微軟Arm架構運算雲服務成軍，提供與擴增多款VM選擇

在2022年6月我們製作封面故事《Arm走入公有雲世界》，當時提到兩大公有雲業者都已經或即將開始提供Arm架構雲端服務。以AWS為例，從2018年底起，他們基於自行研發設計的Arm架構處理器Graviton，推出執行個體服務，後續已發展到第三代晶片，並推出十多款執行個體服務，而旗下主攻資料庫、資料分析、檔案儲存等特定用途的雲端服務，底層也能搭配這些基於Arm架構而成的執行個體服務，作為運算平臺。

另一家雲端業者微軟Azure，採取了不同策略。他們在2022年4月宣布將推出3大系列共6款Arm架構執行個體服務，開放用戶登記預覽測試，採用市售的Arm架構伺服器處理器：Ampere Computing公司的Altra系列，到了9月正式推出。

事實上，這幾年以來，還有多家雲端業者宣布推出Arm架構執行個體服務，也都是採用基於Arm Neoverse N1架構而成的Ampere Altra系列處理器。例如，在2021年5月，OCI發表Ampere A1 Compute，提供虛擬機器與裸機等兩種部署選擇；在2021年10月，騰訊雲推出Cloud Virtual Machine系列標準型SR1(Standard SR1)服務；在2022年4月，阿里雲推出ECS g8m系列；在2022年7月，Google Cloud推出Tau T2A。

截至目前為止，除了AWS，微軟Azure是目前提供最多Arm架構執行個體的公有雲。在最初發表之際，他們預告將推出支援一般用途的Dpsv5系列、Dplsv5系列，以及支援記憶體最佳化用途的Epsv5系列，相較於x86架構的虛擬機器服務，在性價比的表現上，領先幅度可達到50％。微軟表示，這批虛擬機器服務適合執行可橫向擴展規模的工作負載，舉凡網站伺服器、應用程式伺服器、開放原始碼資料庫系統、雲端原生系統，以及.NET應用系統、Java應用系統、遊戲伺服器、多媒體伺服器。

在系統資源的配置上，這三大系列執行個體服務，均採用3.0 GHz的Ampere Altra處理器，每一臺虛擬機器搭配的虛擬處理器，最多可提供64顆（Epsv5系列提供32顆），記憶體最多可提供208 GiB（Dplsv5系列提供128 GiB），以每顆虛擬處理器搭配的記憶體容量而言，Dplsv5系列提供2 GiB，Dpsv5系列提供4 GiB，Epsv5系列提供8 GiB。

而在網路裝置上，這三大系列執行個體服務最多可搭配8張網路介面，網路頻寬最大為40,000 Mbps（Epsv5系列為16,000 Mbps）；

關於儲存裝置，均可搭配資料硬碟，最多可設置32臺，但細分為搭配遠端儲存與暫存固態硬碟。以Dpsv5系列為例，標示為同名的Dpsv5系列執行個體服務僅限搭配遠端儲存，標示多了「d」稱為Dpdsv5系列的執行個體服務，搭配暫存固態硬碟，最大容量為2,400 GiB（Epdsv5系列最大容量為1,200 GiB）。

在作業系統的支援上，微軟在這些服務發表之初的預覽版將提供多種平臺，像是Ubuntu、CentOS等兩大Linux系統，以及Windows 11專業版與企業版，後續將涵蓋Red Hat Enterprise Linux、SUSE Linux Enterprise Server、Debian、AlmaLinux，以及Flatcar Container Linux，而以目前來看Azure雲端市集提供的Arm64系統映像，SUSE平臺選擇最多，SUSE Linux Enterprise Server占了6項，再加上openSUSE Leap 15.5，但CentOS、Debian尚未出現。

而在應用程式平臺的部分，從.NET 5就已原生支援Arm架構執行的Linux系統，近期推出的.NET 6也延續這個基礎而繼續支援。此外，2022年8月釋出預覽版本的.NET Framework 4.8.1，對於Arm架構也提供原生支援，已整合在Windows 11社群內部預覽版，以及Visual Studio 2022 17.3。

到了2022年8月釋出預覽版本、11月正式推出的17.4版，微軟也宣布Visual Studio 2022原生支援Arm架構應用程式的執行與組建。

而由於許多開發平臺與語言近年來都已陸續提供Arm架構的支援，微軟也在2022年宣布Arm執行個體服務的開放預覽與正式推出的消息當中，趁機宣傳他們2021年5月推出的OpenJDK版本（Microsoft Build of OpenJDK），但實質成效與衍生的整合應用狀況並未揭露。

在2023年5月，微軟宣布旗下Java工程團隊（JEG）打造的Microsoft Build of OpenJDK，已針對Azure的Arm執行個體服務完成最佳化調校，可善用處理器架構Neoverse N1內建的多種特色，如密碼學演算法、大型系統延伸（LSE），而能改善大型伺服器系統的延展性，並且發揮每顆虛擬處理器就是實體核心的特性，確保JVM應用程式得以擴展執行規模與運用其他最佳化處理機制。同時，他們也說明使用Microsoft Build of OpenJDK 17.0.3+7 LTS、Parallel GC、G1 GC，對這些執行個體服務進行處理器功能測試——Java Microbenchmark Harness（JMH）、SPECJVM2008，以及處理器與系統記憶體的規模擴展測試——SPECjbb2015、HyperAlloc、YCSB/Cassandra。

關於這批雲端運算服務效能的展現上，我們在網路上能找到的資訊並不多，今年7月底處理器廠商Ampere Computing公司在部落格發布使用案例文章，終於揭露一些可參考的相關數據，當中提到旅遊科技公司Amadeus想要透過效能測試去驗證某些假設，結果呈現採用Arm雲端運算服務的成效，後續開始移植一些元件，以便執行實際的應用系統，該公司已完成平臺的整合測試與驗證，預計將在多個Azure區域建置正式使用環境。

他們使用32個虛擬處理器的Standard_D32ps_v5執行個體服務，相較於同等級的英特爾處理器執行個體服務，原始吞吐量可具有20％的增長幅度，性價比則提升了50％，比起同等級的AMD處理器執行個體服務，原始吞吐量與性價比分別領先13％與27％。

而在另一個實際的購物應用程式效能測試當中，他們看到這些Arm虛擬機器對照英特爾處理器執行個體服務，性價比改善47％，平均反應時間縮短11％，對照AMD處理器執行個體服務，性價比改善37％，平均反應時間縮短9％。

除了鎖定一般用途的上述3大系列共6款D系列執行個體服務，在今年7月，微軟宣布即將推出新一代經濟蓄發型 (Economical burstable) 執行個體服務（亦即Bs系列VM產品線），開放用戶預覽測試，裡面也將涵蓋Arm架構的運算服務，他們將分別針對Intel Xeon Platinum 8370C、AMD EPYC 7763，以及Ampere Altra等三種處理器，分別推出Bsv2系列、Basv2系列、Bpsv2系列。相較於現行的B系列，新登場的Bs v2系列的性價比將提升15％，並且提供5倍網路頻寬與10倍遠端儲存吞吐量。

對此，Arm首席解決方案工程師Pranay Bakre也特別在他們公司的部落格發文，說明推出這項運算服務的意義。他提到，Bpsv2系列提供基礎的處理器效能，並在工作負載大幅增加時，可擴展（暴增）至更高的效能，適合平時不需要持續使用完整效能的應用，像是系統開發與測試、流量低的網站伺服器、小型資料庫、微服務、概念驗證、系統組建、儲存程式碼；而在文章後半段，他也展示將這系列服務用於以GitHub Actions進行程式碼CI/CD流程的方式，可在應用程式組建與測試過程中，因應資源需求規模的變化，而能管理效能需求的激增。

產品資訊

微軟Azure Arm-based VMs
●原廠：微軟
●建議售價：東亞區域，Dpsv5的D2ps v5（2顆虛擬處理器、8 GiB記憶體）隨用隨付方案每月77.38美元
●執行個體服務選擇：Dpsv5系列與Dpdsv5系列、Dplsv5系列與Dpldsv5系列、Epsv5系列與Epdsv5系列、Bpsv2系列
●搭配的處理器平臺：Ampere Altra系列3.0 GHz
●運算資源最大配置：
Dpsv5系列與Dpdsv5系列提供64顆vCPU、128 GiB記憶體
Dplsv5系列與Dpldsv5系列提供64顆vCPU、208 GiB記憶體
Epsv5系列與Epdsv5系列提供32顆vCPU、208 GiB記憶體
Bpsv2系列提供16顆vCPU、64 GiB記憶體

【註：規格與價格由廠商提供，因時有異動，正確資訊請洽廠商】