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推出全球首款云原生服务器CPU的Ampere,明年将再破核心数纪录

本文作者:包永刚 2021-05-31 10:54
导语:Ampere能否用超高CPU核心数在云原生市场大胜?

CPU市场竞争格局的变化,将让我们看到30年来最有趣的CPU市场竞争。x86阵营英特尔和AMD的竞争加剧,Arm阵营摩拳擦掌增强攻势,RISC-V也跃跃欲试。

今年3月,AMD发布了最新一代服务器CPU EPYC,最高 64 核 128 线程。紧接着,4月英特尔发布第三代至强可扩展处理器,核心数是40核。

在两大CPU巨头竞争越来越激烈的时候,2017年10月注册成立的Ampere(安晟培)在2020年投产了采用Arm IP的80核业界首款云原生服务器CPU Ampere Altra,今年第三季度,Ampere还将按计划投产128核的云原生Ampere Altra Max 服务器CPU,再次刷新服务器CPU核心数纪录。

推出全球首款云原生服务器CPU的Ampere,明年将再破核心数纪录

势如破竹的Ampere明年还将发布基于自研核心的5nm云原生服务器CPU,核心数将再创纪录。Ampere能否用核心数来打破服务器CPU市场的竞争格局?Ampere每年更新一代产品的节奏能延续多久?

推出全球首款云原生服务器CPU的Ampere,明年将再破核心数纪录

为云而生,专注云原生CPU

“创办Ampere的初衷是探索如何利用现代工具快速创新和新方法去创造无限可能。”Ampere董事长兼首席执行官Renee James说:“我们知道未来将与过去不同,因为软件环境变了,不再是关于PC和PC服务器的业务,而是围绕云和云边缘。现在,需要另一种不同的微处理器。”

有意思的是,Renee创业前在英特尔任职了28年,负责英特尔研发工作,并担任多个管理职务并领导了全球制造组织。另外,Ampere的首席技术官兼首席架构师Atiq Bajwa在加入Ampere之前曾担任英特尔产品架构副总裁兼总经理。Ampere的首席产品官Jeff Wittich也曾在在英特尔不同部门工作超过 15年,所领导的产品开发团队研发英特尔至强处理器。

乍一看,这是英特尔出来的团队创业挑战CPU巨头的核心产品。情况并非如此,Renee对雷锋网(公众号:雷锋网)表示,“我们的团队只有很少一部分成员来自英特尔,还有许多来自高通、AMCC、Marvell等的成员,绝大部分工程师团队其实都是来自Arm相关的社区和公司,很多具有丰富的经验。”

Renee强调,Ampere只专注于未来,专注于云,而非继承传统。

由此看来,Ampere确实与英特尔有竞争关系,但是在新兴的云计算市场。并且,Ampere的核心创始团队之所以选择创业,很大程度也得益于他们多年来在计算领域的经验,看到了未来趋势。

“我们正处于计算的第三阶段,也就是后大型机、后PC阶段。进入云端时代,AI和数据中心计算需要新的创新。”Renee表示。

推出全球首款云原生服务器CPU的Ampere,明年将再破核心数纪录

但创新从来就不是一件容易的事情,需要人才,需要积累,更需要时间。Ampere采取的策略是保持每年一代的产品更新速度,用快速的迭代加速产品的成熟。同时,专注数据中心的云原生市场而非整个数据中心市场。

“为云计算的未来进行发明创新是一个有野心的目标。”Ampere的首席技术官兼首席架构师Atiq Bajwa说:“为了以我们期望的规模和速度进行创新,需要四大关键因素。首先需要有才华的发明家,他们有专业的技术知识和对行业趋势的洞察力。然后要用使命激发他们的热情,释放创造力。接下来需要敏捷的协作环境,推动行业的快速创新。最后还需要远景和战略,让团队成员将自己的才华和创造力集中在最关键的事项上。”

技术的选择上,Ampere选择用有良好基础的Arm开发产品,并从最初就确定了自研核心的路线。Atiq表示,Ampere把注意力放在对云最重要的因素上,不必受到传统软件堆栈和其它细分市场的影响,打造一个专为云计算优化的CPU内核。

目标明确,路径明晰,接下来要看执行力和实际产品。

连续刷新服务器CPU核数纪录 

“我们通过愿景的几大关键要素提供差异化的价值,并在创新上努力,覆盖软件、设计方法、封装、大批量生产、平台设计。” Atiq介绍,“我们摒弃与云计算无关的功能,并根据Arm数据中心普遍的工作负载,有选择性地优化了ARM指令集的性能,还优化了云环境中的性能和功率。”

2020年,Ampere推出了业界首款云原生服务器CPU Ampere Altra,单个芯片核心数最高可达80核,为云计算提供更高的性能,包括在单线程或vCPU层面,在单芯片性能上有更佳表现,同时实现可扩展至大量线程的性能,稳定一致的性能,可预测的性能,能避免安全漏洞,高能效的性能,提供每核最低的功耗和每瓦最高性能。

Jeff告诉雷锋网,对云原生服务器CPU非常重要的是可预测的高性能、可扩展性、功耗效率。可预测的高性能不仅可以在性能上超越x86,还能以独特的云端特征超越它。性能的稳定性可以保证即使同时有很多用户,并且有许多不同的工作负载,也可以流畅运行。可扩展向云服务提供商提供所需的弹性。功耗效率可以带来成本优势。

基于Arm Neoverse N1内核,Ampere推出了80核的Altra CPU和128核Altra Max CPU,持续刷新服务器CPU核心数的纪录,也实现更高性能。“Ampere的产品搭载这么多的内核,其原因就是追求卓越的性能。” Jeff表示。

要通过增加核心数来实现性能的线性增加和稳定的性能是非常巨大的挑战。Jeff Wittich介绍,“拥有这么多内核自然是一件好事,但是更重要的是,如何用这些核实现高性能。与在PC上运行少量的核心非常不同,云端运行要求每个线程之间有更多的间隔,缓存层次结构不同,有复杂网状结构用来连接内存和I/O。为此,我们一直在利用自己的内核架构来保证可预测的线性扩展性能。”

Ampere Altra每个核都经过了专门的优化,确保在不同的工作负载中都能保持稳定的高性能。

“当然,高带宽也非常重要,它可以支持内核与I/O和内存间的数据传输,数据可以从CPU中导出。这涉及到CPU的平衡,只有很好平衡才能解除这些瓶颈,使CPU有更高的数据流。因此我们需要配备最大的I/O的通道,内存通道,使用最新的技术,例如PCIe Gen4,DDR4等。” Jeff同时指出。

另外一个重要的技术挑战,是将上百个计算核心集成到一颗芯片上。目前业界比较热门的技术是小芯片(Chiplet)。不过Renee透露,“我们的Altra CPU都不是Chiplet。有很多不同的解决问题的方式,有时候不需要太多的相互连接,Ampere采用分割的办法,我们认为这种解决方法能够保证芯片和服务器的芯片,拥有更少的相互连接,实现更低的延时。”

“我们会保持每年一代的更新速度,2022年,我们将推出核心数更多的云原生服务器CPU,采用5nm工艺和最新的平台技术,增加内存带宽和I/O网络带宽,并且采用Ampere自研的核心。” Renee同时透露。

Jeff解释,“Altra、Altra Max采用的Arm Neoverse N1内核表现非常出色。但我们开发的产品是专门面向云计算,而不是数据中心的其他应用。因此最重要的一点就是给客户提供专门定制化的服务,打造客户所需求的功能。只有我们建立从微架构,向上自己研发产品,才能满足客户的需求。”

雷锋网了解到,采用Ampere自研核心的云原生CPU将会兼容Arm。

Ampere云原生服务器CPU迅速赢得科技巨头认可

Ampere的技术优势转换为最终的性能优势具体体现为,Ampere Altra Max的性能比传统的x86服务器高1.55倍,可以保证云的安全性。媒体编码,如视频会议应用程序中使用的编码也越来越重要,Ampere Altra Max可以比传统的x86服务器多编码1.45倍的视频流,提供更高的云工作效率。

推出全球首款云原生服务器CPU的Ampere,明年将再破核心数纪录

所有网络服务的核心都是像NGINX这样的软件,它们负责处理所有传入的用户请求,Ampere Altra Max可以比传统x86服务器多处理1.63倍的网络请求。

推出全球首款云原生服务器CPU的Ampere,明年将再破核心数纪录

Jeff介绍:“事实上,Ampere Altra系列除了能提供超过1.6倍的性能之外,还能以仅为3/4的功耗,提供传统x86服务器的峰值性能,领先的性能和超高效率能够让每台机架比传统x86服务器处理多1.8倍的网络请求。”

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“CI/CD是云原生计算的一个主要部分,Ampere在研发过程中充分利用每天晚上的时间,在大量的操作系统、编程语言和应用程序中进行回归测试确保Ampere处理器的开箱即用性能,不会因新代码发布而倒退。”Jeff还表示。

5月25日,Ampere也与Oracle合作,推出了全球首个正式全面启用Ampere Altra的云平台,通过Oracle Cloud Infrastructure(OCI)面向用户开放。 Oracle谈到“在CI / CD方面,我们已经与GitLab,GitHub和Jenkins等关键提供商合作,提供了可通过单击即可部署的经过测试的Arm解决方案,实现持续交付基金会Continuous Delivery Foundation(CDF)所推动的开放交付方式。”

为了提高对用户的透明度,Ampere每天在其解决方案网站上公布测试结果,持续致力于优化Ampere处理器应用,确保已有和未来的处理器产品都能在确保兼容性的前提下以最高性能运行。

推出全球首款云原生服务器CPU的Ampere,明年将再破核心数纪录

“Ampere向来是一家开放的公司,我们应云而生,使用开源软件、参与开源项目,并通过云与大家分享我们所有的产品信息。”Renee表示。

目前,Ampere已经与微软合作,帮助他们优化产品,带来更有的可扩展性、性能能效,以及硬件安全性和无痕维护的改进,也能帮助微软实现2030年碳负排放的计划。

Ampere也非常重视中国市场,Renee称:“从创立的第一天起,Ampere一直秉承着‘中国第一’的发展战略,我们不仅在上海建立了办公室,而且在全国多地都有我们的销售团队。未来Ampere在中国的销售团队也会越来越大。”

这一策略已经收效,腾讯云、字节跳动,UCloud、金山云、美团等都是Ampere的客户,并且和浪潮合作开发服务器。

小结

云计算带来了全新的计算模式,让DevOps能够无缝地部署和扩展服务。只有更高性能、可扩展性、稳定性、安全性的处理器才能更好满足云计算客户的需求。看到这一市场的广阔前景,以及对创新的期待,Renee选择从英特尔离职创立了Ampere,专注云计算市场,推出全球首款云原生服务器CPU。

专注云计算细分市场的创新,提供定制化产品帮助仅成立三年半的Ampere迅速获得了头部大客户的认可,但想要保持持续创新满足客户需求,是Ampere团队的巨大挑战,也是其愿景所在。

“Ampere的客户都是全球极具创新性的公司,他们的要求非常高,不仅要求处理器性能优秀,能够引领市场创新,而且希望每年都有新产品落地,产品研发的节奏也非常快。这极具挑战,但同时也是最有趣的部分。”Jeff表示。

注,文中配图来自Ampere

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