AWS در یک ماموریت برای پورت RAN To Arm and End x86 Monopoly | دانش مرکز داده

این مقاله در اصل در Light Reading منتشر شده است.

Ishwar Parulkar، فن‌شناس ارشد مخابراتی برای خدمات وب آمازون (AWS)، علاقه زیادی به صنعت x86 نمی‌بیند، شرکت‌های مخابراتی معماری تراشه اینتل برای مجازی‌سازی و باز کردن شبکه‌های خود از آن استفاده می‌کنند. او گفت: “آنها x86 را انتخاب نکرده اند زیرا این همان چیزی است که آنها می خواستند.” “آنها چاره ای نداشتند.”

امروزه هر سروری را در هر مرکز داده ای انتخاب کنید و به احتمال زیاد از یکی از پردازنده های همه منظوره (GPP) اینتل تغذیه می شود. تنها رقیب بزرگ AMD است، و همچنین از x86 استفاده می کند، معماری که ریشه آن را می توان به دوران محاسبات دهه 1970 جستجو کرد. بر اساس تحقیقات Counterpoint، سال گذشته، این دو سازنده تراشه بیش از 90 درصد از واحدهای پردازش مرکزی (CPU) در سرورهای ارسال شده به مراکز داده را در اختیار داشتند. شرکت‌های مخابراتی که مزایای استفاده از فن‌آوری‌های محاسباتی استاندارد در شبکه‌های خود را می‌سنجید، به طور موثر مجبور شده‌اند بین x86 و استفاده از کیت ساخته‌شده یکی را انتخاب کنند.

اما AWS یکی از چندین خارجی است که اکنون به تاج و تخت اینتل حمله می کنند و بزرگترین چکش را به همراه دارد. AWS در اوایل سال 2015 با خرید یک کسب و کار نیمه هادی به نام آزمایشگاه آناپورنا، به قیمت حدود 370 میلیون دلار، به یک سازنده تراشه تبدیل شد. این استارت‌آپ اسرائیلی دارای مجوز شرکت آرم، یک شرکت بریتانیایی بود که طراحی تراشه‌های آن در اکثر گوشی‌های هوشمند وجود دارد. بر اساس آنچه آناپورنا آغاز کرد، AWS به زودی تراشه مبتنی بر بازوی خود را تولید کرد. نام تجاری Graviton، نه گوشی‌های هوشمند، بلکه جایگزین پردازنده‌های x86 در مراکز داده وسیع آن است. بر اساس داده های Counterpoint، سال گذشته، سهم کوچک اما قابل توجه 3 درصدی از بازار را به خود اختصاص داد.

این به شرکت‌های مخابراتی یک جایگزین بالقوه برای x86 می‌دهد زیرا آنها فناوری‌های مرکز داده را در عملیات خود از جمله شبکه دسترسی رادیویی (RAN) وارد می‌کنند. آنچه که Arm را برتر می‌کند، از نظر پارولکار، بهره‌وری انرژی و هزینه‌های مرتبط با فناوری آن است. x86 اینتل یک معماری CISC است که مخفف آن مخفف مجموعه دستورات پیچیده محاسباتی است. Arm از مفهوم بعدی به نام RISC برای کاهش محاسبات مجموعه دستورالعمل استفاده می کند. تفاوت‌های فنی فراتر از حوصله این داستان است، اما RISC به دلیل گرسنگی کمتر به منابع ارزشمند است، در حالی که گفته می‌شود CISC قدرتمندتر است. اگر آنها بوکسور بودند، RISC همان شوگر ری لئونارد تند پا بود و CISC جورج فورمن مشت زن بزرگ.

با این حال، Parulkar در میان تعدادی از مدیران است که به نظر می‌رسد Arm را در بیشتر موارد در x86 یک پیشرفت می‌دانند، با نکات منفی کمی. پارولکار به Light Reading گفت که هسته های Arm، بلوک های سازنده یک پردازنده، کوچکتر از x86 هستند، اما مشتریان می توانند با گنجاندن تعداد بیشتری از آنها جبران کنند. او گفت: “برخی حجم کاری وجود دارد که x86 منطقی است و معماری مناسبی دارد.” “اما قطعا بخش بزرگی وجود دارد که Arm می تواند به همان خوبی یا حتی بهتر عمل کند و هزینه و مزایای انرژی را به شما بدهد.”

به گفته AWS، اینها قابل توجه هستند. NTT Docomo ژاپن قبلاً با NEC، یک فروشنده ژاپنی، برای اجرای بخشی از شبکه اصلی 5G خود بر روی پردازنده‌های Graviton در فضای ابری کار می‌کرد. پارولکار گفت که نتیجه کاهش 70 درصدی مصرف انرژی در مقایسه با x86 بود. او ادعا می کند که برای اکثر بارهای کاری، نسبت قیمت به عملکرد 40 درصد کمتر است. مورد استفاده از پردازنده های مبتنی بر Arm در RAN، که تا 70 درصد انرژی مصرف شده توسط شبکه مخابراتی را تشکیل می دهد، تا حد زیادی به کاهش هزینه های عملیاتی مربوط می شود.

RISC و پاداش

اما Arm و AWS در این بازار با موانعی به اندازه آناپورنا روبرو هستند. کوهستانی ترین فقدان یک اکوسیستم بسیار توسعه یافته برای پردازنده های مبتنی بر Arm است که سهم آنها از CPU های مرکز داده هنوز چند درصد است، از جمله Graviton. اگر آنها روی وسایل قدیمی کار نمی کنند، توسعه دهندگان بزرگ نرم افزار RAN مانند اریکسون x86 را در اولویت قرار داده اند. در همین حال، ساچین کتی، رئیس شبکه و گروه لبه اینتل، هنگامی که با Light Reading در کنگره جهانی موبایل (MWC) در اوایل سال جاری ملاقات کرد، گفت: در عین حال، CISC و RISC ناسازگار هستند.

یکی از بزرگترین کارهای AWS مقابله با این ناسازگاری است. پارولکار گفت: «انتقال نرم‌افزارهای موجود که برای اجرا بر روی x86 به Arm طراحی شده‌اند، چیزی است که باید روی آن کار کنیم و به‌طور فعال روی آن کار می‌کنیم. به عنوان بخشی از این تلاش، از Arm در توسعه کتابخانه‌هایی حمایت می‌کند که انتقال را آسان‌تر می‌کند. او گفت: “Arm به طور کلی تیمی دارد که به کتابخانه ها نگاه می کند تا به انتقال از پشته های مختلف کمک کند.” مدتی است که این کار را انجام می‌دهد، اما ما با آنها درگیر بوده‌ایم تا ببینیم چگونه می‌توانیم پشته RAN را فعال کنیم تا خیلی سریع به این معماری منتقل شود.

AWS فاقد FlexRAN است، طراحی مرجعی که توسط کدنویسان برای نوشتن تراشه‌های x86 اینتل استفاده می‌شود، اما ادعا می‌کند که سطح مشابهی از پشتیبانی را برای توسعه‌دهندگان نرم‌افزار مستقل (ISV) ارائه می‌کند. پارولکار گفت: «این بخشی از روند ما است. ما فقط به آن برچسب خاصی نداده‌ایم، اما در حال حاضر این کار را انجام می‌دهیم، زیرا با ISVها برای انتقال پشته کار می‌کنیم. ما همچنان به تنظیم و بهینه‌سازی پشته و زیرساخت زیربنایی در بالای Graviton ادامه می‌دهیم تا همه آن کار کند. “

در همین حال، یک ISV بزرگ قبلاً وزن قابل توجهی را پشت سر Arm انداخته است. نوکیا فنلاند با همکاری Marvell، یکی دیگر از دارندگان مجوز Arm، کارت شتاب دهنده ای را تبلیغ می کند که می تواند در یک سرور x86 برای تخلیه توابع باند پایه یا لایه 1، که سخت ترین بخش محاسباتی پشته RAN را تشکیل می دهد، قرار گیرد. همین کارت می‌تواند همراه با تراشه‌های Graviton نیز استفاده شود، چیزی که AWS و Nokia در MWC نشان دادند.

آشپزی کسب و کار

مشتری شاخص RAN برای AWS Dish Network است، شرکتی که اکنون میلیاردها دلار در راه اندازی یک شبکه سراسری ایالات متحده سرمایه گذاری می کند. با این حال، در حال حاضر، Dish نرم‌افزار خود را بر روی تراشه‌های x86 اجرا می‌کند که در امکانات AWS یا بر روی پلتفرم VMware در سایت‌های موبایل میزبانی می‌شوند. علاوه بر این، این نرم افزار به جای نوکیا، از Mavenir و سامسونگ می آید.

پارولکار گفت: «هنگامی که سخت افزار در میان باشد، صلاحیت ها نیز وجود دارد. “این فرآیند تا زمانی که بتواند در یک شبکه تجاری مستقر شود ادامه دارد.” امروزه به نظر می رسد AWS همچنان فاقد کیت مجهز به Graviton است که می تواند در سایت ها به عنوان یک واحد توزیع شده مستقر شود، جعبه ای که در آن پردازش لایه 1 انجام می شود. “برای RAN، شما به یک SKU فرم فاکتور کوچک نیاز دارید [stock-keeping unit]، چیزی است که ما روی آن کار می کنیم.”

با این حال، برخلاف اینتل، AWS در کار فروش تراشه‌ها نیست و تصور اینکه چنین شود، سخت است. تا به حال، پردازنده‌های Graviton آن در مراکز داده خود نصب شده‌اند و بارهای کاری غیر RAN را برای مشتریان متعدد میزبانی می‌کنند. یک SKU برای یک سایت مخابراتی آنها را به خارج از این محیط منتقل می کند، اما احتمالاً نه از Amazon EKS، پلت فرم Kubernetes آن برای مدیریت نرم افزارهای بومی ابری (کانتینرها).

آیا Parulkar تصور می کند که Graviton در کنار Red Hat، VMware یا Wind River، ارائه دهندگان اصلی ابزار Kubernetes برای ابرهای خصوصی استفاده شود؟ او گفت: «این همیشه ممکن است. “در حال حاضر، ما علاقه ای به آن ندیده ایم و به طور فعال آن را دنبال نمی کنیم. اما هیچ چیزی در فلسفه یا رویکرد یا اهداف ما وجود ندارد که ما را از انجام چنین کاری باز دارد.” او اشاره می کند که هر دو Red Hat و VMware می توانند پلتفرم های خود را روی AWS اجرا کنند و انجام می دهند.

پارولکار گفت: “ما نمی خواهیم مجموعه ای کامل از محصولات بسازیم.” “ما واقعاً می‌خواهیم بر درک حجم کاری RAN تمرکز کنیم و مشتریانی را انتخاب کنیم که در مورد این انتقال جدی هستند و پیشنهاد درستی را برای شروع ایجاد کنیم. با گذشت زمان، قطعاً آماده گسترش آن در ابعاد مختلف هستیم.”

کشتی بازو بیشتر

رقابت مبتنی بر بازو برای Graviton به آرامی برای شرکت‌های مخابراتی مشتاق به RAN مجازی و باز در حال ظهور است. Ampere Computing، یک استارت‌آپ با سرمایه اوراکل که در سال 2017 توسط رنه جیمز، رئیس سابق اینتل تأسیس شد، با سازنده سرور HPE روی یک محصول RAN کار می‌کند، اگرچه به نظر می‌رسد تا تجاری‌سازی فاصله زیادی دارد. گیتا رام، رئیس محاسبات مخابراتی HPE که اخیراً در مورد چالش‌های مختلف مورد بررسی قرار گرفت، به دشواری متقاعد کردن شرکت‌های نرم‌افزار برای پشتیبانی از Arm اشاره کرد. “سوالی که همیشه از اریکسون و نوکیا می‌پرسید این است: “چه چیزی برای من مفید است؟ چرا باید دو پایه کد را حفظ کنم؟”

همین هفته، انویدیا، عزیز بازار سهام که ارزش بازارش اخیراً به یک تریلیون دلار رسیده است، Grace Hopper، یک CPU مبتنی بر Arm ترکیب شده با یک واحد پردازش گرافیکی (GPU) مناسب، از جمله برای RAN (یا بیشتر) را تبلیغ کرده است. مدعیان اجرایی). به جای استفاده از کارت شتاب دهنده برای لایه 1، همانطور که نوکیا انجام می دهد، این به GPU متکی است. این می تواند اپراتورهایی مانند Rakuten Mobile ژاپن را هیجان زده کند، رئیس آن طارق امین معتقد است که کارت های شتاب دهنده هزینه و پیچیدگی بیشتری را اضافه می کنند. قبل از معرفی انویدیا، تنها اینتل یک شتاب دهنده کاملاً یکپارچه ارائه می‌کرد، و واضح است که با x86 عرضه می‌شود.

AWS قصد دارد از Hopper، بخش GPU آخرین پیشنهاد انویدیا استفاده کند، اما Parulkar در مورد مناسب بودن آن به عنوان یک شتاب دهنده لایه 1 متقاعد نشده است. او گفت: «آنها چیپس های بسیار تشنه قدرت هستند. اگر می‌خواهید عملکرد قیمت و بهره‌وری انرژی را برآورده کنید، بازو هنوز در ذهن من بهترین گزینه است. او خاطرنشان می کند که کارت شتاب نوکیا بر اساس سیلیکون سفارشی سازی شده است که از طرح های بازویی استفاده می کند.

یک موضوع واضح در حال حاضر، پیشرفت اخیر Arm به قلمرو مرکز داده ای است که قبلاً برای ورود به آن تلاش می کرد. اما علیرغم تمامی فعالیت‌های دارای مجوزهای مختلف Arm، اینتل همچنان نیروی بزرگ در آن بازار و حتی بزرگ‌تر در بخش RAN باز نوپا باقی می‌ماند. بدون پیشرفت تجاری واقعی توسط AWS و دیگران، می تواند x86 یا هیچ باشد.