC2 M5d.metal (x86) даналары. Утилита тестілеу үшін пайдаланылды stress-ng:

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

Көріп отырғаныңыздай, A1 кэштен басқа барлық сынақтарда нашар орындалды. Басқа көрсеткіштердің көпшілігінде ARM өте төмен болды. Бұл өнімділік айырмашылығы A46 және M1 арасындағы 5% баға айырмашылығынан үлкенірек. Басқаша айтқанда, x86 процессорларындағы даналар әлі де жақсы баға/өнімділік қатынасына ие болды:

сынақ
EC2 A1
EC2 M5d.металл
Айырмашылық

кэш
1280
311
311,58%

icache
18209
34368
-47,02%

Матрица
77932
252190
-69,10%

Орталық Есептеуіш Бөлім
9336
24077
-61,22%

memcpy
21085
111877
-81,15%

qsort
522
728
-28,30%

тіс емдеу
1389634
2770985
-49.85%

таймер
4970125
15367075
-67,66%

Әрине, микробағдарламалар әрқашан объективті көріністі көрсете бермейді. Қолданбаның нақты өнімділігінің айырмашылығы маңызды. Бірақ мұнда сурет одан да жақсы емес болып шықты. Scylla әріптестері a1.metal және m5.4xlarge даналарын бірдей процессорлар санымен салыстырды. Бір түйін конфигурациясында стандартты NoSQL деректер базасын оқу тестінде біріншісі секундына 102 000 оқу әрекетін көрсетті, ал екіншісі 610 000. Екі жағдайда да барлық қолжетімді процессорлар 100% пайдаланылады. Бұл өнімділіктің шамамен алты есе төмендеуіне тең, бұл төмен бағамен өтелмейді.

Сонымен қатар, A1 даналары басқа даналар сияқты жылдам NVMe құрылғыларын қолдаусыз тек EBS жүйесінде жұмыс істейді.

Жалпы алғанда, A1 жаңа бағыттағы қадам болды, бірақ ол ARM үмітін ақтамады.

ARM екінші келуі: EC2 M6 даналары

Мұның бәрі осы аптада AWS ARM серверлерінің жаңа класын, сондай-ақ жаңа процессорлардағы бірқатар даналарды ұсынғанда өзгерді. Гравитон2, соның ішінде M6g және M6gd.

Бұл мысалдарды салыстыру мүлде басқа суретті көрсетеді. Кейбір сынақтарда ARM x86-ге қарағанда жақсырақ, ал кейде әлдеқайда жақсырақ жұмыс істейді.

Міне, сол стресс-тесті пәрменін іске қосу нәтижелері:

сынақ
EC2 M6g
EC2 M5d.металл
Айырмашылық

кэш
218
311
-29,90%

icache
45887
34368
33,52%

Матрица
453982
252190
80,02%

Орталық Есептеуіш Бөлім
14694
24077
-38,97%

memcpy
134711
111877
20,53%

qsort
943
728
29,53%

тіс емдеу
3088242
2770985
11,45%

таймер
55515663
15367075
261,26%

Бұл мүлдем басқа мәселе: Scylla NoSQL дерекқорынан оқу әрекеттерін орындау кезінде M6g A1-ге қарағанда бес есе жылдамырақ және жаңа M6gd даналары жылдам NVMe дискілерін басқарады.

Барлық майдандарда ARM шабуылы

AWS Graviton2 процессоры деректер орталықтарында қолданылатын ARM үлгісінің бірі ғана. Бірақ сигналдар әртүрлі бағытта келеді. Мысалы, 15 жылдың 2019 қарашасында американдық Nuvia стартапы 53 млн доллар венчурлік қаржыландыруды тартты.

Стартаптың негізін Apple және Google компанияларында процессорларды жасаумен айналысқан жетекші үш инженер құрған. Олар Intel және AMD-мен бәсекелесетін деректер орталықтары үшін процессорларды жасауға уәде береді.

туралы қол жетімді ақпаратNuvia ARM архитектурасының үстіне, бірақ ARM лицензиясын алмай-ақ салуға болатын процессор өзегін басынан бастап жобалады.

Мұның бәрі ARM процессорларының сервер нарығын жаулап алуға дайын екендігін көрсетеді. Өйткені, біз компьютерден кейінгі дәуірде өмір сүріп жатырмыз. Жылдық x86 жөнелтілімдері 10 жылғы шыңынан бері шамамен 2011% төмендеді, ал RISC чиптері 20 миллиардқа дейін өсті. Бүгінгі таңда әлемдегі 99 және 32 биттік процессорлардың 64%-ы RISC болып табылады.

Тьюринг сыйлығының лауреаттары Джон Хеннесси мен Дэвид Паттерсон 2019 жылдың ақпан айында мақала жариялады «Компьютер архитектурасының жаңа алтын ғасыры». Міне, олар не жазады:

Нарық RISC-CISC дауын шешті. CISC ДК дәуірінің кейінгі кезеңдерінде жеңіске жеткенімен, бірақ ДК-ден кейінгі дәуір келген RISC қазір жеңіп жатыр. Ондаған жылдар бойы жаңа CISC АХС жасалған жоқ. Бізді таң қалдырғаны, жалпы мақсаттағы процессорларға арналған ең жақсы ISA қағидаттары туралы консенсус бүгінгі күні өнертабысқа 35 жыл өтсе де RISC пайдасына сүйенеді... Ашық бастапқы коды бар экожүйелерде жақсы жобаланған чиптер керемет жетістіктерді көрсетеді және осылайша коммерциялық қабылдауды тездетеді. . Бұл чиптердегі жалпы мақсаттағы процессор философиясы уақыт сынағынан өткен RISC болуы мүмкін. Соңғы алтын ғасырдағыдай жылдам инновацияны күтіңіз, бірақ бұл жолы тек өнімділік емес, құны, энергиясы және қауіпсіздігі тұрғысынан.

«Келесі онжылдықта жаңа компьютерлік архитектуралардың кембриандық жарылысы болады, бұл академиядағы және өнеркәсіптегі компьютерлік сәулетшілер үшін қызықты уақытты көрсетеді», - деп қорытындылады олар мақаланы.

Ақпарат көзі: www.habr.com