Идея использования процессоров архитектуры ARM в корпоративных системах обсуждается последние лет десять. Каковы же сегодня перспективы применения подобных платформ в центрах обработки данных? Может ли ARM все же совершить переворот на инфраструктурном рынке?
Из смартфона — в ЦОД
Архитектура ARM за счет низкого энергопотребления доминирует на рынках смартфонов, планшетов и встраиваемых устройств, поскольку процессоры архитектуры x86 менее энергоэффективны, чем чипы на основе 32-битной архитектуры ARMv7 и 64-битной ARMv8.
Центры обработки данных, по мере роста их мощности, потребляют все больше электроэнергии и выделяют все больше тепла, так что идея применить в них ARM-процессоры кажется весьма привлекательной. Тем более, что нынешний стандарт — мощный и дорогой серверный процессор Xeon нужен не для всех типов нагрузок ЦОД. А экономия на электроэнергии (как используемой для работы процессоров, так и затрачиваемой на охлаждение серверных стоек) может стать довольно существенной.
На протяжении последних лет многие стартапы и крупные компании вкладывали деньги в эту идею, а некоторые даже дошли до выпуска продуктов на рынок, но в итоге тема пока «не взлетела», и особого энтузиазма эти продукты у конечных потребителей в корпоративном секторе не вызывали. Однако ситуация понемногу меняется.
Камень преткновения — программное обеспечение
Вопрос роста популярности ARM — прежде всего вопрос наличия необходимого программного обеспечения. Его отсутствие было одним из сдерживающих факторов. Старые приложения, предназначенные для x86, необходимо перекомпилировать для работы на ARM.
В некоторых случаях это просто, в других не очень, проблемы могут заключаться, например, в том, что изначально серверный софт оптимизировался под x86. И для эффективной работы на процессорах ARM его необходимо изменить соответствующим образом. Программное обеспечение для ARM (в основном с открытым кодом) по уровню оптимизации «под процессор» пока проигрывает уровню оптимизации под x86.
Еще одна проблема в том, что производителей самих систем на ARM относительно немного, но это положение меняется, и когда оно станет достаточно большим, производители софта сами озаботятся оптимизацией и под эту архитектуру.
Еще одно новшество — появление настольных устройств на ARM. Теперь разработчик может купить себе ноутбук на базе этой архитектуры и программировать ПО для серверов. Самые известные ноутбуки на ARM принадлежат Apple, но есть и Windows-устройства от ряда известных вендоров.
Изменилась и сама парадигма разработки ПО. Сегодня бизнес-приложения разрабатываются с помощью иных средств, чем 15 лет назад. Языки и платформы разработки уже готовы для того, чтобы работать на ARM, и разработчики широко их используют. Серьезных проблем с переносом и запуском приложений на платформе ARM практически не возникает.
Аппаратная платформа становится все шире
Количество компаний, пытающихся занять место на рынке серверных ARM-процессоров, становится все больше. К известным производителям чипов (включая ведущего игрока рынка x86, компании AMD), присоединяются новые, порой неожиданные.
Так, свою версию, процессор Graviton, предложила компания Amazon. Тесты компании infoq.com показали, что система на базе Intel Xeon Platinum 8000 с тактовой частотой 3,1ГГц на большинстве тестов уступает системе на AWS Graviton2 с тактовой частотой 2,5 ГГц — и по производительности, и по цене.
В отчете о тестировании отмечается, что операционная система Linux уже оптимизирована для процессоров ARM, что позволяет нативным двоичным файлам в полной мере использовать возможности производительности Graviton2. Однако другое тестовое ПО не было оптимизировано под ARM, так что у серверного программного обеспечения для этих процессоров есть значительный потенциал для улучшения работы.
Новое в СХД
Еще один претендент на серверную — процессоры Ampere Altra, созданные компанией, основанной экс-президентом Intel. Они имеют до 80 ядер с архитектурой ARMv8.2+.
Компанией были представлены также двухсокетные серверные платформы Mount Jade, состоящие из двух 80-ядерных процессоров Altra Q80-33 с частотой 3,3 ГГц.
Дополнительным преимуществом архитектуры ARM многие называют то, что в ней проще создавать многоядерные системы, более совершенные и с технологической, и с финансовой точки зрения, нежели одноядерные.
Прогноз на будущее
Несмотря на все достоинства процессоров ARM многие все еще воспринимают эту платформу как непроверенную и незрелую. Однако новые серверные чипы ARM, основанные на новейшей 64-битной архитектуре, имеют мало общего с чипами прошлых лет. Они гораздо ближе к процессорам Intel с точки зрения функционала и поддержки стандартов.
На их стороне — энергоэффективность, появление большого количества задач, для которых они подходят наилучшим образом (например, простые, но многопоточные нагрузки, ведение логов, простые запросы больших объемов, другие задачи «малых размеров», решение которых процессорами Intel дорого и неэффективно).
Проблема состоит в том, что пока размер серверной экосистемы ARM очень ограничен. Разработчики не уверены, что серверные платформы станут популярны в ближайшее время, разработчики самих платформ не усердствуют, видя, что ПО для ARM пока мало. Но этот круг понемногу размыкается.
По мере роста предложения и спроса решится и другая проблема — поскольку серверные процессоры производились в небольших объемах, то ARM-сервер не стоил дешевле сервера платформы Intel со схожей производительностью. По мере роста интереса к этому рынку со стороны лидеров отрасли цены на процессоры снизятся и ARM-архитектура сможет получить и абсолютное (а не только относительное, в пересчете на затраченный ватт) ценовое преимущество.
Большую роль могут сыграть и истории успеха — если Amazon начнет широко использовать в своих ЦОДах процессоры семейства Graviton, то для рынка это будет довольно четкий сигнал, что время серверных процессоров ARM пришло.
