Los diseñadores de SoCs con arquitecturas ARM llevan ya algunos años pregonando la llegada de sus chips al mundo de los servidores de bajo consumo. Sin embargo, y para tranquilidad de Intel, esa presunta llegada todavía no logró concretarse con claridad. Aunque la empresa Cavium, con ayuda de algunos renombrados partners, está buscando crear oportunidades reales de negocio que planteen una alternativa a los afianzados Xeon.
Intel escuchó atentamente las necesidades de sus clientes con centros de datos de híper escala, tras lo cual diseñó, fabricó y distribuyó sus chips SoC Xeon para servidores de bajo consumo y alta densidad. Mientras tanto, los productos con arquitecturas ARM destinados al mismo mercado creaban un escenario algo caótico: productos discontinuados, productos anunciados que no aparecían disponibles comercialmente, o productos que simplemente no cumplían con la expectativas. Este último caso fue el de chips como X Gene, de Applied Micro, o el proyecto Vulcan de Broadcomm.
En cambio, con sus SoCs Broadwell, Intel presentó una propuesta que establecía un nuevo estándar en materia de performance por watt y a esto le sumaba abundante funcionalidad de E/S integrada. El mercado reaccionó favorablemente, con el caso de éxito de Facebook y sus web farms basadas en Broadwell como testigo de tal reacción. En contraste, los SoCs de arquitecturas ARM de 64 bits sólo conseguían cosechar algún éxito en el mundo de los servidores de almacenamiento de rango bajo. Para afianzar su éxito, Intel subió la apuesta y expandió su familia Xeon D con modelos de mayor performance, dotados de 12 y de 16 núcleos.
ARM NO SE RINDE
Emulando a la diminuta aldea de Asterix que enfrentaba al omnipresente imperio romano, una pequeña y poco conocida empresa, denominada Cavium, presentó un SoC ARM para servidores con más ambiciones que simplemente competir con chips Atom de generaciones pasadas.
El SoC ThunderX de Cavium está disponible desde hace tiempo, pero inicialmente no contaba con el entorno necesario para conformar un servidor plenamente funcional. Los ingenieros y el equipo de QA de Cavium estuvieron muy ocupados hasta que la empresa pudo finalmente entregar un producto capaz de correr software de servidor en un entorno de producción.
Incluso para quienes tienen amplia experiencia en entornos de IT empresariales, Cavium es un nombre poco conocido. La empresa, definida como diseñadora de soluciones SoC para redes, seguridad, almacenamiento y video, cuenta entre sus clientes a nombres tales como Cisco, IBM y Qualcomm. A pesar de su reducida magnitud (sus ingresos representan alrededor de la décima parte de los de AMD), invierte con decisión en su proyecto ARMv8 ThunderX.
Cavium cuenta con experiencia en el diseño de chips multi-núcleo, habiendo creado en el pasado procesadores de red como el Octeon III CN78xx, el cual cuenta con 48 núcleos. Claro que manejar aplicaciones de servidor es una tarea muy diferente que realizar procesamiento de red, pero Cavium se ha constituido en el primer vendor en entregar un chip ARMv8 para servidores (el ThunderX) con nada menos que 48 núcleos.
Para mantener acotados los esfuerzos de diseño, Cavium basó el ThunderX en el plano de Octeon III CN78xx. El principal inconveniente de esto es que la performance de software de único sub-proceso (single-threaded) es relativamente baja. Pero por el otro lado, el ThunderX es el primer SoC ARM cuyas cifras de rendimiento se sitúan en un rango próximo a los mejores Xeon D, e incluso Xeon E5 de rango medio, en lugar de limitarse a competir con el Atom C2000. En resumen, ThunderX es el SoC ARMv8 más ambicioso que ha llegado a una línea de producción.
LAS PLATAFORMAS
Gigabyte decidió tomar de la mano a Cavium y así juntas ofrecer servidores rackeables impulsados enteramente por tecnología ARM. Recientemente, el fabricante de motherboards anunció cerca de una docena de plataformas de servidor impulsadas por los chips ThunderX con hasta 48 núcleos corriendo a velocidades de hasta 2 GHz. Cada unidad es capaz de albergar hasta 1 TB de RAM DDR4 a 2,133 GHz. “Gigabyte ha desarrollado y se encuentra distribuyendo una amplia gama de productos ThunderX para servidores a sus clientes en EE.UU., Europa y Asia”, comentó Alex Liu, líder de marketing de producto en Gigabyte. “Estamos viendo una fuerte demanda para estas plataformas basadas en ARM, especialmente por parte de proveedores de servicios de nube”.
Asus, por su parte, anunció el año pasado sus productos basados en ThunderX. La empresa asegura que estos productos superan en performance a los servidores convencionales de doble socket en entornos de nube y HPC (high-performance computing). “Asus posee una larga, confiable y orgullosa tradición en el campo de los servidores”, dijo Robert Chin, gerente general de la unidad de negocios de servidores en Asus. “Estamos honrados de asociarnos con Cavium para ofrecer a nuestros clientes sistemas ARM ThunderX optimizados para brindar una performance inigualable y la mayor eficiencia energética”.
LA HOJA DE RUTA
Durante la edición de este año de Computex Taipei, Cavium anunció sus planes para lanzar ThunderX2, la siguiente generación de su familia ThunderX de SoCs ARM.
La nueva generación de los SoCs de Cavium se fabricará mediante la tecnología FinFET de 14nm de GlobalFoundries, y subirá la cuenta de núcleos a nada menos que 54. Además ofrecerá soporte para una mayor cantidad de memoria y mejorará sus capacidades de E/S. Con esto, seguramente logrará llamar la atención de Intel, a pesar de que Gopal Hegde, vicepresidente y gerente general del Data Center Processor Group de Cavium, aseguró que “nadie quiere hacer enojar al gorila de 800 kilos; nosotros tampoco”, refiriéndose al mayor fabricante mundial de microprocesadores.
Sin embargo, si la segunda generación de ThunderX cumple con sus promesas de ahorro de costos y mayor performance, inevitablemente deberá enfrentarse al gran gorila en varios frentes; el segmento HPC es uno de estos frentes, si bien los anuncios de Cavium hicieron mayor referencia a los centros de datos empresariales y de nube.
La disponibilidad de ThunderX2 está todavía lejos, previéndose su lanzamiento para el primer o segundo trimestre de 2017. Tal vez valga la pena esperar, teniendo en cuenta que Cavium promete una mejora de performance de entre dos y tres veces con respecto a la primera generación de ThunderX, junto con características de administración de energía sustancialmente mejoradas, pleno soporte de ejecución fuera de orden por socket y una duplicación del tamaño de caché.
“El Cavium ThunderX2 expandirá la oportunidad de mercado para tecnologías de servidores basadas en ARM, al satisfacer los exigentes requerimientos de aplicaciones y cargas de trabajo para cómputo, almacenamiento, networking y seguridad”, señaló el CEO de ARM, Simon Segars. “ThunderX2 demuestra la capacidad de Cavium para brindar una combinación de innovación y ejecución de ingeniería, y la nueva familia de productos incrementa el interés por implementaciones de servidores basadas en procesadores ARM en centros de datos de gran escala y en entornos de usuarios finales”. “Creemos que el ecosistema está bien desarrollado”, comentó Hegde. Con la mayoría de las piezas en su lugar y con la disponibilidad de chips por parte de una creciente cantidad de fuentes (no sólo Cavium) será interesante ver cómo evoluciona el mercado al existir una real amenaza para la hegemonía de Intel.
EL ABANICO DE THUNDERX2
Los planes de Cavium prevén ofrecer a ThunderX2 en cuatro diferentes “sabores”:
Cómputo: la familia ThunderX2_CP estará optimizada para cargas de trabajo en cómputo de nube, como por ejemplo nubes privadas y públicas, servicios web, caching web, búsqueda web, además de cargas de trabajo HPC comerciales, tales como dinámica de fluidos computacionales (CFD) y modelización de reservorios. Esta familia soportará múltiples interfaces de red, de entre 10 y 100 GbE, junto con interfaces PCIe Gen3. También incluirá aceleradores para virtualización y descarga vSwitch.
Almacenamiento: la serie ThunderX2_ST estará optimizada para Big Data, almacenamiento de nube, bases de datos masivamente paralelas (MPP) y cargas de trabajo de warehousing. A las interfaces que soporta la familia ThunderX2_CP, esta serie le suma aceleradores para protección de datos, integridad/seguridad y movimiento eficiente de datos de usuario a usuario.
Seguridad: los ThunderX2_SC estarán optimizados para seguridad de front-end web, appliances de seguridad y cargas de trabajo de tipo nube RAN. Sus aceleradores de hardware incorporados incluirán a la tecnología de seguridad NITROX, exclusiva de Cavium, de quinta generación, con aceleración para IPSec, RSA y SSL.
Networking: por último, la familia ThunderX2_NT estará optimizada para servidores de medios, aplicaciones embebidas scale-out y cargas de trabajo de tipo NFV. Incluirá aceleradores de hardware de tipo OCTEON optimizados para manejo de paquetes de datos de red.
Cavium tiende a evitar comparaciones directas con los productos tope de línea de Intel, en parte por que apunta a aplicaciones empresariales más sensibles al costo que van desde workflows estándar hasta los dominios de HPC. Sin embargo, la empresa publicó algunos resultados de benchmarks específicos, comparando su ThunderX de 48 núcleos con un Xeon E5 con 12 núcleos e HyperThreading, mostrando la superioridad de su chip en cargas de trabajo específicas de aplicaciones de nube.
Usando la tecnología FinFET de 14nm de GlobalFoundries, Cavium asegura que podrá alcanzar frecuencias de hasta 2,6 ó 3.0 GHz con ThunderX2, además de sumarle numerosas mejoras a la microarquitectura. Esto debería resultar en una duplicación del rendimiento por núcleo. Si ThunderX2 puede ofrecer una performance en cargas de trabajo single-threaded semejante a la de lo los Intel Xeon D de menor rango, este chip podría abrirse camino hacia segmentos de mercado que aún no ha incursionado. El año que viene se conocerá la realidad sobre este chip, pero una cosa es cierta: Cavium demostró que puede entregar al mercado SoCs ARM para servidores que cumplen con sus promesas.
