Server ARM: quali prospettive nei data center cloud

I chip ARM sono destinati a ricoprire il ruolo degli eterni inseguitori o possono puntare a traguardi più importanti nel cloud?

ARM Logo

E’ da almeno un decennio che si aspetta il “momento giusto” per i server ARM. E con la recente affermazione dei versatili SoC a basso consumo nell’IoT ed in ambito mobile, il traguardo sembra essere ormai a portata di mano. Quale soluzione migliore di un chip affidabile e non “energivoro” in infrastrutture complesse, “popolate” da migliaia di macchine, come quelle dei cosiddetti hyperscale data center?

Eppure Intel e le note soluzioni Xeon continuano a dominare il settore grazie alla leadership consolidatasi negli ultimi due lustri e quote prossime al 97% del mercato. Un primato favorito anche dai non ottimali risultati della concorrenza: Calxeda, una delle prime aziende a puntare sui chip alternativi, è finita in bancarotta ed ha abbandonato la “corsa”.

Samsung e Broadcom hanno optato per altre soluzioni accantonando l’idea di realizzare chip ARM per i server. Applied Micro e Cavium hanno presentato interessanti proposte ma non sono riuscite a fare breccia nel mercato. Qualcomm, nota per la forte presenza nel settore mobile con i SoC “Snapdragon” su base ARM, sembra essere il player con le strategie più aggressive in cantiere ma si parla sempre del futuro e non del presente.

ARM64 alla prova

Secondo l’editorialista di The Next Platform (TNP) ARM non è ancora fuori dai giochi. L’ecosistema ARM, seppure non abbia scosso eccessivamente il settore, ha comunque raggiunto alcuni positivi traguardi. Ad esempio la “conversione” di Fujitsu – che ha preferito all’architettura SPARC i SoC ARMv8-A. O la joint venture tra Qualcomm e la cinese Huaxintong Semiconductor Technology per la produzione di chip ARM da destinare al mercato cinese dei server. E la realizzazione di un prototipo di exascale computer basato su chip ThunderX2 Cavium (progetto Mont-Blanc).

L’efficienza energetica è chiaramente uno dei punti di forza dei chip ARM, ribadisce l’editiorialista, che presenta a questo proposito i risultati di un recente studio realizzato da due ricercatori del Department of Computational and Data Sciences Indian Institute of Science (IISc) di Bangalore – Jayanth Kalyanasundaram e Yogesh Simmhan. Il meticoloso lavoro, consultabile anche al seguente link, è stato menzionato perchè dedicato per la prima volta ad un confronto tra processori x86 e controparti ARM  nella gestione di workload intensivi (Big Data). Un estratto del paper ribadisce le potenzialità dei chip in ambito cloud:

“Considerando che i consumi energetici dei server [incidono per buona parte sui costi operativi dei data center], [i chip ARM64 si presentano come una piattaforma promettente per i server dei cloud provider. Ciò si rivela particolarmente interessante se si pensa alla diffusione dei scale-out workload nel cloud ed al crescente trend della conteinerizzazione – in opposizione alla virtualizzazione]”.

Nello specifico i test hanno messo alla prova i due seguenti sistemi in una serie di benchmark messi a disposizione dalla suite Intel HIBench Big Data (machine learning, hive query etc.):

  • A1170 8 core (2GHZ), 16GB di RAM, 1TB di spazio su HD meccanico Seagate Barracuda e la distribuzione Linux OpeSUSE su SSD da 256GB;
  • cluster node con Opteron 3380 8 core (2.6GHZ) e le medesime caratteristiche del precedente ad esclusione dell’OS (CentOS 7).
Consumi energetici - ARM vs x86

Tabella dei consumi energetici – fonte “A Study of ARM64 and x64 Servers for Data Intensive Workloads”

I risultati dei bench lasciano ben sperare per il futuro dei chip nel cloud. In alcune prove (integer-based workloads; jobs with smaller floating-point sizes) le prestazioni di ARM sono state giudicate comparabili a quelle dell’Opteron. Il divario prestazionale si fa invece più marcato in altre occasioni (larger floating-point applications) a causa dei coprocessori FPU meno performanti di ARM, anche se con qualche aggiustamento è possibile ottenere su Hadoop risultati non troppo distanti dal sistema x86.

Dove invece ARM64 guadagna prevedibilmente il primato è nell’ambito dei consumi energetici con valori 3 volte inferiori al sistema x86 ed una riduzione dell’EDP (Energy Delay Product, valore che indica l’effettivo consumo energetico nell’esecuzione di applicazioni e benchmark) compresa tra il 50 ed il 71%.

Nonostante il “momento giusto per ARM” sia ormai passato (riferendosi al periodo in cui Intel era ancora più debole lato consumi energetici) ed il livello di competitività sia ora più alto che mai, studi come quelli dei due ricercatori evidenziano la bontà e l’appetibilità delle proposte ARM per gli esigenti (ed attenti ai costi) hyperscale provider, conclude l’editorialista.

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