2017年11月上旬，高通数据中心技术（QDT）完成了其新的发明-基于10纳米技术的处理器-Centriq 2400的工作。根据这项创新的创造者，该行业的未来还在等待什么？ 获取服务器的好处是什么？为什么Centriq 2400如此独特？ 阅读有关此内容的更多信息。
11月8日，QDT的新闻发布会在加利福尼亚州圣何塞举行，正式宣布了新处理器的交付日期。 高级副总裁兼首席执行官Anand Chandrasekher说：
今天的演讲是一项重要的成就，也是系统超过4年孜孜以求的设计，开发和支持的结晶...我们创造了世界上最先进的服务器处理器，该处理器提供了高性能和高能效水平，使我们的客户能够显着降低成本。
除了对其产品毫无保留的自豪感外，公司代表毫不害羞地宣称自己的Centriq 2400处理器显着优于竞争产品，例如Intel Xeon Platinum8180。根据他们的计算，每花费1美元（处理器的成本为1995美元），用户将获得性能提升。 4次 而当以1瓦特的功率重新计算性能时，则可提高45％。 但是，大胆的声明是，对新产品感兴趣的各个公司的许多代表非常高兴听到他们的声音。
Qualcomm Centriq 2400技术规格
CPU架构- 最多48个64位内核，峰值频率为2.6 GHz；
- Armv8兼容性
- 仅AArch64；
- Armv8 FP / SIMD；
- 扩展CRC和Armv8加密;
CPU快取：- 指令（指令）L1的64 Kb高速缓存和单周期缓存L0的24 Kb；
- 32 Kb L1数据缓存；
- 每2个内核512 KB的总L2缓存；
- 60 MB共享三级缓存；
- 过滤处理器间请求L2；
- 服务质量
其中，L（L1，L2，L3，L0）是电平，即 L0为零电平。技术：内存带宽：- 6个通道用于连接DDR4内存模块；
- 每个连接最高2667 MT / s;
- 128 GB / s-最大总带宽；
- 内置带宽压缩
内存容量：内存类型：- 具有8位ECC的64位DDR4连接;
- RDIMM和LRDIMM;
支持的接口：- 通用输入输出
- I²C；
- SPI
- 8频段SATA Gen 3;
- 32个PCIe Gen3，能够连接多达6个PCIe控制器；
除了上述特性外，值得注意的是，该处理器每个芯片上还有180亿个晶体管。 并且其所有内核均通过双向环形总线连接。 在最大负载下，Centriq 2400仅消耗120瓦。
新处理器的主要重点仍然是云解决方案。 根据公司代表的说法，Centriq 2400将使您能够创建具有高性能，高效率和可扩展性的服务器系统。
这肯定会吸引许多公司，因为云技术几乎是其活动的基础。 出席的演讲者包括：阿里巴巴，LinkedIn，Cloudflare，American Megatrends Inc.，Arm，Cadence Design Systems，Canonical，Chelsio Communications，Excelero，Hewlett Packard Enterprise，Illumina，MariaDB，Mellanox，Microsoft Azure，MongoDB，Netronome，Packet，Red Hat， ScyllaDB，6WIND，三星，Solarflare，Smartcore，SUSE，Synopsys，Uber，Xilinx。 该列表令人印象深刻，这表明对该产品的关注度有所提高。
目前，Qualcomm Centriq 2400处理器的普及率和普及率都只有增长。 自然，这将导致QDT竞争对手出现一些新的，类似的或什至更具生产力的产品。
但是，并非所有人都盲目地相信新产品的酷感。 如果那些相信对多个处理器进行测试和比较分析的人可以看到比Centriq 2400启动器更多的指示性结果。
Cloudflare对以下三个平台进行了比较分析：Grantley（Intel），Purley（Intel）和Centriq（Qualcomm）。
下面将提供这种分析的图表以及其作者
弗拉德·克拉斯诺夫 （
Vlad Krasnov）的结论。 （
此分析的原始内容在Cloudflare的博客上 ）
公钥密码术
公钥加密是ALU（算术逻辑设备）的最纯粹的性能。 有趣但不奇怪的是，在一个基本基准中，Broadwell内核比Skylake快，而两者都比Falkor快。 这是因为Broadwell的工作频率更高，尽管就架构而言，它并不逊于Skylake。
福尔考在这项测试中不如其他人。 首先，turbo模式是在一项基本基准测试中开启的，这意味着Intel处理器的工作频率更高。 此外，英特尔在Broadwell推出了两个特殊指令以加速大批量处理：ADCX和ADOX。 它们每个周期执行两次独立的带进位加法运算，而ARM只能执行一次。 同样，ARMv8指令集没有用于执行64位乘法的单个命令；而是使用一对MUL和UMULH指令。
但是，在SoC级别，Falkor胜出。 就RSA2048而言，它比Skylake稍慢，这仅是因为RSA2048没有针对ARM的优化实现。 ECDSA的性能高得离谱。 单个Centriq芯片可以使用ECDSA满足世界上几乎所有公司的需求。
令人惊奇的是，尽管Skylake在测试中损失了一个内核，并且仅比Broadwell多出20％的内核，但它却超过了Broadwell 30％。 这可以通过更有效的Turbo模式和改进的超线程来解释。
对称密码学
对称加密中英特尔内核的性能非常出色。
AES-GCM使用特殊硬件指令的组合来加速AES和CLMUL。 英特尔于2010年首次采用Westmere处理器引入了这些指令，并且每一代都提高了性能。 ARM最近推出了一组类似的指令，并将其64位指令集作为可选的补充。 幸运的是，我认识的每个设备供应商都已实施了它们。 高通很有可能在后代提高密码指令的性能。
ChaCha20-Poly1305是一种更通用的算法，其设计方式是为了更好地利用宽SIMD模块。 高通公司只有128位NEON SIMD，Broadwell有256位AVX2，而Skylake有512位AVX-512。 这就解释了为什么Skylake在以单个核心评估工作时仍然领先于如此优势。 同时，在所有内核的测试中，Skylake与其他内核的差距得以缩小，因为在执行AVX-512工作负载时，Skylake可以降低时钟频率。 在所有内核上运行AVX-512时，基本频率降低到1.4 GHz。 如果混合使用AVX-512和其他代码，请记住这一点。
关于对称密码学的结论是，即使Skylake处于领先地位，Broadwell和Falkor仍显示出非常好的结果，在实际情况下具有相当高的性能，因为事实是，RSA消耗的处理器时间比其他所有加密算法的总和还多。 。
压缩（压缩）
我想做的下一个测试是压缩。 有两个原因。 首先，这是一个重要的工作负载，因为压缩效果越好，功能差距越小，并且可以更快地将内容交付给客户端。 其次，这是一个非常苛刻的高频分支预测错误工作量。
显然，第一个测试将是流行的zlib库。 在Cloudflare，我们使用针对英特尔64位处理器进行了优化的库的改进版本，尽管该库主要是用C语言编写的，但它使用了某些特定于英特尔的内置功能。 将此优化版本与原始zlib进行比较将是不公平的。 但是不用担心，我花了些力气，我使用NEON和CRC32属性对库进行了修改，使其可以在ARMv8架构上运行。 而且，对于某些文件，其速度是原始速度的2倍。
第二项测试是使用C语言编写的新brotli库，该库允许在所有平台上使用相同的条件。
所有测试均在内存中的HTML blog.cloudflare.com上进行，类似于NGINX执行流压缩的方式。 除非HTML文件的特定版本为29329字节，否则这是一个很好的指示，因为它对应于我们压缩的大多数文件的大小。 并行压缩测试是同时对多个文件进行并行压缩，单次压缩是将一个文件压缩为多个流，类似于NGINX的工作方式。
gzip
在单核级别使用gzip，Skylake无疑会获胜。 Skylake的频率比Broadwell的频率低，这得益于较低的分支预测错误风险。 Falkor核心并不落后。 在系统级别，Falkor在具有更多内核的情况下性能要好得多。 请注意，gzip如何在多个内核之间很好地扩展。
布罗特利将brotli放在一个核心上，情况与前一个类似。 Skylake是最快的，但Falkor紧随其后。 在标准9上，Falkor甚至更快。 Standard 4 Brotli与gzip 5级非常相似，而实际压缩仍然更好（8010B与8187B）。
在多个内核上进行压缩时，情况变得有些混乱。 对于第4、5和6级，brotli缩放很好。 在第7级和第8级，它开始在内核上有效地下降，在第9级下降到最低点，在这里，我们得到的所有内核的生产率是第一个内核的三倍。
我认为，这是由于在每个级别上，brotli开始消耗更多的内存并导致缓存崩溃。 指标已经开始在10和11级恢复。
结论是，由于动态压缩不会超过7级，因此Falkor获胜。
高朗
Golang是Cloudflare的另一种非常重要的语言。 它也是最早支持ARMv8的语言之一，因此可以期待良好的性能。 我使用了一些内置测试，但针对多个goroutine对其进行了修改。
去加密我想从加密性能测试开始。 感谢OpenSSL，我们拥有出色的源数据，看到Go库的出色表现将非常有趣。
关于Go加密，ARM和Intel甚至不在同一重量级别。 Go在Intel上针对ECDSA，AES-GCM和Chacha20-Poly1305具有高度优化的汇编代码。 RSA计算中还使用了优化的数学函数。 ARMv8没有所有这些，这使其处于非常不利的位置。
不过，可以用相对较少的努力来缩小差距，并且我们知道，通过适当的优化，性能可以与OpenSSL媲美。 即使很小的更改（例如在程序集中实现addMulVVW功能），也会导致RSA性能提高十倍以上，使Falkor（得分为8009）高于Broadwell和Skylake。
值得一提的是，在Skylake上，使用AVX2的Go Chacha20-Poly1305代码的工作方式与OpenSSL AVX512代码大致相同。 同样，这是由于AVX2在更高的时钟频率下工作。
转到gzip现在，让我们看一下gzip的Go性能。 对于很好的优化代码，还有很好的指南，我们可以将其与Go进行比较。 对于gzip库，没有针对Intel的特定优化。
Gzip性能相当不错。 单核Falkor的性能大大落后于两个Intel处理器，但在系统级别，他设法击败了Broadwell并位于Skylake以下。 因为我们已经知道C运行时Falkor优于其他两个处理器，但这仅意味着一件事-与gcc相比，ARMv8的Go后端仍未完成。
去正则表达式正则表达式由于其性能也非常重要，因此广泛用于各种任务。 我对32 kb流进行了内置测试。
在Falkor上，Go regexp的性能不是很好。 由于拥有大量的内核，他在中等和复杂测试中排名第二，但是，Skylake的速度要快得多。
仔细查看该过程可以发现，bytes.IndexByte函数花费了大量时间。 该函数具有针对amd64（runtime.indexbytebody）的汇编程序实现，但主要实现针对Go。 在轻量级测试中，regexp在此功能上花费了更多时间，这解释了更大的差距。
去弦Web服务器的另一个重要库是Go字符串。 我只测试了主要的Replacer类。
在这次测试中，福尔柯尔再次落后，甚至落后于Broadwell。 仔细观察可以发现在runtime.memmove函数中的停留时间很长。 你知道吗 对于使用AVX2的amd64，她有一个经过优化的汇编代码，但是只有一次复制8个字节的最简单的汇编器。 通过更改此代码中的3行并使用LDP / STP指令（成对加载/成对存储），您可以一次复制16个字节，从而将内存性能提高30％，从而将EscapeString和UnescapeString的速度提高20％。 这只是冰山一角。
得出结论对aarch64的Go支持非常令人失望。 我很高兴地宣布，所有内容都可以完美编译和工作，但是从性能方面来说可能会更好。 一种印象是，大多数工作都花在了编译器后端，而该库几乎未受影响。 有许多低级优化，例如我的addMulVVW修复花费了20分钟。 高通公司和其他ARMv8供应商打算花费大量技术资源来纠正这种情况，但实际上任何人都可以为Go做出贡献。 因此，如果您想在历史上留下印记，现在是时候了。
路易吉特
Lua是将Cloudflare粘合在一起的粘合剂。
除了binary_trees测试之外，ARM上的LuaJIT性能非常有竞争力。 他赢得了两项测试，第三项与竞争对手并驾齐驱。
值得注意的是，binary_trees测试非常重要，因为它涉及许多内存分配和垃圾回收周期。 将来需要更细致的考虑。
Nginx的
作为NGINX的工作负载，我决定创建一个类似于实际服务器的工作负载。
我设置了一个服务器，该服务器使用ECDHE-ECDSA-AES128-GCM-SHA256密码套件在https之上提供gzip测试中使用的HTML文件。
添加时间戳时，它还使用LuaJIT重定向传入的请求，从HTML文件中删除所有换行符和多余的空格。 然后使用brotli 5压缩HTML。
每个服务器都配置为可与虚拟处理器一样多的用户使用。 Broadwell为40，Skylake为48，Falkor为46。
作为此测试的客户端，我使用了在3台Broadwell服务器上运行的hey程序。
在测试的同时，我们从每个服务器的相应BMC块中获取了功率读数。
在工作量方面，NGINX Falkor处理的请求数量几乎与Skylake服务器相同，并且都大大超过了Broadwell。 从BMC读取的功率读数表明，这种情况是在功耗是其他处理器的一半时发生的。 这意味着Falkor设法获得214个请求/ W，Skylake-99个请求/ W和Broadwell-77个请求/ W。
令我惊讶的是，鉴于Skylake和Broadwell的生产方式相同，它们消耗的能量大致相同，而且Skylake的核心更多。
Falkor的低功耗不足为奇，因为高通处理器以其高能效而闻名，这使它们在移动设备处理器市场上占据了主导地位。
结论
我们得到的Falkor样本给我留下了深刻的印象。 与以前对基于ARM的服务器的尝试相比，这是一个巨大的改进。 当然，将核心与核心进行比较，英特尔Skylake要好得多，但是如果考虑系统级别，性能将变得非常诱人。
Centriq SoC的生产版本将包含48个Falkor内核，这些内核以最高2.6 GHz的频率运行，这可能使性能提高8％。
显然，我们测试的Skylake并非像铂金那样拥有28核的旗舰产品，但是这28核成本昂贵且消耗200W，而我们试图优化成本并提高1瓦性能。
目前，我最担心Go语言的糟糕性能，但是一旦基于ARM的服务器在市场上占据一席之地，这种情况就会改变。
Performance C和LuaJIT的竞争非常激烈，在许多情况下都优于Skylake。 在几乎所有测试中，Falkor被证明是Broadwell的值得替代品。
目前，Falkor的最大优点是功耗低。 尽管TDP为120W，但在我的测试中，这个数字从未超过89W（对于Go测试）。 相比之下，Skylake和Broadwell超过了160W，而其TDP为170W。
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