加入公雲自研處理器行列，GCP推出新世代高效能Arm執行個體

這7年來，全球三大公有雲相繼投入伺服器處理器的研發，最初是AWS在2018年底基於首款自行研發的處理器Graviton，推出執行個體服務A1，如今Graviton已發展到第四代；微軟2023年底宣布將自行研發Arm架構處理器Azure Cobalt 100，2024年10月正式推出基於這款處理器的執行個體服務；Google Cloud Platform（GCP）也在2024年4月宣布將自行研發Arm架構處理器Axion，10月底正式推出基於這款處理器的執行個體服務C4A，今年1月下半，他們宣布C4A的儲存裝置可搭配Google Cloud自行設計的固態硬碟Titanium SSD。

Google Cloud Axion處理器的研發，主要是建立在Arm Neoverse V2平臺而成，這套矽智財採用Armv9架構，鎖定最高等級運算效能的處理器設計需求。

而在用於執行個體服務時，Axion也將搭配Google Cloud發展的Titanium系統架構，基本上，這套系統包含多個專屬微控制器，並且具備分層存取、橫向擴展執行規模的卸載能力，可幫忙分攤網路與資安防護負擔，促使Axion保留更多效能因應用戶的工作負載，Titanium也能將儲存I/O處理卸載至Google Cloud的區塊儲存服務Hyperdisk，以便將儲存效能的高低與執行個體規模的大小脫鉤，便於彈性擴充，也能動態即時產生、馬上搭配使用。

關於效能表現，Google Cloud根據2024年3月底的內部測試資料表示，相較於當前雲端領域運算速度最快的一般用途Arm執行個體，採用Axion的執行個體領先幅度可達30％；對比當前世代的x86執行個體，採用Axion的執行個體的效能領先幅度可達50％，能源使用效率改善幅度為60％。

Google Cloud會在哪些服務採用Axion處理器？在4月發表時，該公司預告會用於Google Compute Engine（GCE）、Google Kubernetes Engine（GKE）、Dataproc、Dataflow、Batch等；BigTable、Spanner、BigQuery、 Blobstore、Pub/Sub、Google Earth Engine、YouTube影片廣告等服務，已經執行在Arm伺服器之上，未來計畫擴大服務規模而將很快採用Axion。

而在用戶工作負載的類型上，Google Cloud認為，Axion能為一般用途工作負載提供顯著的效能增長，可涵蓋多種IT系統，包含：網站與應用系統伺服器、容器化微服務、開放原始碼資料庫、採用記憶體內架構（in-memory）的快取系統、資料分析引擎、多媒體處理系統、純CPU的AI訓練與推論處理系統。

時至2024年10月底，Google Cloud首批採用Axion處理器的執行個體C4A正式上線，已在全球7個區域資料中心供應，包含：愛荷華州（us-central1）、北維吉尼亞州（us-east4）、南卡羅萊納州（us-east1）、比利時（europe-west1）、荷蘭（europe-west4）、法蘭克福（europe-west3）、新加坡（asia-southeast1）。

Google Cloud主打C4A提供哪些使用效益？比起其他雲端業者提供的Arm執行個體，C4A的性價比領先10％；若以現行世代的x86執行個體為基準，C4A的性價比增加65％，能源使用效率提升60％。

此時Arm也揭露C4A多項AI效能測試數據。以Llama 3.1 8B這個大型語言模型推論而言，針對提示處理與詞元生成的應用，比起現行的x86執行個體，可提供兩倍的效能。

若要在Google Cloud經營的多種雲端服務使用C4A，除了依先前規畫能在GCE、GKE、Batch、Dataproc選取，Dataflow搭配C4A的使用進入預覽階段，CloudSQL、AlloyDB等服務的C4A支援很快就會推出。至於預告將導入Axion的Google多種服務，也已經開始將Axion伺服器用於正式環境。

此時，Google Cloud也公布C4A執行個體的運算資源組態。例如，區分為3大配置：標準型、高記憶體型、高CPU型，每顆vCPU對應的記憶體容量，分別是4 GB、8 GB、2 GB，最大可搭配72顆vCPU與576 GB的DDR5記憶體。

關於網路的配置，C4A提供的標準（預設）頻寬為50 Gbps，最高可選擇搭配100 Gbps的Tier_1網路，支援高流量的應用系統；儲存的部分，可搭配Hyperdisk Balanced或Hyperdisk Extreme，最高可提供35萬IOPS與5 GB/s的吞吐量。

在11月中，Google Cloud在Medium部落格發布深入介紹Axion與C4A的文章，裡面揭露更多細部的技術規格與效能測試數據。客戶工程師Federico Iezzi重申Axion是建立在Arm Neoverse V2之上，當中採用ARM v9.0-A的64位元指令集架構，也提到快取子系統的組成：以整顆處理器而言，共享80MB的L3快取；以每顆核心而言，搭配2 MB專用L2快取、64 KB的L1指令快取（ICache）、64 KB的L1資料快取（DCache）。

系統記憶體方面，C4A搭配的記憶體速度是5600 MT/s，並導入統一記憶體存取（UMA）架構，提升記憶體存取效率。除此之外，C4A也和先前推出的C4一樣，開始支援效能監控單元（PMU），可提供更深層的效能洞察分析。

今年1月下半，Google Cloud率先在C4A增設自研固態硬碟Titanium SSD的本機儲存選項，最大可支援6 TiB容量。根據該公司的內部測試，在這樣的執行個體當中，可提供240萬IOPS的隨機讀取效能，以及10.4 GiB/s的讀取吞吐量；若對照前一代SSD，存取延遲可降低35％。而就目前Google Cloud可供應C4A的全球雲端區域資料中心而言，也增加1座：倫敦（europe-west2）。

產品資訊

Google Cloud C4A
●原廠：Google Cloud
●建議售價：c4a-standard-1，asia-southeast1（新加坡）區域預估每月費用為40.424376486美元
●採用處理器：Google Axion
●提供服務規模選擇與最大組態：
C4A standard（每顆CPU對應4GB記憶體）、C4A highcpu（每顆CPU對應2GB記憶體）、C4A highmem（每顆CPU對應8GB記憶體），
c4a-highmem-72-lssd，72顆虛擬處理器、576 GB記憶體、網路頻寬最高為50 Gbps，儲存搭配平衡Hyperdisk（每臺虛擬機器最多掛載32臺硬碟）

【註：規格與價格由廠商提供，因時有異動，正確資訊請洽廠商】