Moederbord SynQuacer E-Series voor een 24-core ARM-server met een ARM Cortex A53-processor en 32 GB RAM,
Al jarenlang domineren ARM-processor met een verkleind instructieset (RISC) de markt voor mobiele apparaten. Maar ze hebben het nog steeds niet kunnen maken in datacenters, waar Intel en AMD met hun x86-instructieset nog steeds de overhand hebben. Af en toe verschijnen er aparte exotische oplossingen, zoals , maar serieuze aanbiedingen waren er tot deze week nog niet.
Deze week heeft AWS zijn eigen 64-core ARM-processoren gelanceerd in de cloud, Ā ā dit is een systeem-op-een-chip met een ARM Neoverse N1-kern. Het bedrijf beweert dat Graviton2 veel sneller is dan de vorige generatie ARM-processoren in de EC2 A1-instanties, en hier zijn .
De infrastructuurwereld draait om cijfers. In wezen maakt het voor klanten van een datacenter of een cloudservice niet uit welke architectuur de processoren hebben. Ze zijn geĆÆnteresseerd in de prijs-prestatieverhouding. Als het werken met ARM goedkoper is dan met x86, zullen ze daarvoor kiezen.
Tot voor kort was het moeilijk om te zeggen dat berekeningen op ARM voordeliger zouden zijn dan op x86. Bijvoorbeeld, de server met een 24-core ARM Cortex A53 is een model, met een prijs van ongeveer $1000, dat een webserver op Ubuntu kon draaien, maar qua prestaties aanzienlijk achterbleef bij x86-processoren.
Echter, de verbluffende energie-efficiƫntie van ARM-processoren maakt het opnieuw de moeite waard om naar hen te kijken. Bijvoorbeeld, SocioNext SC2A11 verbruikt slechts 5 W. En elektriciteit vertegenwoordigt bijna 20% van de kosten van een datacenter. Als deze chips behoorlijke prestaties laten zien, dan heeft x86 geen kans.
De eerste opkomst van ARM: EC2 A1-instanties
Aan het eind van 2018 introduceerde AWS op zijn eigen ARM-processoren. Dit was ongetwijfeld een signaal voor de industrie over potentiƫle veranderingen op de markt, maar de benchmark-resultaten waren teleurstellend.
In de onderstaande tabel staan van EC2 A1 (ARM) en EC2 M5d.metal (x86)-instanties. Voor de tests werd gebruikgemaakt van de tool stress-ng:
stress-ng --metrics-brief --cache 16 --icache 16 --matrix 16 --cpu 16 --memcpy 16 --qsort 16 --dentry 16 --timer 16 -t 1m
Zoals we zien, presteerden A1 slechter in alle tests, behalve in de cache. In de meeste andere metrics was de ARM-architectuur aanzienlijk inferieur. Dit prestatieverschil is groter dan het prijsverschil van 46% tussen A1 en M5. Met andere woorden, de instanties op x86-processors blijven nog steeds voordeliger wat betreft prijs/prestatieverhouding.
Test
EC2 A1
EC2 M5d.metal
Het verschil
cache
1280
311
311,58%
icache
18209
34368
-47,02%
, en standaard is deze als volgt:
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%
Natuurlijk laten microbenchmarks niet altijd een objectief beeld zien. Het is de echte prestatieverschil van de applicatie dat belangrijk is. Maar ook hier bleek de situatie niet beter. Collega's van Scylla vergeleken de instanties a1.metal en m5.4xlarge met hetzelfde aantal processors. In de standaard test voor het lezen van een NoSQL-database in een configuratie met Ć©Ć©n knooppunt behaalde de eerste 102.000 leesoperaties per seconde, terwijl de tweede 610.000. In beide gevallen worden alle beschikbare processors voor 100% benut. Dit komt overeen met een prestatieverlies van ongeveer zes keer, wat niet wordt gecompenseerd door de lagere prijs.
Bovendien draaien de A1-instanties alleen op EBS zonder ondersteuning voor snelle NVMe-apparaten, zoals bij andere instanties.
Al met al was A1 een stap in een nieuwe richting, maar voldeed niet aan de verwachtingen voor ARM.
De wederopstanding van ARM: EC2 M6-instanties
Alles veranderde deze week toen AWS een nieuwe klasse ARM-servers en een reeks instanties op nieuwe processors introduceerde. , inclusief .
De vergelijking tussen deze instanties laat een totaal ander beeld zien. In sommige tests presteert ARM beter, en soms zelfs veel beter dan x86.
Hier zijn de resultaten van dezelfde stress-testopdracht:
Test
EC2 M6g
EC2 M5d.metal
Het verschil
cache
218
311
-29,90%
icache
45887
34368
33,52%
, en standaard is deze als volgt:
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%
Dit is al een heel ander verhaal: M6g is vijf keer sneller dan A1 bij het uitvoeren van leesoperaties uit de Scylla NoSQL-database, en in de nieuwe M6gd-instanties zijn snelle NVMe-opslagmedia beschikbaar.
De opmars van ARM op alle fronten
De AWS Graviton2-processor is slechts Ć©Ć©n voorbeeld van het gebruik van ARM in datacenters. Maar er komen signalen van verschillende kanten. Bijvoorbeeld, op 15 november 2019 haalde de Amerikaanse start-up Nuvia .
De start-up is opgericht door drie vooraanstaande ingenieurs die verantwoordelijk waren voor het ontwikkelen van processoren bij Apple en Google. Ze beloven processoren voor datacenters te ontwikkelen die kunnen concurreren met Intel en AMD.
Volgens , Nuvia heeft een processorkern vanaf de grond opgebouwd, die bovenop de ARM-architectuur kan worden gebouwd, maar zonder een licentie van ARM te verkrijgen.
Dit alles wijst erop dat ARM-processoren klaar zijn om de servermarkt te veroveren. Tenslotte leven we in een post-PC-tijdperk. De jaarlijkse leveringen van x86 zijn met bijna 10% gedaald sinds de piek in 2011, terwijl RISC-chips zijn gestegen tot 20 miljard. Tegenwoordig is 99% van de 32- en 64-bits processoren ter wereld RISC.
De Turing Award-winnaars John Hennessy en David Patterson publiceerden in februari 2019 een artikel . Dit schrijven zij:
De markt heeft het RISC en CISC geschil opgelost. Hoewel CISC de latere fasen van het PC-tijdperk heeft gewonnen, wint RISC nu, nu we in het post-PC-tijdperk zijn beland. Er zijn al tientallen jaren geen nieuwe ISA's voor CISC ontwikkeld. Tot onze verbazing neigt de algemene consensus over de beste ISA-principes voor algemene processors vandaag de dag nog steeds naar RISC, 35 jaar na de uitvinding ervan... In open-source-ecosystemen zullen vakkundig ontworpen chips overtuigend de vooruitgang aantonen en daarmee de commerciƫle toepassing versnellen. De filosofie van algemene processors in deze chips zal vermoedelijk RISC zijn, dat de tand des tijds heeft doorstaan. Verwacht net zo'n snelle innovaties als tijdens het vorige gouden tijdperk, maar deze keer gericht op kosten, energie en veiligheid, en niet alleen op prestaties.
āIn het volgende decennium zal er een Cambrian Explosion van nieuwe computerarchitecturen plaatsvinden, wat spannende tijden met zich meebrengt voor computerarchitecten in zowel de academische wereld als de industrie,ā concluderen zij aan het einde van het artikel.
Bron: habr.com
