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HP wagt Vorstoß mit sparsamen ARM-Servern

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Project Redstone: Rack-Chassis für vier Sub-Chassis mit je bis zu 18 EnergyCards.

(Bild: HP)

HP, der weltweit mit Abstand führende Hersteller von Servern mit x86-Prozessoren, hat einen ersten Server mit ARM-Rechenkernen vorgestellt. Die HP Redstone Server Development Platform ist mit Systems-on-Chip (SoCs) der texanischen Firma Calxeda bestückt, die deutlich sparsamer arbeiten als die in Servern marktführenden Xeons von Intel. Unter dem Namen Project Moonshot will HP die Baureihe der sparsamen, extrem dicht gepackten Maschinen erweitern. Künftig sollen auch Intel-Atom-Prozessoren zum Einsatz kommen, wie sie etwa SeaMicro bereits verwendet, mittlerweile auch in x64-Versionen. Doch Intel zählt bislang nicht zu den Moonshot-Partnerfirmen, anders als etwa ARM, Calxeda, Canonical und Red Hat – und überraschenderweise auch AMD.

Das erste Moonshot-Produkt arbeitet mit Cortex-A9-Cores von ARM. Die Entwicklungsplattform soll 2012 in begrenzter Stückzahl an ausgewählte Kunden geliefert werden und (Software-)Entwicklern in sogenannte Discovery Labs zur Verfügung stehen. Die Redstone Server Development Platform vereint maximal 2880 Server beziehungsweise "Nodes" in einem einzigen 19-Zoll-Rack. Im Vergleich zu herkömmlichen Servern schrumpft das Gerätevolumen somit um 94 Prozent und die Kosten sinken um 63 Prozent, sagte HP-Vizepräsident Paul Santeler. Der Energieverbrauch könne bei bestimmten Anwendungen und Arbeitslasten um fast 90 Prozent sinken. Die Ersparnisse resultieren demnach aus dem Einsatz der energieeffizienten ARM-Architektur sowie der SoC-Integration von Komponenten wie Speicher- und Netzwerk-Controllern.

Calxeda – bis vor etwa einem Jahr hieß das 2008 gegründete Unternehmen SmoothStone – positioniert seine Chips speziell für Anwendungen wie Web-Server und Video-Streaming sowie für die Offline-Analysen großer Datensätze, die hochparallelisiert ablaufen können, wie Hadoop oder MapReduce. Je nach Anwendung sind aber Prozessoren mit höherer Single-Thread-Performance effizienter als sehr viele sparsamere, aber auch schwächere Rechenwerke (Wimpy Cores), wie ein Paper von Google-Experte Urs Hölzle erläutert (PDF-Datei).

Auf jeder EnergyCard sitzen vier ECX-1000 mit je vier Cortex-A9 MPCores und vier SATA-Ports

(Bild: Calxeda)

HP setzt die Quad-Node-Version der EnergyCard von Calxeda ein. Auf jeder sitzen vier "Nodes", also vier Systems-on-Chip des Typs EnergyCore ECX-1000 mit je vier Cortex-A9 MPCores. Die Rechenwerke laufen, ähnlich wie bei aktuellen Tablets, mit 1,1 bis maximal 1,4 GHz. Das SoC soll dabei unter Volllast 1,5 Watt Leistung aufnehmen. Es bindet bis zu 5 SATA-Geräte an, auf der EnergyCard sind aber nur je vier nutzbar: Drei in Form von SATA-Buchsen und eine über den Kontaktkamm der Karte. Jedes SoC nutzt maximal 4 GByte ECC-Speicher in Form eines speziellen DDR3(L)-SO-DIMMs – bei Standard-SO-DIMMs für Notebooks sind die zusätzlichen Kontakte für die ECC-Prüfbits nicht vorgesehen. In jedem SoC stecken auch drei 10-Gigabit-Ethernet-(10GbE-)MACs, weitere 10-GBit-XAUIs dienen der SoC-zu-SoC-Kommunikation.

Die Quad-Node EnergyCard macht insgesamt acht 10GbE-Ports nutzbar, also zwei pro Node. Jeder der vier "Server" soll inklusive RAM maximal 5 Watt Leistung schlucken, hinzu kommt noch der Bedarf der Festplatten. Für die gesamte Quad-Node-EnergyCard mit 16 ARM-Cores und 16 GByte RAM nennt Calxeda 25 Watt maximale Leistungsaufnahme. Die PCI-Express-Ports – jedes SoC bindet auch vier PCIe-2.0-Lanes an – liegen offenbar brach.

Das ARM-SoC ECX-1000 zielt mit 10GbE-MACs, SATA-II- und PCIe-2.0-Ports auf Server.

(Bild: Calxeda)

Die vier Kerne des ECX-1000 können zusammen 4 MByte L2-Cache nutzen und besitzen die SIMD-Erweiterung NEON, FPUs und TrustZone-Einheiten. In jedem SoC steckt ein Crossbar-Switch, der die Funktionseinheiten mit bis zu 80 GBit/s untereinander verbindet. Verzichtet man auf Festplatten, kann man beim HP Redstone bis zu achtzehn Quad-Node-EnergyCards in ein Sub-Chassis packen, also 72 Nodes. Vier Sub-Chasis, also 288 Server, passen so in ein 4-HE-Chassis, von dem wiederum 10 Stück in ein Rack passen – also bis zu 2880 Nodes mit zusammen über 11.000 ARM-Cores. Rund 10.000 Cores pro Rack, allerdings mit speziellem VLIW-Befehlssatz, verspricht Konkurrent Tilera. Zum Vergleich: SeaMicro bringt zurzeit 384 Dual-Core-Atoms in einem 10-HE-Chassis unter, also 1536 Nodes in einem Rack. Diese besitzen dann zusammen 3072 Cores und verarbeiten dank Hyper-Threading 6144 Threads quasi-parallel. Auch SeaMicro gönnt jeder CPU 4 GByte RAM, also 1 GByte pro Thread.

Ab ungefähr 2014 sollen laut ARM auch 64-Bit-taugliche ARMv8-SoCs auf dem Markt erscheinen, die beispielsweise Appliedmicro bei TSMC fertigen lassen will. Zu den Calxeda-Investoren gehören unter anderem Globalfoundries und Texas Instruments. Auch Marvell arbeitet an ARM-Server-SoCs.

Intel hat derweil schon angekündigt, künftig auch (Multi-Core-)Atom-Versionen speziell für Server liefern zu wollen; bisher beackert Intel den Markt der "Micro-Server" mit anderen Prozessoren. (ciw)