ARM 서버 시대가 오나요?

24GB RAM을 갖춘 ARM Cortex A53 프로세서의 32코어 ARM 서버용 SynQuacer E-시리즈 마더보드, 2018 년 XNUMX 월

수년 동안 ARM RISC(Reduced Instruction Set) 프로세서는 모바일 장치 시장을 지배해 왔습니다. 그러나 그들은 Intel과 AMD가 여전히 x86 명령 세트를 장악하고 있는 데이터 센터에 침입하지 못했습니다. 때때로 다음과 같은 개별적인 이국적인 솔루션이 나타납니다. Banana Pi 플랫폼의 24코어 ARM 서버, 그러나 아직 심각한 제안은 없습니다. 더 정확하게 말하면 이번 주까지는 아니 었습니다.

AWS는 이번 주에 클라우드에서 자체 64코어 ARM 프로세서를 출시했습니다. 그 라비 톤 2 ARM Neoverse N1 코어가 탑재된 시스템 온 칩입니다. 회사는 Graviton2가 EC2 A1 인스턴스의 이전 세대 ARM 프로세서보다 훨씬 빠르다고 주장하며, 여기에는 최초의 독립 테스트.

인프라 사업은 숫자를 비교하는 것입니다. 실제로 데이터 센터나 클라우드 서비스의 클라이언트는 프로세서의 아키텍처가 무엇인지 신경 쓰지 않습니다. 그들은 가격 대비 성능 비율에 관심이 있습니다. ARM에서 실행하는 것이 x86에서 실행하는 것보다 저렴하다면 선택됩니다.

최근까지 ARM에서의 컴퓨팅이 x86에서의 컴퓨팅보다 수익성이 더 높을 것이라고 명확하게 말하는 것은 불가능했습니다. 예를 들어 서버 24코어 ARM Cortex A53은 모델입니다. 소시오넥스트 SC2A11 Ubuntu에서 웹 서버를 실행할 수 있지만 x1000 프로세서에 비해 성능이 훨씬 떨어지는 약 86달러의 비용이 듭니다.

그러나 ARM 프로세서의 놀라운 에너지 효율성으로 인해 ARM 프로세서를 계속해서 살펴보게 됩니다. 예를 들어 SocioNext SC2A11은 5W만 소비합니다. 그러나 전기 비용은 데이터 센터 비용의 거의 20%를 차지합니다. 이 칩이 괜찮은 성능을 보인다면 x86은 기회가 없을 것입니다.

ARM의 첫 등장: EC2 A1 인스턴스

2018년 말 AWS는 EC2 A1 인스턴스 우리 자신의 ARM 프로세서에서. 이는 확실히 시장의 잠재적인 변화를 업계에 알리는 신호였지만 벤치마크 결과는 실망스러웠습니다.

아래 표는 다음과 같습니다. 스트레스 테스트 결과 EC2 A1(ARM) 및 EC2 M5d.metal(x86) 인스턴스. 이 유틸리티는 테스트에 사용되었습니다. stress-ng:

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

보시다시피 A1은 캐시를 제외한 모든 테스트에서 더 나쁜 성능을 보였습니다. 대부분의 다른 지표에서는 ARM이 매우 열세였습니다. 이 성능 차이는 A46과 M1의 가격 차이 5%보다 크다. 즉, x86 프로세서의 인스턴스는 여전히 가격 대비 성능 비율이 더 좋습니다.

Test
EC2 A1
EC2 M5d.금속
차이점

캐시
1280
311
311,58%

아이캐시
18209
34368
-47,02 %

매트릭스
77932
252190
-69,10 %

CPU
9336
24077
-61,22 %

밈피
21085
111877
-81,15 %

큐소트
522
728
-28,30 %

덴트리
1389634
2770985
-49.85 %

타이머
4970125
15367075
-67,66 %

물론 마이크로벤치마크가 항상 객관적인 그림을 보여주는 것은 아닙니다. 중요한 것은 실제 애플리케이션 성능의 차이입니다. 그러나 여기서 그림은 더 나아지지 않은 것으로 나타났습니다. Scylla의 동료들은 동일한 수의 프로세서를 사용하는 a1.metal 및 m5.4xlarge 인스턴스를 비교했습니다. 단일 노드 구성의 표준 NoSQL 데이터베이스 읽기 테스트에서 첫 번째는 초당 102건, 두 번째는 000건의 읽기 작업을 보여줬으며 두 경우 모두 사용 가능한 모든 프로세서를 610% 사용했습니다. 이는 성능이 약 000배 감소한 것과 동일하며, 이는 낮은 가격으로 상쇄되지 않습니다.

또한 A1 인스턴스는 다른 인스턴스처럼 빠른 NVMe 장치를 지원하지 않고 EBS에서만 실행됩니다.

전반적으로 A1은 새로운 방향으로 나아가는 단계였지만 ARM의 기대에 부응하지는 못했습니다.

ARM의 재림: EC2 M6 인스턴스

이번 주에 AWS가 새로운 종류의 ARM 서버와 새로운 프로세서의 여러 인스턴스를 도입하면서 모든 것이 바뀌었습니다. 그 라비 톤 2포함 M6g 및 M6gd.

이러한 사례를 비교하면 완전히 다른 그림이 표시됩니다. 일부 테스트에서는 ARM이 x86보다 더 나은 성능을 발휘하고 때로는 훨씬 더 나은 성능을 발휘합니다.

동일한 스트레스 테스트 명령을 실행한 결과는 다음과 같습니다.

Test
EC2 M6g
EC2 M5d.금속
차이점

캐시
218
311
-29,90 %

아이캐시
45887
34368
33,52%

매트릭스
453982
252190
80,02%

CPU
14694
24077
-38,97 %

밈피
134711
111877
20,53%

큐소트
943
728
29,53%

덴트리
3088242
2770985
11,45%

타이머
55515663
15367075
261,26%

이는 완전히 다른 문제입니다. Scylla NoSQL 데이터베이스에서 읽기 작업을 수행할 때 M6g는 A1보다 6배 빠르며 새로운 MXNUMXgd 인스턴스는 빠른 NVMe 드라이브를 실행합니다.

모든 전선에서 ARM 공격

AWS Graviton2 프로세서는 데이터 센터에서 사용되는 ARM의 한 예일 뿐입니다. 하지만 신호는 다른 방향에서 옵니다. 예를 들어, 15년 2019월 XNUMX일 미국의 스타트업 Nuvia는 벤처 자금 53만 달러 유치.

이 스타트업은 Apple과 Google의 프로세서 개발에 참여한 세 명의 주요 엔지니어가 설립했습니다. 그들은 Intel 및 AMD와 경쟁할 데이터 센터용 프로세서를 개발할 것을 약속합니다.

에 이용 가능한 정보Nuvia는 ARM 아키텍처를 기반으로 구축할 수 있지만 ARM 라이센스를 얻지 않고도 처음부터 프로세서 코어를 설계했습니다.

이 모든 것은 ARM 프로세서가 서버 시장을 정복할 준비가 되었음을 나타냅니다. 결국 우리는 포스트PC 시대에 살고 있다. 연간 x86 출하량은 10년 정점 이후 거의 2011% 감소한 반면 RISC 칩은 20억 개로 급증했습니다. 오늘날 전 세계 99비트 및 32비트 프로세서의 64%가 RISC입니다.

Turing Award 수상자 John Hennessy와 David Patterson은 2019년 XNUMX월에 기사를 게재했습니다. "컴퓨터 아키텍처의 새로운 황금시대". 그들이 쓴 내용은 다음과 같습니다.

시장은 RISC-CISC 분쟁을 해결했습니다. PC 시대 후반에는 CISC가 승리했지만, 포스트 PC 시대가 도래한 지금은 RISC가 승리하고 있습니다. 수십 년 동안 새로운 CISC ISA가 생성되지 않았습니다. 놀랍게도 오늘날 범용 프로세서에 대한 최고의 ISA 원칙에 대한 합의는 발명된 지 35년이 지난 지금도 여전히 RISC를 선호하고 있습니다... 오픈 소스 생태계에서 잘 설계된 칩은 강력한 발전을 보여줌으로써 상업적 채택을 가속화할 것입니다. . 이 칩의 범용 프로세서 철학은 시간의 테스트를 견뎌온 RISC일 가능성이 높습니다. 지난 황금시대와 마찬가지로 빠른 혁신을 기대하되 이번에는 성능뿐만 아니라 비용, 에너지, 안전성 측면에서도 기대된다.

“향후 XNUMX년 동안 새로운 컴퓨터 아키텍처가 캄브리아기 시대에 폭발적으로 증가할 것이며 학계와 산업계의 컴퓨터 설계자들에게 흥미로운 시기를 알리게 될 것입니다.”라고 그들은 논문을 마무리합니다.

출처 : habr.com