最新一代Arm处理器ThunderX2技术系列(五)：ThunderX2与Intel Xeon及AMD EPYC架构对比

Cavium ThunderX2硬件系统简介

STH(servethehome.com)使用的Cavium ThunderX2系统是Gigabyte R281-T90。正如下图所示，前面板用于连接SAS3/ SATA盘，同时具备4个U.2 NVMe盘托架。这就增加了ThunderX2的应用范围，因为其与x86平台相差无几。我们拆除了风道挡板，因此您可以看到内部的重要组件 - 16个DDR4 DIMM插槽，可以为每个CPU提供8通道DDR4-2666；后半部还有一个扩展插槽阵列以及冗余电源。

Gigabyte R281 T90 V6内部(无护罩)

此设计与Gigabyte当前Intel Xeon Scalable系统相似。下图展示了Gigabyte的Cavium ThunderX2开发系统，我们将其放置在最新Gigabyte Intel Xeon Scalable服务器上方，将其一并展示。下图展示了两者外观基本相同，不同的是ThunderX2系统有4个U.2 NVMe插槽(即更多PCIe通道)。

Cavium ThunderX2测试系统和

Gigabyte Xeon Scalable System正面

我们来看后面，您会发现这两套系统的网络配置方式略有不同：ThunderX2安装有一个OCP Mezzanine卡、1个SAS3控制器和2个额外的NIC。

Cavium ThunderX2测试系统后端 

总之，从硬件角度来看，Gigabyte提供的Cavium ThunderX2平台有了很大进步；另外，有很多服务器厂商也宣布推出ThunderX2系统，如HPE、Cray、Inventec等。

完整的服务器平台帮助企业将更多特性（如带外IPMI管理和Web GUI等）集成到现有服务器工作流程中。

Gigabyte ThunderX2系统管理页面 

这些特性非常重要，如果Arm想成为数据中心内对x86真正有威胁的替代解决方案，它必须能够集成到现有基础架构中。这些特性是开发板（development boards）所缺少的，但它们对于推动产品普及至关重要。

Cavium ThunderX2与Intel Xeon及AMD EPYC架构对比

AMD EPYC 7000、Cavium ThunderX2、Intel Xeon Scalable和E5 V1 V4

与上一代Intel Xeon E5-2600 CPU相比，Cavium ThunderX2和AMD EPYC及Intel Xeon Scalable占用的空间都比较大。额外的空间允许使用更大的模具，而且支持连接到8通道DDR4及多种PCIe选项。

• Intel Xeon架构

我们将从上一代Intel Xeon E5-2699 V4架构开始进行讨论，演示当前企业已经习惯的系统设计。Intel Xeon E5-2600 V3/V4架构占有超过90%的市场份额，这意味着大多数企业已经习惯其使用习惯，同时，面向双插槽服务器的软件编写和系统设计都以此为基础完成。

Intel Xeon E5 2600 V4双插槽架构

Intel Xeon Scalable的拓扑也非常类似。下图显示了Intel Xeon金牌处理器系列的拓扑结构。我们使用了"F"系列，以展示全面启用了Omni-Path的SKU中的平台拓扑结构。

Intel Xeon Scalable W OPA双插槽拓扑 

以上图片展示了Intel Xeon E5-2600 V4(或E5-2600 V1-4)和Intel Xeon Scalable平台非常相似，且都具备2个NUMA节点，而且所有内存都连接到这2个NUMA节点中的1个。

• AMD EPYC拓扑

双插槽AMD EPYC 7000系列平台有8个NUMA节点，而不是英特尔平台中常见的2个。这会带来几个方面的影响，必须提到的两点是- 首先，PCIe设备可以连接到全部(8个)NUMA节点。其次，内存可以连接到全部(8个)NUMA节点。这意味着必须通过模具外Fabric中继(off-diefabric hop)才能接入PCIe设备或内存。如果您运行非NUMA感知型应用，那么系统中只有12.5%的PCIe设备或RAM连接到本地NUMA节点。在英特尔产品中，这一比例为50%。

AMD EPYC 7000双插槽拓扑 

以下是有关这一主题的AMD官方幻灯片：

AMD EPYC 1S SMT关闭时的带宽和延迟

这是关闭了SMT的单插槽配置(每内核只有一个线程)的测试结果。在双插槽配置中，"Numa Unaware"的测试结果可能会更加不理想。

• Cavium ThunderX2拓扑

Cavium ThunderX2拓扑显示其中包含2个NUMA节点，PCIe和RAM类似Intel Xeon CPU一样进行分配。

Cavium ThunderX2双插槽4路SMT拓扑

这是一个重要的差异，ThunderX2与AMD EPYC不同，它的硬件拓扑更类似于Intel Xeon。对于希望替代英特尔方案的ISV来说，如果替代方案包含多个NUMA hop，这将是一个非常有吸引力的选项。

在目前Arm CPU市场上，Ampere eMAG和QualcommCentriq 2400是单CPU解决方案，设计用于性能较低而且规模较小的系统。尽管AMD EPYC单插槽也极具吸引力，但市场更加青睐双插槽系统，同时ThunderX2与传统设备一样具备2个NUMA节点，这使其领先于Ampere和Qualcomm当前的CPU解决方案。

*英文原文请访问“阅读原文”链接