FAQ: Was Arm-Server in AWS für Ihre Cloud- und Rechenzentrumsstrategie bedeuten

Inside AWS Graviton: Arm-Server, die zum ersten Mal in der öffentlichen Cloud verfügbar sind Die Entwicklung einer selbst entwickelten Arm-CPU durch Amazon in Kombination mit neuen Instanzen mit AMD EPYC-Technologie, die diesen Monat angekündigt wurden, bedrohen Intels Hegemonie bei Cloud-Computing- und Unternehmensservern.

Amazon Web Services (AWS), der führende Anbieter von öffentlichen Cloud-Lösungen, hat den beispiellosen Schritt unternommen, eigene Serverprozessoren auf Basis der Arm-Architektur namens AWS Graviton zu produzieren. Diese mit Arm betriebenen Server können von Kunden in Instanzen von virtuellen Amazon EC2-Maschinen verwendet werden.

AWS Graviton ist die erste Generation jahrelanger Bemühungen für Amazon. Amazon erwarb das Halbleiterentwicklungsunternehmen Annapurna Labs im Jahr 2015, nachdem es in Zusammenarbeit mit dem Unternehmen kundenspezifisches Silizium entwickelt hatte, um EC2-Orchestrierungsaufgaben von der Server-CPU auf externe Chips zu verlagern, damit die Haupt-CPU für die Rechenaufgaben von AWS-Kunden reserviert werden kann.

Hier finden Sie eine umfassende Einführung, wie sich Arm-Prozessoren von Intel- oder AMD-Prozessoren unterscheiden, wie sich dieser Server-Prozessor von ähnlichen Prozessoren auf Mobilgeräten unterscheidet, wie sich dieser Schritt auf die öffentliche Cloud und die lokalen Märkte auswirkt und mögliche Geschäftsfälle für Arm-Server auf EC2 .

Was ist ein Arm-Server und wie unterscheidet er sich von herkömmlichen Servern?

Arm ist der Name einer Befehlssatzarchitektur (ISA), die von Arm Holdings, einem 1990 in Großbritannien gegründeten Unternehmen, erstellt und 2016 vom japanischen Telekommunikationsunternehmen SoftBank übernommen wurde. Arm Holdings produziert keine CPUs direkt, sondern lizenziert die Arm ISA an Unternehmen, die CPUs produzieren, die ihren Anforderungen entsprechen.

Der Arm ISA ist sehr erweiterbar und wird in Milliarden von Geräten verwendet. Der Qualcomm Snapdragon und das Apple System-on-a-Chip (SoC) der A-Serie, die in praktisch allen in Nordamerika verkauften Smartphones zu finden sind, sind Implementierungen des Arm ISA, ebenso wie der Broadcom SoC im Raspberry Pi. Arm ist auch im Internet der Dinge (Internet of Things, IoT) und in eingebetteten Anwendungen wie Antriebssteuerungen, intelligenten Sensoren und Autonavigationssystemen allgegenwärtig.

Während diese Beispiele Arm-Geräte mit relativ geringem Stromverbrauch abdecken, ist AWS Graviton ein Design mit höherer Leistung und das erste Mal, dass der Arm ISA in Servern dieser Größenordnung für öffentliche Cloud-Märkte im Handel erhältlich ist.

Arm-Server sind kein völlig anderes Paradigma als das, was Ihre Organisation bereits verwendet. AWS Graviton (EC2 A1) verwendet denselben Linux-Kernel und dieselben in Unternehmen beliebten Linux-Distributionen. Für die Migration von x86-64 - der in Intel- und AMD-CPUs verwendeten ISA - müssen bestimmte Anpassungen vorgenommen werden, damit Ihre Workloads auf EC2 A1-Instanzen ausgeführt werden können. Zum Start sind für Amazon Linux 2, Red Hat Enterprise Linux (RHEL), Ubuntu und ECS optimierte Maschinenabbilder verfügbar. Weitere Distributionen sind in Vorbereitung. Es ist unklar, ob Microsoft Windows 10 Server für Graviton zur Verfügung stellen wird, obwohl ein Port von Windows 10 Server für Arm (insbesondere der Qualcomm Centriq 2400) im Jahr 2017 angekündigt, aber anscheinend nie kommerzialisiert wurde.

Arm- und x86-64-ISAs sind grundlegend unterschiedlich konzipiert und weisen keine gemeinsame Binärkompatibilität auf. Dazu muss jedes auf EC2 A1 ausgeführte Programm für Arm kompiliert werden. Ein Großteil dieser Arbeit ist bereits für Sie erledigt. In einer Pressemitteilung von Amazon heißt es: "Die meisten Anwendungen, die Open Source-Software wie Apache HTTP Server, Perl, PHP, Ruby, Python, NodeJS und Java verwenden, können aufgrund der Unterstützung von Linux-basierten Betriebssystemen problemlos auf mehreren Prozessorarchitekturen ausgeführt werden. ""

Wenn Sie hauptsächlich Open Source-Pakete verwenden, Anwendungen in Skriptsprachen verwenden oder Ihre eigenen Anwendungen aus dem Quellcode kompilieren, sollte die Migration auf A1 daher einfach sein.

Zusätzliche Ressourcen

  • Amazon Web Services: Ein Spickzettel (TechRepublic)
  • AWS re: Invent 2018: Ein Leitfaden für Tech- und Business-Profis (kostenloses PDF) (TechRepublic)
  • FAQ: Was die Blockchain-Dienste von Amazon für Ihr Unternehmen bedeuten (TechRepublic)
  • Small Business Server: Warum und wie können Sie der Cloud (ZDNet) Nein sagen?
  • AWS Outposts bringt AWS Cloud-Hardware lokal (ZDNet)

Warum sind Arm-Server in AWS wichtig?

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AWS Graviton bietet eine beispiellose Auswahl an öffentlichen Cloud-Bereitstellungen und wird wahrscheinlich erhebliche Kosteneinsparungen für EC2-Benutzer mit sich bringen, insbesondere im Laufe der Zeit.

Die Verwendung von Arm ISA in Servern wurde bereits zuvor für öffentliche Cloud-Märkte versucht, jedoch nicht in dieser Größenordnung. Scaleway C1 verwendete Quad-Core-Marvell-Arm-v7-CPUs als VPS-Ersatz, und einige Rechenzentrumsbetreiber boten Raspberry Pi-Colocation-Services als Nebengeschäft für Programmierer und Bastler an. Grundsätzlich basieren diese auf SoCs der Smartphone-Klasse, die für Low-End-Aufgaben wie Homepages für kleine Unternehmen und Mailserver geeignet sind, jedoch bei Hochleistungs-Workloads Probleme haben würden.

AWS Graviton ist eher ein direkter Konkurrent von Cavium ThunderX2 und Qualcomm Centriq 2400, die beide Serverplattformen sind, die auf dem Arm v8 ISA basieren. Der Hauptunterschied zwischen Graviton und diesen vorhandenen CPUs besteht darin, dass Amazon Graviton nur in EC2 anbietet, während Cavium und Qualcomm ihre CPUs und Referenzdesigns an Serveranbieter verkaufen, die auf dieser Technologie basierende Lösungen für das lokale Computing anbieten.

Die Unterstützung von Arm für Server durch Amazon wirkt sich auf den gesamten Arm-Servermarkt und das gesamte Ökosystem aus und bietet in einer Zeit der Unsicherheit einen dringend benötigten Schuss Adrenalin. Berichten zufolge bereitete sich Qualcomm Datacenter Technologies (QDT) im Mai darauf vor, die Entwicklung von Centriq-Prozessoren einzustellen. QDT-Präsident Anand Chandrasekher verließ das Unternehmen Tage später und 280 Mitarbeiter wurden im nächsten Monat entlassen. Die breite Verfügbarkeit von Arm-Servern ist für Entwickler wichtig, um Toolchains und Programme für Arm zu optimieren.

Im weiteren Sinne hat Amazon der Dominanz von Intel im Rechenzentrum einen schweren Schlag versetzt. Als größter Anbieter öffentlicher Cloud-Dienste ist Amazon ein Trendsetter für die Branche. Ebenso machen sie aufgrund ihrer Kaufkraft und Größe zu einem übergroßen Käufer der Xeon-CPUs von Intel. Amazon stellt nicht nur eigene Arm-Chips her, sondern bietet auch EC2-Instanzen mit AMD EPYC-Prozessoren an, die als kostengünstigere Alternative zu Intel Xeon-CPUs dienen.

Zusätzliche Ressourcen

  • AWS stellt Arm-Prozessoren mit dem neuen Graviton-Prozessor (ZDNet) in der Cloud zur Verfügung.
  • AWS Global Accelerator zur Steigerung der Leistung in verschiedenen Regionen (TechRepublic)
  • AWS möchte weiterhin, dass Sie in der öffentlichen Cloud (TechRepublic) all-in sind.
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Wie mächtig ist AWS Graviton?

Amazon hat keine umfassenden technischen Informationen über die Leistungsfähigkeit von Graviton veröffentlicht. Angesichts des EC2-Modells, Hardware von Rechenfähigkeiten zu abstrahieren, beschränken sich die Informationen darüber, welche CPU eine EC2-Instanz verwendet, im Allgemeinen auf das, was durch Suchen nach Informationen in einer Live-Instanz gesammelt werden kann.

Die im Einsatz befindlichen Graviton-Systeme verwenden die Cortex-A72-Mikroarchitektur aus dem Jahr 2015, Arm v8-A. Es umfasst unter anderem die Beschleunigung für Gleitkomma-Mathematik, Advanced SIMD (NEON) sowie AES- und SHA-256-Algorithmen. Dazu gehört auch die Unterstützung für Arm Neoverse, die im Oktober 2018 öffentlich angekündigt wurde. Bemerkenswerterweise gibt es auf A72 kein symmetrisches Multithreading (SMT), sodass jede vCPU auf A1-Instanzen einem einzelnen Prozessorkern entspricht. Dies ist von besonderer Bedeutung für diejenigen, die über mögliche Seitenkanalangriffe besorgt sind, die auf einem böswilligen Prozess in einem Thread beruhen, der auf Daten im angrenzenden Thread auf demselben Kern zugreift.

Die Linux-Benchmarking-Website Phoronix stellte fest, dass Graviton (A1) etwa halb so schnell war wie die AMD EPYC 7571-Prozessoren (in EC2 als M5A angeboten), während es in PHPBench etwa ein Drittel der Geschwindigkeit von Intel Xeon Platinum (M5) -Instanzen war. Diese Ergebnisse wurden durch Zends Bench- und micro_bench-Tests untermauert. In PyBench lagen die durchschnittlichen Testzeiten für Graviton zwischen 4.244 und 4.289 Millisekunden, während AMD zwischen 1.655 und 1.664 Millisekunden und Intel zwischen 1.349 und 1.3500 Millisekunden lag. Diese Benchmarks sind Single-Threaded-Benchmarks und würden nicht für reale Multi-Threaded-Workloads repräsentativ sein.

In Bezug auf die Leistung pro Dollar ergab Phoronix, dass Graviton in praktisch allem ziemlich schlecht ist. In der Praxis gibt es dafür zwei Ursachen. Während PHP- und Python-Laufzeiten für Arm (aarch64) kompiliert werden können, hat die Art und Weise, wie sie kompiliert werden, nicht triviale Auswirkungen auf die Leistung. In aarch64 sind NEON-Erweiterungen obligatorisch, obwohl die Handhabung von NEON / intrinsics durch gcc nicht optimal ist und für jedes Paket einige Optimierungen vorgenommen werden müssen, um sich besser an die Ausführung auf ARM anzupassen.

Das Wertversprechen von Arm ist größtenteils die Leistung pro Watt, was aus Sicht eines öffentlichen Cloud-Anbieters nicht überprüfbar ist und kein Problem für den Benutzer darstellt, da Amazon die Stromrechnungen bezahlt. Auf diese Weise gemessen wäre Graviton wahrscheinlich mit Intel oder AMD konkurrenzfähig, obwohl dies das oben genannte Optimierungsproblem nicht löst.

Es gibt keine Methode, mit der die TDP von Graviton durch Software-Prüfung auf einer Live-Instanz bestimmt werden kann. Angesichts der vorhandenen Produkte von Qualcomm und Cavium ist es sehr unwahrscheinlich, dass das Maximum in der Nähe von Intel- oder AMD-Angeboten erreicht wird, sodass es bestenfalls für Midrange-Computing geeignet ist. Amazon räumt dies in einer Release-Ankündigung ein und weist darauf hin, dass Graviton "hervorragend für Scale-Out-Workloads geeignet ist, bei denen Sie die Last auf eine Gruppe kleinerer Instanzen verteilen können".

Zusätzliche Ressourcen

  • Hier ist der Grund, warum Cavium eine gesunde Zukunft für ARM-basierte Server (TechRepublic) sieht.
  • AWS Graviton bringt Arm-Server zum ersten Mal in die öffentliche Cloud. Hier erfahren Sie, wie Sie beginnen (TechRepublic)
  • Wie AWS schwerer vorherzusagen und zu schlagen ist (TechRepublic)
  • AWS RoboMaker: Ein Spickzettel (TechRepublic)

Wie viel kosten Arm-Server in AWS?

A1-Instanzen auf EC2 sind in fünf Ebenen verfügbar:

  • A1.medium: 1 vCPU, 2 GB RAM, 0, 0255 USD / Stunde
  • A1.Groß: 2 vCPUs, 4 GB RAM, 0, 0510 USD / Stunde
  • A1.xlarge: 4 vCPUs, 8 GB RAM, 0, 1020 USD / Stunde
  • A1.2xlarge 8 vCPUs, 16 GB RAM, 0, 2040 USD / Stunde
  • A1.4xlarge 16 vCPUs, 32 GB RAM, 0, 4080 USD / Stunde

Alle haben eine Netzwerkbandbreite von bis zu 10 Gbit / s und eine EBS-Bandbreite von bis zu 3, 5 Gbit / s, mit Ausnahme von A1.x4large bei 3, 5 Gbit / s. Die angegebenen Preise gelten für On-Demand in den USA im Osten (N. Virginia). Trotz der Namenskonvention gibt es auf Graviton keine SMT, sodass vCPUs echte physische CPU-Kerne sind. Zum Start sind A1-Instanzen in den AWS-Regionen US-Ost (N. Virginia), US-Ost (Ohio), US-West (Oregon) und Europa (Irland) verfügbar.

Zusätzliche Ressourcen

  • Was ist der beste Cloud-Speicher für Sie? (ZDNet)
  • Speicher, Server und mehr: Wir haben 24 Cloud-Services für Ihr Unternehmen gefunden (ZDNet)
  • Amazon AWS, Microsoft Azure und Google Cloud Platform: Vergleichen der Preise für Basisdienste (TechRepublic)

Soll ich einen Arm-Server auf AWS bekommen?

Allgemein gesprochen besteht der Vorteil von Cloud Computing darin, dass keine Vorabinvestitionen für Hardware erforderlich sind. Verbringen Sie einen Tag mit der größten verfügbaren Instanz, um zu sehen, wie Ihre vorhandenen Anwendungen auf Arm bereitgestellt werden. Irgendwo auf dem Weg können Sie einige Kuriositäten entdecken, wie eine Bibliothek, die für die Verwendung auf Arm neu kompiliert werden muss. Dieses Wissen ist hilfreich, wenn Sie einige oder alle Ihrer Anwendungen migrieren möchten, um sie auf Servern mit Arm-Stromversorgung auszuführen.

In Bezug auf die praktische Anwendung sollten Sie derzeit die Verwendung von AM5-M5A-Instanzen mit EPDC-Unterstützung in Betracht ziehen, wenn Sie eine allgemeine Arbeitsbelastung haben und die Kosten für EC2 senken möchten. Da AMD und Intel beide x86-64 sind, sollte diese Art der Migration absolut transparent sein. Wenn Sie auf Arm v8 Software debuggen oder testen müssen, z. B. für einen Client, der versucht, eine Migration durchzuführen, ist die Verwendung einer A1-Instanz sinnvoll. Wenn Sie Software auf Arm erstellen müssen, ist dies ebenfalls eine gute Lösung.

Außerhalb dieser Anwendungsfälle lautet die Antwort wahrscheinlich nicht. Während dies ein überzeugendes Angebot der ersten Generation ist, ist Cortex-A72 Jahre alt und macht Graviton hinter der Kurve. Strategisch gesehen gibt es allen Grund zu der Annahme, dass Amazon diese Technologie weiterhin iteriert, und ein Angebot mit Cortex-A76-Unterstützung wäre einen zweiten Blick wert.

Zusätzliche Ressourcen

  • Die AWS IoT Suite enthält jetzt SiteWise für die industrielle Datenerfassung (TechRepublic).
  • AWS Ground Station: Vollständig verwaltete Bodenstation als Service (TechRepublic)
  • Top-Cloud-Anbieter 2018: Wie sich AWS, Microsoft, Google Cloud Platform, IBM Cloud, Oracle und Alibaba (ZDNet) stapeln
  • Beste Rechenzentrums-Upgrades für 2019 (TechRepublic)
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