Placa de bază SynQuacer E-Series pentru servere ARM cu 24 de nuclee pe procesor ARM Cortex A53 cu 32 GB de memorie RAM,
De mulți ani, procesoarele ARM cu seturi de instrucțiuni reduse (RISC) domină piața dispozitivelor mobile. Totuși, nu au reușit să pătrundă în centrele de date, unde Intel și AMD continuă să domine cu instrucțiunile x86. Din când în când apar soluții exotice, cum ar fi , dar oferte serioase deocamdată nu există. Mai exact, nu au fost până săptămâna aceasta.
În această săptămână, AWS a lansat în cloud propriile procesoare ARM cu 64 de nuclee — un sistem pe cip cu nucleu ARM Neoverse N1. Compania afirmă că Graviton2 este mult mai rapid decât procesoarele ARM de generație anterioară în instanțele EC2 A1, și iată .
Afacerile de infrastructură se reduc la compararea cifrelor. Practic, clienții din centrele de date sau serviciile cloud nu le pasă ce arhitectură au procesoarele. Ceea ce îi interesează este raportul preț-performanță. Dacă lucrul pe ARM este mai ieftin decât pe x86, atunci le vor alege.
Până de curând, nu se putea spune cu certitudine că calculele pe ARM vor fi mai avantajoase decât pe x86. De exemplu, serverul ARM Cortex A53 cu 24 de nuclee este un model la un preț de aproximativ 1000 USD, care ar putea ridica un server web pe Ubuntu, dar care din punct de vedere al performanței este mult inferior procesoarelor x86.
Totuși, uimitoarea eficiență energetică a procesoarelor ARM îi face din nou să fie observați cu atenție. De exemplu, SocioNext SC2A11 consumă doar 5 W. Și energia electrică reprezintă aproape 20% din costurile unui centru de date. Dacă aceste cipuri vor demonstra o performanță decentă, atunci x86 nu va mai avea șanse.
Prima venire a ARM: instanțele EC2 A1
La sfârșitul anului 2018, AWS a prezentat pe procesoarele sale ARM. Cu siguranță, a fost un semnal pentru industrie cu privire la posibilele schimbări pe piață, dar rezultatele benchmark-urilor s-au dovedit a fi dezamăgitoare.
În tabelul de mai jos sunt prezentate ale instanțelor EC2 A1 (ARM) și EC2 M5d.metal (x86). Pentru testare a fost utilizată utilitarul stress-ng:
stress-ng --metrics-brief --cache 16 --icache 16 --matrix 16 --cpu 16 --memcpy 16 --qsort 16 --dentry 16 --timer 16 -t 1m
Observăm că A1 s-a descurcat mai slab în toate testele, cu excepția cache-ului. În majoritatea celorlalte indicatori, ARM a avut un decalaj semnificativ. Această diferență de performanță este mai mare decât diferența de preț de 46% dintre A1 și M5. Cu alte cuvinte, instanțele cu procesoare x86 rămân în continuare mai avantajoase în raportul preț/performanță:
Test
EC2 A1
EC2 M5d.metal
Diferența
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%
Desigur, micro-benchmark-urile nu oferă întotdeauna o imagine obiectivă. Diferența în performanța reală a aplicației este importantă. Dar și aici imaginea nu a fost mai bună. Colegii de la Scylla au comparat instanțele a1.metal și m5.4xlarge cu același număr de procesoare. În testul standard de citire a bazei de date NoSQL configurată cu un singur nod, prima a arătat 102.000 de operații de citire pe secundă, iar cea de-a doua 610.000. În ambele cazuri, toate procesoarele disponibile sunt utilizate la 100%. Aceasta corespunde unei scăderi a performanței de aproximativ șase ori, care nu este compensată de prețul mai mic.
În plus, instanțele A1 funcționează doar pe EBS fără suport pentru dispozitive rapide NVMe, ca în celelalte instanțe.
În general, A1 a fost un pas într-o nouă direcție, dar nu a îndeplinit așteptările pentru ARM.
A doua venire a ARM: instanțele EC2 M6
Totul s-a schimbat săptămâna aceasta, când AWS a prezentat o nouă clasă de servere ARM, precum și o serie de instanțe pe noile procesoare , inclusiv .
Compararea acestor instanțe arată deja o imagine complet diferită. În unele teste, ARM se descurcă mai bine, iar uneori mult mai bine decât x86.
Iată rezultatele executării aceleași comenzi de stres-testare:
Test
EC2 M6g
EC2 M5d.metal
Diferența
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%
Aceasta este deja o cu totul altă poveste: M6g este de cinci ori mai rapid decât A1 la executarea operațiunilor de citire din baza de date Scylla NoSQL, iar noile instanțe M6gd folosesc unități de stocare rapide NVMe.
Avansul ARM pe toate fronturile
Procesorul AWS Graviton2 este doar un exemplu de utilizare a ARM în centrele de date. Dar semnalele vin din mai multe direcții. De exemplu, pe 15 noiembrie 2019, startup-ul american Nuvia .
Startup-ul a fost fondat de trei ingineri de frunte care au lucrat la crearea de procesoare la Apple și Google. Ei promit să dezvolte procesoare pentru centrele de date care vor concura cu Intel și AMD.
După , Nuvia a proiectat de la zero un nucleu de procesor care poate fi construit „deasupra” arhitecturii ARM, dar fără a obține o licență ARM.
Toate acestea indică faptul că procesoarele ARM sunt pregătite să cucerească piața serverelor. La urma urmei, trăim într-o epocă post-PC. Livrările anuale de procesoare x86 au scăzut cu aproape 10% față de vârful din 2011, în timp ce cipurile RISC au crescut la 20 de miliarde. Astăzi, 99% din procesoarele de 32 și 64 de biți din lume sunt RISC.
Câștigătorii premiului Turing, John Hennessy și David Patterson, au publicat în februarie 2019 un articol . Iată ce scriu ei:
Piața a soluționat disputa dintre RISC și CISC. Deși CISC a câștigat etapele ulterioare ale epocii PC, RISC câștigă acum, odată cu intrarea în epoca post-PC. Nu au fost create noi ISA-uri CISC de zeci de ani. Spre surprinderea noastră, opinia generală cu privire la cele mai bune principii ISA pentru procesoarele de uz general se înclină în continuare în favoarea RISC, la 35 de ani după invenția sa… În ecosistemele cu sursă deschisă, cipurile ingenios concepute vor demonstra convingător realizările și, prin urmare, vor accelera implementarea comercială. Filosofia procesoarelor de uz general din aceste cipuri va fi, cel mai probabil, RISC, care a rezistat testului timpului. Așteptați-vă la inovații la fel de rapide ca în timpul ultimei ere de aur, dar de data aceasta din punct de vedere al costului, energiei și securității, nu doar al performanței.
„În următorul deceniu, va avea loc o explozie cambriană a noilor arhitecturi computerizate, ceea ce va însemna vremuri captivante pentru arhitecții de computere din mediul academic și din industrie”, concluzionează ei la finalul articolului.
Sursa: habr.com
