Анонсированный на днях Arm-процессор Graviton3, создававшийся специально для нужд Amazon и AWS, неожиданно оказался по ряду параметров на голову выше ещё даже не вышедших EPYC и Xeon следующего поколения. И это не самый хороший сигнал для AMD, Intel, Qualcomm и прочих производителей.

Amazon Graviton3. Фото: Ian Colle

Graviton3 — первый массовый (самой Amazon и рядом избранных клиентов он используется уже не один месяц) серверный процессор с поддержкой DDR5 и PCIe 5.0. CPU выполнен по 5-нм техпроцессу TSMC и содержит примерно 55 млрд транзисторов. Для удешевления он использует BGA-корпусировку и чиплетную компоновку из семи отдельных кристаллов — два PCIe-контроллера и четыре двухканальных контроллера DDR5 вынесены за пределы собственно CPU.

Узел EC2 C7g. Здесь и ниже изображения Amazon AWS

Более того, их упаковка использует передовые решения с каналами длиной менее 55 мкм, что вдвое меньше, чем у других серверных CPU. Уменьшение длины проводников положительно сказывается на энергоэффективности, которая очень важна для любого гиперскейлера. Этим же объясняется и относительно небольшое по современным меркам число ядер (всего 64) и их частота (2,6 ГГц). Всё это позволило добиться энергопотребления примерно в 100 Вт.

Есть и ещё один важный плюс в сохранении числа ядер — переход на DDR5-4800 позволил не только достичь пиковой суммарной пропускной способности памяти в 300 Гбайт/с на чип, но и повысить реальную скорость работы с памятью каждого vCPU (фактически ядра) в полтора раза по сравнению с прошлым поколением. Та же ситуация и с PCIe 5.0 — для достижения той же пропускной способности, что ранее, нужно вдвое меньше линий.

Для удешевления используются готовые IP-блоки сторонних компаний и, судя по всему, ядра тоже несильно отличаются от референсов Arm. А вот какие именно, узнаем не сразу, поскольку Amazon явно не указала, будут ли это Neoverse V1 (Zeus) или N2 (Perseus). Вероятно, это всё же V1 (ARMv8.5-A), поскольку по описанию Graviton3 похожи именно на эту архитектуру. Новые ядра стали значительно «шире» прежних — они забирают 8 инструкций, декодируют от 5 до 8 из них и отправляют на исполнение сразу 15 инструкций. Соответственно и число исполнительных блоков по сравнению с Neoverse-N1 (Graviton2) практически удвоилось.

Кроме того, они обзавелись поддержкой 256-бит векторных инструкций SVE, что повысило не только скорость выполнения «классических» FP-операций (например, для задач медиакодирования и шифрования), но и благодаря поддержке bfloat16 позволило утверждать Amazon, что новые чипы годятся и для инференса. Среди упомянутых ранее мер защиты есть, например, принудительное шифрование оперативной памяти, изолированные кеши для каждого vCPU (ядра), аппаратная защита стека.

В подписи второго столбца явная опечатка

В целом, средний прирост производительности Graviton3 по сравнению с Graviton2 составил 25 %, но в некоторых задачах он достигает 60 %. И всё это при сохранении того же уровня энергопотребления и тепловыделения. Всё это позволило уместить в одном 1U-узле с воздушным охлаждением сразу три процессора Graviton3. И они разительно отличаются от грядущих 128-ядерных процессоров Altra Max и EPYC Bergamo, которые Ampere и AMD позиционируют как решения для гиперскейлеров. Зато в чём-то похожи на Yitian 710 от Alibaba Cloud.

Но CPU — это лишь часть платформы, фундамент для которой несколько лет назад заложило появление чипов Nitro. Их сейчас стоило бы назвать DPU/IPU, хотя на момент их появления такого понятия, можно сказать, и не было. Nitro берёт на себя все задачи по обслуживанию гипервизора, обеспечению безопасности, работе с хранилищем и сетью и т.д., высвобождая, с одной стороны, все ресурсы CPU, памяти и SSD для обработки задачи клиента, а с другой — позволяя практически полностью дезагрегировать всю инфраструктуру.

Узел с Nitro SSD

Впрочем, Amazon пошла ещё дальше — теперь она самостоятельно закупает NAND-чипы и производит SSD, тоже под управлением Nitro. То есть у компании под контролем практически полный стек современных аппаратных решений: CPU, DPU, SSD, ИИ-ускорители для обучения (Trainium) и инференса (Inferentia). Она активно переносит на него собственные сервисы и предлагает их клиентам. И именно это и должно обеспокоить крупных вендоров, поскольку их решения вряд ли позволят добиться такого же уровня TCO, а гиперскейлеров, желающих перейти на аналогичную модель, немало.

UPD 06.12.21: презентация новых процессоров стала доступна публично, поэтому в материал добавлены некоторые иллюстрации, а в галерее ниже приведены результаты тестов производительности.

За прошедшие 10 лет облачный провайдер AWS потратила $35 млрд на строительство инфраструктуры на севере штата Вирджиния (США). Строительство такого масштаба оказало важное влияние на региональную экономику. Обычно гиперскейлеры не делятся детальными сведениями о своих затратах на ЦОД, но в данном случае речь идёт об отчёте, который призван показать, как сотрудничество местных органов власти и индустрии дата-центров может положительно влиять на возможности развития региона.

Сегодня Amazon относится к числу техногигантов, способных играть ведущие роли при создании облачных систем. На северо-востоке штата сейчас находится более 50 дата-центров, формирующих крупнейшее в мире облачное пространство. При этом кластер в Северной Вирджинии — это только часть инфраструктуры AWS, включающей шесть облачных регионов на территории США и 25 по всему миру. Однако именно регион US-East исторически является наиболее важным и крупным для AWS, поскольку здесь развёрнуто сразу шесть зон доступности (AZ).

Провайдеры облачных сервисов сыграли важную роль для развития финансовых систем всего мира в период пандемии. В то же время и заработок AWS в 2020 году составил $45 млрд — больше, чем у многих подразделений Amazon, связанных с торговлей. Деятельность Amazon в штате позволяет акцентировать внимание на двух фактах — по данным компании, создание облачных кластеров несёт большие преимущества для локальных экономик, но вместе с тем требует финансирования в объёмах, доступных лишь немногим компаниям.

datacenterfrontier.com

Расширение проекта Amazon в Северной Вирджинии потребовало закупки местных земель, строительства большего числа дата-центров — это позволяет с запасом обеспечить корпоративный спрос на облачные решения. Прямым следствием становится появление рабочих мест среди местных жителей и рост затрат на местах на обслуживание инфраструктуры, обеспечение безопасности, а также рост поступлений налогов в местные бюджеты:

• В 2020 году AWS заплатила более $220 млн налогов на собственность за дата-центры, расположенные в нескольких округах Северной Вирджинии. На долю компании приходится порядка 20 % всех налоговых отчислений на собственность, полученных этими округами в 2020 фискальном году. Правда, следует учитывать и то, что округа исторически предоставляли налоговые льготы;
• В 2020 году инвестиции AWS в строительство здесь новых мощностей и расширение и поддержку прежних позволили сохранить тысяч штатных рабочих мест и ещё больше в связанных отраслях;
• К 2023 году Amazon планирует построить в Вирджинии 15 новых «зелёных» солнечных ферм общей мощностью 1,43 ГВт.

Инвестиции объёмом $35 млрд в Вирджинии — самые масштабные для одного штата. Такие большие расходы соответствуют масштабным потребностям в затратах, необходимых для создания соответствующей инфраструктуры — конкурирующие компании вроде Google, Microsoft и Facebook✴ обычно тратят на строительство каждого облачного кампуса от $600 млн до $4 млрд. Тем не менее, в последнее время капитальные вложения всей индустрии выросли почти на треть.

Компания Amazon анонсировала AWS Snowcone, нового представителя семейства устройств AWS Snow, предназначенных для периферийных вычислений, хранения и передачи данных из удалённых сред или мест, где отсутствует подключение к сети. Snowcone весит всего 2,1 кг и имеет габариты 227 × 148,6 × 82,65 мм.

Мини-облако поддерживает запуск малых инстансов Amazon EC2:

• snc1.micro (1 vCPU, 1 Гбайт RAM);
• snc1.small (1 vCPU, 2 Гбайт RAM);
• snc1.medium (2 vCPU, 4 Гбайт RAM).

Внутри у него неназванный x86-процессор c минимум двумя ядрами и 4 Гбайт оперативной памяти. Также у устройства имеется хранилище ёмкостью 8 Тбайт. AWS Snowcone можно подключать как к проводным, так и беспроводным сетям — у него есть два порта 1/10GbE и адаптер Wi-Fi 802.11a/b/g/n/ac. Питается устройство от порта USB Type-C (мин. 61 Вт), возможно подключение внешнего аккумулятора.

Устройство защищено от внешнего воздействия согласно стандарту IP65. Диапазон рабочих температур: 0°...38° C. Максимальный расчётный срок службы составляет 4 года.

Перед отправкой клиенту Amazon загрузит в устройство желаемый образ AMI, в том числе с IoT Greengrass. Для обмена данными с внешним миром используется NFSv4. Устройство можно использовать с существующими локальными серверами и файловыми приложениями для чтения и записи данных. Как и в случае других решений семейства Snow, Snowcone с загруженными клиентом данными можно отправить назад в Amazon, чтобы они были перемещены в S3-хранилище в выбранном клиентом облачном регионе.

В настоящий момент AWS Snowcone можно арендовать лишь в США: $60 за заказ + $6 за каждый день использования. В дальнейшем AWS будет предлагать эту услугу в других регионах.