近几年来,想透过基于64位元ARMv8架构的系统单晶片(SoC),一举进军伺服器领域的厂商越来越多,目前,市面上可以看到AMD、Applied Micro、Cavium、Calxeda、Marvell、Nvidia、Samsung、Qualcomm,这几家公司动作频频,积极开发运算晶片,以满足新兴的微型伺服器应用。今年台北电脑展期间,ARM伺服器的发展动态自然也是全球瞩目的焦点之一,其中Cavium动作最快,在2014台北国际电脑展第一天,抢先发布了ThunderX系列伺服器级处理器,这系列采用64位元、ARMv8处理器架构的产品,能与ARMv8及ARM的伺服器基础系统架构(SBSA)标准完全相容,定位上主要是针对大型资料中心及云端环境基础架构的伺服器设备。
此一系列处理器预计在2015年上半年开始量产。支援的应用软体方面,目前有Ubuntu、Fedora、openSUSE与MontaVista等版本的Linux作业系统,以及KVM与Xen这两种虚拟化平台。
最高可提供48核心,并支援2路伺服器的组态
ThunderX系列将会采用28奈米制程,晶片封装尺寸为53公厘×53公厘,每颗处理器最多内建48核心,时脉最高达2.5GHz,内建的快取记忆体包括:容量为78K的I-Cache、32K的D-Cache,以及16MB L2 cache。它们也整合了数以百计的硬体加速器,都是特别针对提升安全、储存、网路和虚拟化应用所设计的。同时,这系列处理器率先支援双插槽(2个处理器)应用模式,是首款能够让双插槽快取做到完全一致的ARM架构SoC处理器──当中利用了Cavium所开发的一致性处理器互连技术(Coherent Processor Interconnect,CCPI)。在记忆体的运用上,ThunderX系列处理器本身最多可内建4个72位元的记忆体控制器,并且支援目前通用的DDR3规格与新一代的DDR4规格,而且最大能够存取到高达1TB的容量(在双插槽架构下),并以高达2400MHz时脉运作。而ThunderX系列处理器所整合的I/O频宽容量,可达到数百Gbps之大。它也支援以2D和3D的组态,来建置出几千个运算节点经由标准Ethernet Fabric互连的高速网路环境,而且当中可针对虚拟化的网路使用Fabric监控机制,以及透过自动感知与强制政策施行来做到服务等级协议的要求。在应用上,ThunderX系列处理器还可支援系统全面虚拟化,当中使用了Cavium开发的virtSOC技术,可让虚拟化环境从虚拟机器到I/O之间的延迟降低。
基于不同的用途,ThunderX目前分成4种主要系列,分别是:ThunderX_CP、ThunderX_ST、Thunder_SC、Thunder_NT。
其中的ThunderX_CP,是针对网站伺服器、内容提供、网页快取、搜寻及社群媒体等类型工作负载,提供最佳化,可支援2路组态、多个10或40GbE的网路连线,以及记忆体大频宽。ThunderX_ST则是适合大资料应用与各种储存相关工作负载,规格和ThunderX_CP类似,差别在于具有多个SATA3控制器、PCIe 3.0连接埠,以及可延展的Farbric网路──因应东西向与南北向的网路连线。这系列处理器能因应Hadoop、区块和物件储存、分散式档案储存、以及热∕暖∕冷储存。这系列处理器还包含了硬体加速器,能提升资料的保护∕完整性∕安全性、资料搬移效率(RDMA over Converged Ethernet,RoCE),以及储存压缩的能力。Thunder_SC主要针对的是,防护网站前端的应用、资安设备,以及Cloud-RAN(Cloud of Radio Access Network)类型的工作负载,可支援的规格和ThunderX_CP类似,而当中包含的硬体加速器,主要采用了Cavium开发的第四代NITROX和TurboDPI技术,可藉此加速IPSec、SSL、防毒、防恶意程式、防火墙和深层封包检测(DPI)的处理。而Thunder_NT的定位上,适合多媒体伺服器、横向扩展的嵌入式应用系统与网路功能虚拟化(NFV)等类型的工作负载,规格和ThunderX_CP类似,可支援10/40/100GbE网路连接能力,以及具有丰富功能的可延展Farbric网路──像是频宽提供、QoS、流量塑型、通道终止(tunnel termination),当中包含了硬体加速器,可提升大量封包吞吐的处理、网路虚拟化和资料监控等用途。 在台北国际电脑展现场,Cavium也展示了ThunderX系列处理器相关的伺服器与主机板──伺服器是由技嘉科技所推出,而其他陈列的主机板都还只是样品。