Płyta główna SynQuacer E-Series dla 24-rdzeniowego serwera ARM na procesorze ARM Cortex A53 z 32 GB RAM,
Przez wiele lat na rynku urządzeń mobilnych dominowały procesory ARM ze zredukowanym zestawem instrukcji (RISC). Nigdy jednak nie udało im się włamać do centrów danych, gdzie Intel i AMD wciąż królują z zestawem instrukcji x86. Co jakiś czas pojawiają się indywidualne, egzotyczne rozwiązania, jak np , ale nie ma jeszcze poważnych propozycji. Dokładniej, stało się to dopiero w tym tygodniu.
W tym tygodniu AWS uruchomił własne 64-rdzeniowe procesory ARM w chmurze to układ typu system-on-chip z rdzeniem ARM Neoverse N1. Firma twierdzi, że Graviton2 jest znacznie szybszy od procesorów ARM poprzedniej generacji w instancjach EC2 A1 i tutaj tak jest .
Działalność infrastrukturalna opiera się na porównywaniu liczb. Tak naprawdę klientów centrum danych czy usługi w chmurze nie interesuje, jaką architekturę mają procesory. Dbają o stosunek ceny do wydajności. Jeśli działanie na ARM jest tańsze niż działanie na x86, wówczas zostaną one wybrane.
Do niedawna nie można było jednoznacznie stwierdzić, że przetwarzanie na ARM będzie bardziej opłacalne niż na x86. Przykładem jest serwer 24-rdzeniowy ARM Cortex A53 kosztuje około 1000 dolarów i może uruchomić serwer WWW na Ubuntu, ale ma znacznie gorszą wydajność niż procesor x86.
Jednak niesamowita energooszczędność procesorów ARM sprawia, że patrzymy na nie raz po raz. Na przykład SocioNext SC2A11 zużywa tylko 5 W. Jednak energia elektryczna stanowi prawie 20% kosztów centrum danych. Jeśli te chipy wykażą przyzwoitą wydajność, to x86 nie będzie miał szans.
Pierwsze przyjście ARM: Instancje EC2 A1
Pod koniec 2018 roku wprowadzono AWS na naszych własnych procesorach ARM. Był to zdecydowanie sygnał dla branży o potencjalnych zmianach na rynku, ale wyniki benchmarków rozczarowały.
Poniższa tabela pokazuje Instancje EC2 A1 (ARM) i EC2 M5d.metal (x86). Narzędzie zostało użyte do testów stress-ng:
stress-ng --metrics-brief --cache 16 --icache 16 --matrix 16 --cpu 16 --memcpy 16 --qsort 16 --dentry 16 --timer 16 -t 1m
Jak widać, A1 radził sobie gorzej we wszystkich testach z wyjątkiem pamięci podręcznej. W większości pozostałych wskaźników ARM był bardzo gorszy. Ta różnica w wydajności jest większa niż 46% różnicy w cenie między A1 i M5. Innymi słowy, instancje na procesorach x86 nadal miały lepszy stosunek ceny do wydajności:
Testowanie
EC2 A1
EC2 M5d.metal
Różnica
Pamięć podręczna
1280
311
311,58%
icache
18209
34368
-47,02%
matryca
77932
252190
-69,10%
cpu
9336
24077
-61,22%
memcpy
21085
111877
-81,15%
sortuj
522
728
-28,30%
stomatologia
1389634
2770985
-49.85%
Timer
4970125
15367075
-67,66%
Oczywiście mikrobenchmarki nie zawsze dają obiektywny obraz. Istotna jest różnica w rzeczywistej wydajności aplikacji. Ale tutaj obraz nie był lepszy. Koledzy ze Scylli porównali instancje a1.metal i m5.4xlarge z tą samą liczbą procesorów. W standardowym teście odczytu bazy danych NoSQL w konfiguracji jednowęzłowej pierwszy wykazał 102 000 operacji odczytu na sekundę, a drugi 610 000. W obu przypadkach wszystkie dostępne procesory są wykorzystane w 100%. Odpowiada to około sześciokrotnemu zmniejszeniu wydajności, którego nie kompensuje niższa cena.
Ponadto instancje A1 działają tylko na EBS bez obsługi szybkich urządzeń NVMe, podobnie jak inne instancje.
Ogólnie rzecz biorąc, A1 był krokiem w nowym kierunku, ale nie spełnił oczekiwań ARM.
Drugie przyjście ARM: instancje EC2 M6
Wszystko zmieniło się w tym tygodniu, kiedy AWS wprowadził nową klasę serwerów ARM, a także szereg instancji na nowych procesorach Łącznie z .
Porównanie tych przypadków ukazuje zupełnie inny obraz. W niektórych testach ARM działa lepiej, a czasem znacznie lepiej, niż x86.
Oto wyniki uruchomienia tego samego polecenia testu warunków skrajnych:
Testowanie
EC2 M6g
EC2 M5d.metal
Różnica
Pamięć podręczna
218
311
-29,90%
icache
45887
34368
33,52%
matryca
453982
252190
80,02%
cpu
14694
24077
-38,97%
memcpy
134711
111877
20,53%
sortuj
943
728
29,53%
stomatologia
3088242
2770985
11,45%
Timer
55515663
15367075
261,26%
To zupełnie inna sprawa: M6g jest pięciokrotnie szybszy od A1 podczas wykonywania operacji odczytu z bazy Scylla NoSQL, a nowe instancje M6gd obsługują szybkie dyski NVMe.
Ofensywa ARM na wszystkich frontach
Procesor AWS Graviton2 to tylko jeden z przykładów zastosowania ARM w centrach danych. Ale sygnały pochodzą z różnych kierunków. Na przykład 15 listopada 2019 roku amerykański startup Nuvia .
Startup został założony przez trzech czołowych inżynierów, którzy zajmowali się tworzeniem procesorów w Apple i Google. Obiecują opracować procesory dla centrów danych, które będą konkurować z Intelem i AMD.
Na Nuvia zaprojektowała od podstaw rdzeń procesora, który można zbudować w oparciu o architekturę ARM, ale bez konieczności uzyskiwania licencji ARM.
Wszystko to wskazuje, że procesory ARM są gotowe na podbój rynku serwerowego. W końcu żyjemy w epoce post-PC. Roczne dostawy procesorów x86 spadły o prawie 10% od szczytu w 2011 r., podczas gdy liczba chipów RISC wzrosła do 20 miliardów. Obecnie 99% 32- i 64-bitowych procesorów na świecie to procesory RISC.
Laureaci nagrody Turinga, John Hennessy i David Patterson, opublikowali artykuł w lutym 2019 r . Oto co piszą:
Rynek rozstrzygnął spór RISC-CISC. Chociaż CISC wygrało późniejsze etapy ery komputerów PC, ale RISC wygrywa teraz, gdy nadeszła era post-PC. Od dziesięcioleci nie utworzono żadnych nowych CISC ISA. Ku naszemu zaskoczeniu, konsensus w sprawie najlepszych zasad ISA dla procesorów ogólnego przeznaczenia nadal skłania się ku RISC, 35 lat po jego wynalezieniu... W ekosystemach open source dobrze zaprojektowane chipy zapewnią istotne postępy, przyspieszając w ten sposób komercyjne przyjęcie . Filozofią procesorów ogólnego przeznaczenia w tych chipach będzie prawdopodobnie RISC, który przetrwał próbę czasu. Spodziewaj się tych samych szybkich innowacji, co w ostatnim złotym wieku, ale tym razem w zakresie kosztów, energii i bezpieczeństwa, a nie tylko wydajności.
„W następnej dekadzie nastąpi kambryjska eksplozja nowych architektur komputerowych, sygnalizując ekscytujące czasy dla architektów komputerowych w środowisku akademickim i przemysłowym” – podsumowują artykuł.
Źródło: www.habr.com