“云原生”一词很常见,一开始,最常见的词组是“云原生架构”,后来很多技术类别前面都加上了“云原生”一词,比如,云原生存储、云原生数据库、云原生网络……
“云原生”没有清晰的定义,但有非常明显的特征:它指诞生自公有云或者在公有云上发扬光大的一类技术和实践。
云原生处理器是这几年才有的叫法,最开始我以为是跟容器云原生有关。其实,云原生处理器的概念是由Ampere首次提出,在年3月份发布全球第一款云原生处理器AmpereAltra时。
后来听亚马逊云科技的人介绍Graviton,说这是云原生处理器,最近听Ampere的人介绍AmpereAltra,这才幡然醒悟,对云原生处理器的概念有了一点认识,也渐渐认可了这类Arm处理器更适合公有云的说法。
此前听亚马逊云科技的人介绍Graviton2,当时印象最深的除了相比x86有最高40%的性价比优势,就是Graviton的单物理核心提供单线程的独特设计,单个物理核有独享的缓存,避免了核心之间争抢缓存从而影响性能,使得性能和延迟表现会更稳定。
Ampere80核的AmpereAlta和核的AmpereAltaMax也可实现显著的降本增效。在基于AmpereAltra腾讯云SR1实例上,对NGINX、Redis、MySQL三种Web应用程序中的关键工作负载进行测试,所展现的性价比与基于x86架构的S6云实例对比有平均50%以上的提升(数据来源)。
除此之外,由于比64核的Graviton核数多,所以,Ampere更清楚地展示了多核心的优势,随工作负载的实例数量(即运行的线程数)增长性能也表现出了近乎线性的增长,主频可以达到3.0GHz以上,而x86在运行的实例数量(即运行的线程数)增长到一定程度后,再增加核数的提升则非常有限。
这是AmpereComputing产品市场总监孙开本在OCPChina上分享的一张图,测试运行的是Encoding编码工作负载,横坐标是并发的编码任务数,代表的是使用的线程数,纵坐标是性能数据。随着任务数的增加,性能增长的趋势有比较大的区别。
另外一张图展示的是AmpereAltraMax的性能可预测性,也可以说是性能的稳定性。
上图测试跑的是Redis工作负载,在运行Redis负载的同时,定期间隔性地插入其他工作负载,随着负载的加入和完成,观察主工作负载的性能变化。如图所示,AmpereAltraMax的上运行的Redis性能几乎没有变化,而x86的性能抖动则非常明显。
孙开本在演讲中表示,主要原因有两点,一个是单核单线程的设计,另一个得益于优秀的功耗控制。
SPEC测试:Ampere处理器实际功耗低于TDP,从而能使主频稳定
大致原理上,单核单线程的设计减少了核心之间的相互干扰,既有助于性能稳定,也有助于让性能随着核数的增长而增长。同时,在功耗控制方面的优势,Ampere不仅能让所有运行的内核保持一致的最大主频,从而提升稳定性,而且还使得堆更多核心成为可能。
功耗是芯片设计的重要考量因素,Ampere处理器主频相对较低,波动范围也很小,方便控制功耗,为了性能稳定,甚至能保持在一定的主频保持不动,不用担心撞到功耗墙而降频造成性能抖动。
当然,x86也可以关掉超线程技术,把频率锁在较低的水平,以此来提供更稳定的性能表现。虽然此时x86的单核性能更强,但由于核数太少,整体性能表现还未可知,况且,这种做法无异于自废多年修炼来的武功,目前想这么用x86处理器的用户应该只能是少数。而且对于云服务提供商来说,关掉超线程就意味着同一平台可售卖的核数减半,经济效益将大打折扣。
总之,单核提供单线程加上功耗优势,Ampere就有了更稳定的性能表现,更线性的性能增长表现,而这,正是公有云厂商所需要的:
一方面,公有云希望用创新技术来降本增效。
Ampere的核数优势使得云数据中心的计算密度大大提升,节省数据中心的空间成本。同时,能用单台设备能提供更多实例,服务于更多用户。最终,降本增效的成果最后也会让用户受益。目前,通过使用基于AmpereAltra的云实例(阿里云c6r),国内可观测解决方案提供商观测云也实现了40%的性价比提升。这点也可以参考AWS的Graviton。
另一方面,公有云希望给用户提供更好的使用体验。
很多用户担心“嘈杂邻居”问题影响性能表现,而Ampere方案的性能是能在所有时刻保持一个稳定的表现,让云服务商提供始终如一的稳定服务,避免性能抖动影响业务。
以上,就是我看到的云厂商为什么会选择Arm服务器的主要原因。
OCPChinaDay活动主题就有“绿色”这一关键词,数据中心作为全球用电大户,在绿色低碳方面的工作也非常重要,Arm在低功耗方面的优势也有助于数据中心实现低碳目标,这也会是数据中心采用Arm服务器的一大推动因素。
虽然,x86架构在未来很长时间仍会是主流,但Arm服务器也将有越来越多的用户。如今,Arm的应用生态取得了许多进展。
一方面,AWS自研的Graviton是Arm阵营的一面旗帜,让更多人