В ожидании революции: почему весь мир скоро перейдет на ARM-сервера

Недавно в крупнейшей социальной сети мира - Facebook - провели интересный технологический эксперимент. В тестовой лаборатории соцсети, сотрудники решили поэкспериментировать с процессорами на серверных стойках, на которых и работает Facebook.

Как вы знаете, у каждого процессора есть кэш - временное хранилище данных, которое получает, но не отправляет данные в память машины. В пересчете на стоимость процессора, кэш - это самая дорогая память, которую только можно придумать. Так вот, взяв тестовую машину, инженеры Facebook начали по кусочку отключать кэш и следить за поведением программной части платформы соцсети. Чтобы понять с каким минимальным кэшем платформа будет работать.

Сначала кэш уменьшили с 3 Мегабайт до 2, затем до полутора Мегабайт. Все это время сервер не показывал признаков проблем, продолжая обрабатывать то же самое количество запросов в секунду, что делал и до отключения части процессорной памяти. Собственно, машина прекрасно работала до тех самых пор, пока экспериментаторы не уменьшили кэш до 0,5 Мегабайта.

Главной задачей инженеров Facebook было понимание того, как именно софтверная платформа распоряжается имеющимся железом. А если взглянуть чуть шире и посмотреть, какие проекты сейчас запускают ведущие мировые производители, становится понятно, что серверный рынок переживает наиболее масштабный сдвиг за последние двадцать лет.

Главный "железячник" Facebook, Френк Френковски (Frank Frankovsky) по результатам эксперимента в очередной раз убедился, что сервера можно и нужно компоновать четко под собственные нужды, без излишеств.

"Следующей уровень работы для нас - это переход к компонентному пониманию дата-центров. Это означает, что мы должны понимать на уровне компонентов, что мы на 100% используем имеющуюся инфраструктуру". Собственно, компания уже делает это, размещая заказы постройку серверов под свои нужды.

Но вот вопрос - как прийти к такому уровню работы, когда сервера максимально эффективны с точки зрения производительности, энергопотребления и масштабируемости? Иными словами, как перестать "стрелять из пушки по воробьям" и подойти к делу с умом? Ответ на это дает сам рынок, где уже начали появляться серверные процессоры на базе ARM. Да, это чипы с очень низким энергопотреблением, построенные на архитектуре, которая характерна для процессоров, используемых в смартфонах.

Как смартфонные чипы попали в серверный мир? Рынку наконец-то потребовалось железо, наиболее точно и аккуратно удовлетворяющее нужды бизнеса, без излишеств. Основные цели, преследуемые производителями серверов на базе ARM -чипов - это максимально возможное снижение энергопотребления и существенное уменьшение физических размеров серверных стоек.

Крупные вендоры, очевидно, увидели тренд загодя и сейчас один за одним представляют серверные решения на базе ARM-чипов. Интересно и то, что на рынке начали появляться более мелкие компании, которые раньше были просто не в силах конкурировать с гигантами, поделившими рынок на двоих. Теперь Intel и AMD придется потесниться. Тем более, что большие компании уже давно не производят чипы самостоятельно, отдавая пыльную работу контрактным производителям.

Недавно в гонку за серверами на ARM-чипах включился глобальный вендор HP, представив то, что долгое время называлось Project Moonshot. По сути это сервер, напичканный ARM-чипами, которые до этого использовались исключительно в смартфонах. Представьте, что теперь у вашего сервера и iPhone в кармане может быть один и тот же чип.

HP впервые представляла похожий проект в 2011, но тогда рынок был не готов. А теперь вендор охотно рассказывает, что все это время вел разработку системы, работающей на базе архитектуры ARM. Первые стойки Moonshot будут работать на чипе от Intel под названием Centertron. Чип базируется на процессорах формата Intel Atom.

"Мы смотрим на запуск Moonshot как на водораздел рынка, - прокомментировал ARM-инициативу Марк Поттер (Mark Potter), вице-президент HP по индустриальным стандартам - Moonshot столь же важен, сколь наш первый сервер, выпущенный в 1989 году.

Dell представила собственные сервера на базе ARM-чипов еще прошлым летом. Тогда это был экспериментальный сервер Copper С500, выполненный исключительно на чипах с архитектурой ARM. В шасси 3U Dell смогли установить 12 модулей с четырьмя микропроцессорами на каждом. А заказчик, фактически, получал готовый серверный модуль со всеми портами, жесткими дисками и прочими необходимыми атрибутами. Кстати, клиентами Dell стали Canonical и Cloudera, которые теперь вместе со всеми, затаившись, ждут серверов на базе 64-разрядной технологии.

С похожими инициативами выступили более мелкие компании - Calxeda и AppliedMicro. Последние сейчас работают над тем, чтобы сделать ARM-чипы более быстрыми и, как следствие, действительно подходящими крупным компаниями.

Несмотря на смелые эксперименты Facebook, Monshoot и иже с ним сейчас позиционируются скорее как сервера для небольших компаний и стартапов. Некоторые пророчат Monshoot большое будущее как универсального сервера для облачных сервисов.

Существующие чипы имеют 32-разрядную архитектуру, а следовательно, крупные вычисления и задачи, требующие высокой производительности, пока не для них. И это главный фактор, сдерживающий взрывной рост ARM-серверов.

К ограничениям современных процессоров ARM часто относят их тридцатидвухразрядную архитектуру, ограничивающую объём адресуемой памяти, однако уже в ближайшем будущем ожидается появление нового поколения шестидесятичетырёхбитных чипов ARMv8, которые смогут найти применение там, где требуется работа с большими объёмами данных, например в серверах. Новые процессоры особенно хорошо подходят для серверов, размещаемых в дата-центрах, одними из ключевых требований к которым являются энергоэффективность и коэффициент производительности MIPS на единицу занимаемой площади.

Так или иначе, уже сегодня ARM-чипов в мире продается гораздо больше, чем CPU от Intel и AMD вместе взятых. Да, пока в этой идиллии велика роль поставок для смартфонов. Но, как видите, сервера уже на подходе.