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】
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