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服务器芯片市场要变天!亚马逊ARM架构芯片牛在哪?

时间:11-28 00:00 阅读:4777次 转载来源:智东西

看点:亚马逊自研云计算芯片出炉,部分负载能耗可降45%!

智东西11月28日消息,就在昨日,公有云计算大战出现重要节点!亚马逊云计算部门(AWS)正式对外发布了基于ARM架构的云服务器芯片Graviton及基于该芯片提供的EC2 A1虚拟服务器,宣称对部分工作负载能耗可降低45%。这意味着亚马逊AWS已经建立了自己的服务器芯片,并且成为第一家公布了基于ARM架构的定制CPU的主流云服务提供商。

Amazon Elastic Compute Cloud (Amazon EC2) 是一种 Web 服务,可提供在云中大小可调的计算容量。该服务旨在让开发人员能更轻松的进行网络级规模的计算。

EC2 A1也是全球第一批提供ARM架构处理器的云服务,提供了除了英特尔和AMD服务器处理器之外的第三个选择。这个云服务究竟有哪些特别之处?它又透露出Graviton处理器的哪些性能?本文将对这些问题进行详细解读。

亚马逊推出自研服务器芯片

在西雅图举行的AWS Re:Invent 2018用户大会上,AWS全球基础设施和客户支持副总裁Peter DeSantis在发表主旨演讲时说到,其新的EC2 A1计算服务依赖于Annapurna实验室研发的基于ARM架构的Graviton服务器处理器,此前亚马逊数据中心使用的是AWS已经运行的英特尔至强(Xeon)和AMD霄龙(Epyc)处理器计算服务。

Annapurna实验室是一家以色列芯片开发商,这家公司在2015年被亚马逊以3.5亿美元收购。

▲AWS全球基础设施和客户支持副总裁Peter DeSantis

DeSantis表示,之所以被称为A1,其意图是横向扩展运行在许多机器上的应用程序,提高许多Web应用程序的质量。具体而言,它们适用于容器化微服务或捆绑的应用程序。因此,它们可以运行在多种计算机和软件上,以及Web服务器、开发环境和缓存服务器组。

Graviton处理器的诞生是ARM处理器优势的象征。ARM处理器通常主要用于智能手机、IoT等低功耗设备以及网络路由器。如今,它们开始进入主流数据中心服务器。

相比英特尔或AMD公司的处理器,该处理器在运行特定工作复杂时,比如Web服务器来说其处理器运行特定工作负载时的成本可能会降低45%,但是AWS的这个数据是如何得来的。

目前EC2 A1可在美国东部、美国东部、美国西部和欧洲(爱尔兰)地区使用,并且可以运行在亚马逊 Linux、红帽企业版Linux和Ubuntu上编写的应用程序。如果Windows Server被移植到AWS Arm服务器芯片,那未来会不会很有趣?

EC2 A1的进给量和速度

此前,高通放弃了其Centriq 2400处理器,Applied Micro刚刚在其X-Gene被Ampere(一家由私募股权公司凯雷集团Carlyle Group资助的新公司)收购之前喘口气。

不过AWS没有选择配置近期的Arm架构服务器处理器领导者——Marvell(前身为Cavium公司)的ThunderX2芯片,而是已经打造出自己的服务器芯片,当然这也不意味着亚马逊公有云以后不会用Marvell和Ampere的Arm芯片。

AWS已经在Annapurna实验室内部开发其“Alpine”系列的双核和四核Arm芯片,为它的服务器集群创建SmartNIC。

这些SmartNIC是该服务器集群不可或缺的一部分,除了EC2上的英特尔Xeon、AMD Epyc、和现在的Graviton处理器的操作系统和应用程序之外,几乎可以卸载所有功能,以便这些云服务中的计算核心可用于运行应用程序。

亚马逊和Annapurna实验室自2016年1月首次亮相以来一直没有披露过Alpine系列芯片,当时它推出了32位Armv7和64位Armv8设计,并表示他们拥有支持DDR4内存和裸片上的2MB L2缓存等“企业级性能和功能”。

▲Alpine芯片用于网络设备(家用路由器和基本以太网交换机)以及存储设备的列表

上图是将Annapurna的Alpine芯片的列表用于网络设备(家用路由器和基本以太网交换机)以及存储设备的列表,包括基于Arm Holdings的Cortex-A15内核的双核和四核32位元器件,其中双核芯片的运行频率为1.4 GHz,四核芯片的运行频率为1.7 GHz,另外基于Cortex-A57设计的四核芯片的运行频率也在1.7 GHz。这些Arm Cortex内核同时运行超标量流水线(superscalar pipelines)和乱序执行,但它们没有超线程。

由于亚马逊暂未透露详情,进给量和速度(feed and speed)都暂时无让人印象深刻的具体信息。不过根据现有信息可以大致得知这些设备对于亚马逊来说有多便宜,以及他们可以通过多少服务器卸载计算来提高AWS的整体服务器、网络和存储效率。

与此同时,Mellanox正在推Bluefield多核ARM处理器,微软正在Azure公有云中的服务器上使用FPGA芯片作为网络加速器和计算引擎,Netronome兜售其Agilio网络适配器。

根据现有信息,Graviton似乎是一个相当实用的处理器,而且和英特尔的“Skylake”Xeon-D-2100 v2类似,后者有8到18个核心,运算频率在1.6 GHz到2.3 GHz之间。

AWS网站上有标明Gravitons基于64位Neoverse内核,这几乎可以确定其“Cosmos”内核是特定的,包括Arm的Cortex-A72或Cortex-A75设计的调整版本。这些设计旨在以16纳米芯片制造工艺实现,可能意味着选用了台湾半导体制造公司作为代工厂。

Neoverse在10月对数据中心Arm处理器进行改造和品牌重塑,使它们每年性能提高30%,并沿着到2021年从7纳米发展到5纳米的路径前进。

根据AWS的公开显示,外界从EC2 A1了解到的Graviton处理器,支持多达16个虚拟CPU(vCPU)和高达32 GB的主内存,其服务器适配器网络带宽高达每秒10 Gb,其Elastic Block Store(EBS)带宽高达每秒3.5 Gb。

目前AWS没有证实它正在使用哪个Cosmos内核,也没有证实Graviton有16个核心并且没有同步多线程来为每个核心提供多个虚拟线程。(SMT支持通常由Arm许可证持有者添加,并且尚未成为Arm的基本内核许可证的一部分。这可能会随着2019年到期的“Ares”内核而改变。)

不过,AWS已向The Next Platform确认这些EC2 A1的Graviton芯片运行频率为2.3 GHz。就raw整数计算而言,Graviton处理器应该可以与Xeon-D抗衡。

以下是不同A1服务的进给量和速度:

The Next platform怀疑其芯片的内存不是很多,他们假设没有很多的内存带宽,特别是假设只有一个内存控制器和两个内存通道。Xeon D-2100 v2处理器有两个内存控制器和四个内存通道,最高容量为512 GB,配备非常昂贵的128 GB记忆棒,但即使使用便宜的8 GB便携式记忆棒能可轻松达到32 GB。Annapurna实验室可能在其芯片上放置了大量内存控制器,但The Next platform也认为它不支持同步多线程,因此The Next platform预计其芯片上有16个内核。

一个很好的平衡是每八个内核有一个内存控制器,但如果想让计算容量和内存带宽恢复平衡,甚至可能用四个内存控制器更好。由于AWS没有炫耀这件事,因此The Next platform怀疑它没有这样做。

AWS警告说,这些A1实际上是用于不特别限制内存带宽的横向扩展工作负载,例如Web服务器、开发环境、缓存服务器或容器化的微服务。

除基于Arm的A1外,AWS还在EC2主题上启动了一些其他基础架构变体。新的C5n服务在它们之间运行100 Gb/秒以太网网络,这使它们适用于某些与带宽相关的HPC仿真和建模、机器学习训练和密集数据分析工作负载。

与C5和C5d一样,这些C5n基于具有自定义“Skylake”Xeon SP 8000 Platinum系列处理器的双插槽服务器节点,看起来它们每个芯片有18个内核,运行频率为3 GHz。

最后,AWS正在为去年10月推出的P3 GPU加速服务带来每秒100 Gb的以太网网络和最高可达到每秒25 Gb的服务器链路。这些具有更快网络连接的P3dn将于下周推出,它们还配备了具有32 GB HBM2内存的“Volta” Tesla V100 GPU加速器,而不是用在原始Voltas以及原始P3中的16 GB内存。这些服务基于一对定制的24核Xeon SP处理器,而且机箱中最多有8个GPU。

结语:或将打击英特尔和AMD?

此前英特尔在服务器芯片市场的占有率非常高,亚马逊、谷歌、微软等主流云服务提供商的数据中心都在使用英特尔芯片。

此前几乎垄断移动终端芯片市场的高通也曾进军服务器领域并计划推出ARM架构服务器处理器,不过这一项目似乎尚未透露进一步消息。

虽然微软在去年也推出过支持ARM架构处理器的Windows Server操作系统,不过直接将基于ARM处理器的计算租赁产品用在云计算服务的公司,亚马逊是全球第一家,而这一举动或许是云服务提供商将要降低对英特尔至强处理器依赖的重要一步。

原文来自:The Next Platform

声明:该文章版权归原作者所有,转载目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责。如涉及作品内容、版权和其它问题,请在30日内与本网联系。

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