ARM在服務器市場的出鏡率可謂越來越高,無論是通用計算的云原生處理器,還是推理訓練的AI/ML加速器,都少不了ARM的參與,為云服務廠商的獻上了一項誘人的高性價比可選方案。
然而,出不出服務器級別的ARM處理器是一回事,至于云服務廠商用不用那就是另一回事了。雖然ARM在服務器領域動作頻繁,近年來新品不斷公開發布,但從云服務廠商已經部署的實例來看,這些ARM服務器芯片要想搶占x86的份額言之尚早,尤其是其可選數量和規模仍然不比傳統的x86服務器,可能也就與GPU、FPGA、NPU之類的異構實例能作對比而已。
堅持自研的亞馬遜
亞馬遜的AWS應該是最早引入ARM服務器的云服務廠商,2015年收購Annapurna Labs,亞馬遜就走上了自研之路。憑借其自研的Graviton系列ARM處理器,從2018年至今,已經部署并公開了三代ARM處理器。不過從Graviton到Graviton3,主頻率的提升并不算特別明顯,只不過是從2.3GHz提升至2.6GHz,而性能上的提升還是比較可觀的。
Graviton3在實際工作負載下的提升 / 亞馬遜
倒是亞馬遜給出的性能對比項目,基本確定了這一ARM處理器的應用范圍,比如NGINX、Node.JS、REDIS的性能提升,代表著面向網頁服務器;而x264、x265編碼速度和AES-256加密速度的提升,代表著面向媒體服務器和加密應用;至于機器學習上的提升,單靠CPU的話可能還是適合一些推理工作,但整體競爭力還是比不過通用GPU。
微軟的坎坷ARM路
到微軟這邊的Azure就比較復雜了,微軟業務過去的ARM生態都是與高通深度綁定的。且不說服務器,微軟在消費級筆記本上就踩過ARM的坑,比如高通的SQ系列處理器,這一系列由于性能瓶頸被用戶所詬病。
2017年,微軟宣布了奧林匹斯計劃,其中就有用到Cavium的ThunderX2和高通的Centriq2400兩款ARM芯片。然而隨著高通收購NUVIA,準備繼續發力ARM筆記本芯片,卻也退出了服務器芯片業務,而Cavium被Marvell收購后不久就停了Thunder系列處理器的開發。
微軟面臨著這樣一個窟窿,似乎已經下定決心自己來填,2020年底,傳來了微軟自研ARM服務器芯片的消息。對于本就高利潤的云服務業務而言,若是自研處理器必然可以再度降低成本。然而,自研芯片的正式發布消息遲遲未曾出現,反倒迎來了Azure使用Ampere ARM處理器的消息。
Ampere Altra / Ampere
微軟近日宣布,推出基于Ampere Altra ARM處理器的通用實例Dpsv5和內存優化實例Epsv5,最高頻率為3.0GHz,最多提供64vCPU的選項。微軟表示與x86的同類實例相比,ARM實例的性價比提升了多達50%
多管齊下的阿里
要說使用Ampere的ARM處理器,其實國內的阿里云反而更先一步。早在去年,阿里云就開放了AmpereARM服務器的測試申請。阿里云上的ARM服務器實例有通用型實例的g6r和計算型的c6r,均搭載了搭載了AmpereAltra處理器,前者選用了1:4的處理器與內存配比,后者則是1:2,但兩者均基于阿里云自己的第三代神龍架構,最高可選64 vCPU的版本。
g6r實例 / 阿里云
據阿里云官網給出的數據,g6r和c6r處理器的主頻率為2.8GHz,在與Ampere的官方數據進行比對后,可以得出阿里云用的是Q80-28這一款Ampere Altra處理器,TDP為185W,屬于80核Ampere Altra主頻排第三的一版,不過阿里云最高只提供64vCPU的選項。Ampere Altra最高規格的一版頻率可達3.3GHz,與阿里云主打的g7實例所用的英特爾XeonPlatinum 8369BPl3.5GHz的睿頻頻率也相差無幾了。正如我們在前面提到的,ARM處理器的優勢在成本上,對比同樣vGPU、內存配置的英特爾x86實例,Ampere Altra的ARM實例的價格低了30%。
倚天710 / 阿里巴巴
我們也不能忘了阿里去年發布的倚天710芯片,這款基于ARMv9架構的ARM芯片最高支持到128核,很明顯是奔著高性能計算去的。不過這款處理器目前還沒有正式部署在公有實例上,考慮到倚天710基于5nm制程,很有可能是因為產能問題。
ARM服務器仍被視為高性價比之選
從各大云服務廠商的部署情況來看,ARM服務器仍被視為一種降低成本能耗的方案,主打的仍是一個通用計算,目前還不能搶占x86高性能計算的市場。現在的ARM服務器多數用于網頁服務器、應用服務器、中小型數據庫、游戲服務器和媒體服務器這類計算壓力不算高的場景,而數據分析、批量計算等計算負載較高的應用仍是x86的天下。
此外,ARM的服務器處理器雖然已經無縫支持虛擬化,但缺乏x86處理器的多線程特性,一個vCPU也就對應一個核心。之所以Ampere Altra有那么多不同核心配置不同頻率的SKU,就是因為有的ARM處理器并沒有動態頻率電路,因此對應的頻率為最大靜態時鐘頻率,并沒有英特爾睿頻那樣的動態頻率功能。
不僅如此,目前的ARM服務器芯片玩家不算多,能吃到各家云服務商訂單的目前也只有Ampere,反倒是自研自用的更多一些,譬如亞馬遜的Graviton和阿里巴巴的倚天710,都是服務于自家云業務的,而英偉達的ARM服務器處理器離面世還有一段時間。由此也可以看出在這個市場做第三方供應商確實困難,不然Marvell和高通也不會相繼退出。
產能也在逐漸影響部署速度,亞馬遜的Graviton3已經于去年11月公布,但至今沒有投入部署;Ampere也早就發布了最高128核的AltraMax產品,但阿里云和剛公布的Azure用到的依然是Altra,加上前文提到的倚天710,ARM要想在云端與x86平起平坐,還有一段路要走。
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