2022年10月29日01:15:39 熱門

“雲原生”一詞很常見，一開始，最常見的詞組是“雲原生架構”，後來很多技術類別前面都加上了“雲原生”一詞，比如，雲原生存儲、雲原生數據庫、雲原生網絡……

“雲原生”沒有清晰的定義，但有非常明顯的特徵：它指誕生自公有雲或者在公有雲上發揚光大的一類技術和實踐。

雲原生處理器是這幾年才有的叫法，最開始我以為是跟容器雲原生有關。其實，雲原生處理器的概念是由Ampere首次提出，在2020年3月份發布全球第一款雲原生處理器Ampere Altra時。

後來聽亞馬遜雲科技的人介紹Graviton，說這是雲原生處理器，最近聽Ampere的人介紹Ampere Altra，這才幡然醒悟，對雲原生處理器的概念有了一點認識，也漸漸認可了這類Arm處理器更適合公有雲的說法。

此前聽亞馬遜雲科技的人介紹Graviton2，當時印象最深的除了相比x86有最高40%的性價比優勢，就是Graviton的單物理核心提供單線程的獨特設計，單個物理核有獨享的緩存，避免了核心之間爭搶緩存從而影響性能，使得性能和延遲表現會更穩定。

Ampere 80核的Ampere Alta和128核的Ampere Alta Max也可實現顯著的降本增效。在基於Ampere Altra騰訊雲SR1實例上，對NGINX、Redis、MySQL三種Web應用程序中的關鍵工作負載進行測試，所展現的性價比與基於x86架構的S6雲實例對比有平均50%以上的提升（數據來源）。

除此之外，由於比64核的Graviton核數多，所以，Ampere更清楚地展示了多核心的優勢，隨工作負載的實例數量（即運行的線程數）增長性能也表現出了近乎線性的增長，主頻可以達到3.0GHz以上，而x86在運行的實例數量（即運行的線程數）增長到一定程度後，再增加核數的提升則非常有限。

這是Ampere Computing產品市場總監孫開本在2022 OCP China上分享的一張圖，測試運行的是Encoding編碼工作負載，橫坐標是並發的編碼任務數，代表的是使用的線程數，縱坐標是性能數據。隨着任務數的增加，性能增長的趨勢有比較大的區別。

另外一張圖展示的是Ampere Altra Max的性能可預測性，也可以說是性能的穩定性。

上圖測試跑的是Redis工作負載，在運行Redis負載的同時，定期間隔性地插入其他工作負載，隨着負載的加入和完成，觀察主工作負載的性能變化。如圖所示，Ampere Altra Max的上運行的Redis性能幾乎沒有變化，而x86的性能抖動則非常明顯。

孫開本在演講中表示，主要原因有兩點，一個是單核單線程的設計，另一個得益於優秀的功耗控制。

SPEC測試：Ampere處理器實際功耗低於TDP，從而能使主頻穩定

大致原理上，單核單線程的設計減少了核心之間的相互干擾，既有助於性能穩定，也有助於讓性能隨着核數的增長而增長。同時，在功耗控制方面的優勢，Ampere 不僅能讓所有運行的內核保持一致的最大主頻，從而提升穩定性，而且還使得堆更多核心成為可能。

功耗是芯片設計的重要考量因素，Ampere處理器主頻相對較低，波動範圍也很小，方便控制功耗，為了性能穩定，甚至能保持在一定的主頻保持不動，不用擔心撞到功耗牆而降頻造成性能抖動。

當然，x86也可以關掉超線程技術，把頻率鎖在較低的水平，以此來提供更穩定的性能表現。雖然此時x86的單核性能更強，但由於核數太少，整體性能表現還未可知，況且，這種做法無異於自廢多年修鍊來的武功，目前想這麼用x86處理器的用戶應該只能是少數。而且對於雲服務提供商來說，關掉超線程就意味着同一平台可售賣的核數減半，經濟效益將大打折扣。

總之，單核提供單線程加上功耗優勢，Ampere就有了更穩定的性能表現，更線性的性能增長表現，而這，正是公有雲廠商所需要的：

一方面，公有雲希望用創新技術來降本增效。

Ampere的核數優勢使得雲數據中心的計算密度大大提升，節省數據中心的空間成本。同時，能用單台設備能提供更多實例，服務於更多用戶。最終，降本增效的成果最後也會讓用戶受益。目前，通過使用基於Ampere Altra的雲實例（阿里雲c6r），國內可觀測解決方案提供商觀測雲也實現了40%的性價比提升。這點也可以參考AWS的Graviton。

另一方面，公有雲希望給用戶提供更好的使用體驗。

很多用戶擔心“嘈雜鄰居”問題影響性能表現，而Ampere方案的性能是能在所有時刻保持一個穩定的表現，讓雲服務商提供始終如一的穩定服務，避免性能抖動影響業務。

以上，就是我看到的雲廠商為什麼會選擇Arm服務器的主要原因。

OCP China Day 2022活動主題就有“綠色”這一關鍵詞，數據中心作為全球用電大戶，在綠色低碳方面的工作也非常重要，Arm在低功耗方面的優勢也有助於數據中心實現低碳目標，這也會是數據中心採用Arm服務器的一大推動因素。

雖然，x86架構在未來很長時間仍會是主流，但Arm服務器也將有越來越多的用戶。如今，Arm的應用生態取得了許多進展。

一方面，AWS自研的Graviton 是Arm陣營的一面旗幟，讓更多人關注到甚至開始用Arm服務器，而Ampere這種Arm芯片廠商可以無障礙共享Arm應用生態。

另一方面，Ampere的第三方處理器被Oracle、谷歌雲、騰訊雲、微軟Azure、阿里雲等各大公有雲廠商所採用。這些頭部廠商的帶動不僅將加速生態的發展，也讓Arm服務器CPU的市場份額出現快速的增長。根據研究公司Omdia的數據顯示，今年第二季度全球服務器出貨量為 340 萬台，其中Arm架構達到了創紀錄的 7.1%，份額同比增長了 48%。