Huawei Kunpeng 920: Путь к доминированию в облачных вычислениях

Содержание:

• Введение
• Что из себя представляют чипы Huawei Kunpeng?
• Подробно о Huawei Kunpeng 920
• Подробно о Huawei Kunpeng 916
• Серверы на базе Kunpeng
• Перенос приложений на Huawei Kunpeng
• Выводы

Введение

Команда ServerFlow часто рассказывает об интересных технологических решениях. Ранее мы уже освещали тему отечественных процессоров, но сегодня пришло время поговорить о китайских чипах, а именно о продуктах всемирно известной компании Huawei и их серверных CPU линейки Kunpeng. Сегодня мы расскажем вам, что из себя представляют эти процессоры, какие линейки Huawei Kunpeng представлены на рынке, в чем их особенность, в каких серверных решениях они используются.

Что из себя представляют чипы Huawei Kunpeng?

Huawei Kunpeng — это линейка серверных центральных процессоров от компаний Huawei и HiSilicon, которые разработаны на модифицированной архитектуре ARM в формате SoC. Изначально Huawei специализировалась на создании процессоров для смартфонов и различных мобильных SoC, однако, в 2015-ом году Huawei решила провести экспансию на рынок серверных решений и совместно со своей дочерней компанией HiSilicon выпустила первый чип HiSilicon Hi1610. Этот 16-ти ядерный чип стал основой для последующих CPU компании Huawei и спустя два года был создан первый процессор линейки Kunpeng — Kunpeng 916.

Стоит отметить, что процессоры семейства Kunpeng основаны не на привычной для серверных чипов архитектуре x86, а на архитектуре ARM. Это был смелый шаг компании Huawei в 2010-е годы. Тем не менее, уже тогда Huawei осознавала скрытый потенциал архитектуры ARM и перспективы её дальнейшего развития в микропроцессорной отрасли. Такой подход к созданию фирменных CPU, вместе с ажиотажем вокруг интеграции ARM на рубеже 2020-х годов, привел к высокой востребованности чипов Huawei и беспрецедентным темпам их продаж.

Путь к системе на кристалле (SoC)

Помимо того, что Huawei Kunpeng созданы на базе ARM, эти процессоры еще и являются SoC-чипами. Проектирование SoC-процессоров требует значительно больших трудозатрат, чем создание классических CPU, поскольку в SoC необходимо интегрировать такие компоненты, как сетевую карту с поддержкой ROCe, набор системной логики, различные контроллеры периферии. Разработка SoC-чипов с нуля на уровне кристалла процессора может поставить многие компании в затруднительное положение, но только не Huawei. Благодаря своей дочерней компании Hisilicon, у которой имелось обширное портфолио собственных разработок, Huawei интегрировала в чипы Huawei Kunpeng 920 следующий набор компонентов производства Hisilicon:

• Чип межпроцессорного соединения Hi1503 (соединяет до 4-х процессоров);
• Контроллер ввода/вывода Hi1812;
• Сетевая карта Hi1822;
• Чип управления и мониторинга Hi1710.

Фокус на облачные среды

Последнее десятилетие у истоков сектора высокопроизводительных вычислений стояли ARM-процессоры за счет своей высокой энергоэффективности, которая недостижима для x86-чипов. Поэтому неудивительно, что чипы Huawei Kunpeng стали очень востребованными в китайских облачных средах таких как Alibaba, Tencent, Baidu, China Electronics Corp и собственной облачной среде компании Huawei — Huawei Cloud. Помимо этого, чипы Kunpeng также пригодны для работы с большими объемами данных, обработки сложных вычислений и поддержки широкого спектра корпоративных приложений. Помимо классических преимуществ ARM, Huawei Kunpeng 920 оснащен аппаратным механизмом сжатия на базе алгоритмов GZIP, LZS, LZ4, который обеспечивает сжатие со скоростью до 40 Гбит/с и распаковку со скоростью до 100 Гбит/с, что также увеличивает полезность этих процессоров в рамках интеграции в облака.

Текущие наработки и санкционные трудности

В настоящее время представлено 2 серии процессоров Kunpeng — Kunpeng 920 и 916. Huawei также планировала выпуск процессоров Kunpeng 930 и 950 в 2023 году, однако, США оказывает сильное давление на Китай, вводя новые санкции и накладывая ограничения на выдачу патентов. Вследствие этого крупнейший тайваньский производитель полупроводниковых чипов TSMC, на фабриках которого выпускались все чипы Kunpeng, прекратил сотрудничество с китайскими разработчиками CPU, что вынуждает Китай развивать собственные производственные мощности для удовлетворения потребностей государственных и коммерческих сетевых инфраструктур внутри страны.

Подробно о Huawei Kunpeng 920

Huawei Kunpeng 920 (Hi1620) — это серия передовых 64-х битных серверных процессоров компании Huawei и HiSilicon, которые на момент своего выхода в 2019-ом году стали самыми производительными CPU на архитектуре ARM. Главная особенность Huawei Kunpeng 920 — особая модификация ядер Arm Cortex-A72, которая получила название TaiShan V110. Благодаря этой модификации, Huawei смогли полностью отойти от использования архитектуры ARM, перейдя на собственную разработку и освободившись от лицензионных ограничений. Kunpeng 920 имеет компоновку SoC с корпусом BGA, благодаря чему процессор обеспечивает высокую отказоустойчивость. В отличии от прошлых поколений чипов Kunpeng, архитектура ядер TaiShan V110 имеет улучшенную подсистему памяти, большее количество исполнительных блоков и оптимизированный блок ветвлений. Однако, несмотря на попытку Huawei полностью перенести весь функционал на новую архитектуру, некоторые из опций обычных ядер ARMv8.4 Cortex все-таки не удалось реализовать в ядрах TaiShan V110 — скалярные произведения и расширение FP16 FML не имеют аппаратной поддержки в процессорах Huawei Kunpeng 920.

Криптография

В китайских сетевых инфраструктурах очень ценится криптографическое шифрование, так как в местном сегменте рынка действуют повышенные требования к безопасности для решений, интегрируемых в государственные серверные системы. Именно поэтому чип Huawei Kunpeng 920 поддерживает алгоритмы шифрования AES, DES, 3DES, SHA1/2 со скоростью шифрования до 100 Гбит/с — такие же алгоритмы мы уже встречали в обзоре линейки других китайских CPU линейки Hygon.

Характеристики процессоров Kunpeng 920

На сегодня Huawei Kunpeng 920 представлен в 4-х конфигурациях по числу ядер — 24, 32, 48 и 64. Предлагаем ознакомиться с подробными характеристиками процессоров этой линейки:

Совместимость с OS

Конечно, у архитектуры ARM есть множество преимуществ, однако, многие популярные ОС поддерживают только архитектуру x86, поэтому переход между ними может вызвать серьезные трудности. Huawei понимали это, поэтому компания приложила усилия для обеспечения лучшего пользовательского опыта для своих клиентов, разработав фирменную операционную систему EulerOS, которая широко используется в китайских государственных и коммерческих инфраструктурах. 

Внешний вид рабочего стола фирменной OS Huawei — EulerOS. Графический интерфейс построен на базе GNOME. Источник: Douyin.

Помимо EulerOS, Huawei Kunpeng также совместимы и с международно известными дистрибутивами Linux, которые широко распространены за пределами Китая:

• CentOS;
• Debian;
• SUSE;
• Ubuntu.

Исполнение команды lscpu на базе Debian под управлением процессора Kunpeng 920. Источник: Baidu.

Также специально для использования процессоров Kunpeng 920 в государственных инфраструктурах РФ, Huawei добавила поддержку отечественного дистрибутива Linux — Astra Linux “Новороссийск”. Такие действия со стороны Huawei говорят о гибкой политике компании и готовности преодолевать трудности для дальнейшей экспансии на рынке CPU.

Интерфейс отечественной операционной системы Astra Linux “Новороссийск”. Источник: Astra Group.

Подробно о Huawei Kunpeng 916

Huawei Kunpeng 916 (Hi1616) — это серверный 64-х битный процессор среднего уровня с сокетом BGA, вышедший в 2017-ом году. Huawei Kunpeng 916 уже является устаревшей моделью, которая во всем уступает более старшим чипам Huawei Kunpeng 920. Из-за этого Kunpeng 916 практически полностью перестали использоваться в современных сетевых инфраструктурах и приобрести эти чипы в наши дни не так просто.

Этот CPU принадлежит третьему поколению серверных чипов Kunpeng и базируется на устаревшей архитектуре Cortex-A72, которая является классической, не претерпевающей изменений относительно референса от ARM. Huawei Kunpeng 916 применялись в компактных серверах для интеграции в инфраструктуры, где важно сочетание как производительности, так и экономичности. Kunpeng 916 имеет ограничения по масштабируемости (максимум 2-х сокетные конфигурации) и не имеет аналогов технологий Turbo Boost и Hyper-Threading, интегрировался в сервера Huawei TaiShan 2280 и является основным компонентом материнской платы HiSilicon D05.

Характеристики Kunpeng 916

Центральный процессор Kunpeng 916 имеет следующие характеристики:

Серверы на базе Kunpeng

Серверы на базе чипов Kunpeng выпускает не только Huawei, но и ряд других компаний, в частности, Inspur и Sugon. Однако, на рынке решений на базе Huawei Kunpeng 920 есть серверная платформа, выпущенная огромным тиражом и заполонившая большинство китайских дата-центров — сервер Huawei TaiShan 2280 V2. Он пригоден для развертывания корпоративных приложений, интеграции в дата-центры, облачные среды и инфраструктуры для виртуализации. Несмотря на то, что Huawei TaiShan 2280 V2 внешним видом напоминает широко известную линейку серверов Huawei FusionServer, в TaiShan 2280 V2 интегрируются “особенные” материнские платы с впаянными процессорами Kunpeng в BGA-корпусе.

Huawei TaiShan 2280 V2 поддерживает следующую конфигурацию:

• До 2-х процессоров Huawei Kunpeng 920 с суммарным кол-вом ядер до 128 штук;
• 32 слота оперативной памяти для масштабирования вплоть до 4 ТБ;
• До 8-ми слотов PCIe 4.0 x8 либо 3 слота PCIe 4.0 x16 и 2 слота PCIe 4.0 x8;
• 2 блока питания на 2000 Вт с поддержкой горячей замены;
• Возможность установки RAID-контроллеров от FusionServer на базе Avago 3508 с поддержкой уровней RAID 0, 1, 5, 6, 10, 50 или 60;
• До 25-ти 2,5-дюймовых дисков SAS/SATA или до 16-ти 2,5-дюймовых накопителей NVMe, а также 2 заданих 2,5-дюймовых диска SAS/SATA.

Перенос приложений на Huawei Kunpeng

Возможно, глядя на все преимущества серверных серверных процессоров Kunpeng, единственное, что останавливает вас перенести свою IT-инфраструктуру на эти ARM-чипы — сложности переноса кода. Однако, Huawei и тут смогла обеспечить лучший пользовательский опыт и упростить процесс миграции ПО. Ниже мы расскажем, как именно компания сделала это, а пока что разберемся, почему вообще нужно выполнять миграцию ПО и какой код требует тщательной переработки.

Из-за отличий инструкций процессоров в архитектурах x86 и ARMv8, для использования большинства приложений на процессорах Kunpeng 920 необходимо выполнять миграцию кода. Это обуславливается тем, что многое современное ПО написано на языках программирования C, C++, GO и Pascal, которые являются скомпилированными. При переносе кода на этих языках с x86 на чипы Kunpeng(модифицированный ARM), они не будут функционировать без перекомпилирования. То есть, сначала код для x86-чипов нужно перевести в машинный код, после чего скомпилировать его для модифицированной ARM-архитектуры Kunpeng 920.

Если же ваше ПО написано на интерпретируемых языках программирования, таких как Java и Python, проект обычно не требует полного перекомпилирования, поскольку исходный код ПО на этих языках маскирует все различия наборов команд процессоров. Однако, если в код на интерпретируемых языках содержит библиотеки на скомпилированном языке, их также нужно частично перекомпилировать под Kunpeng 920, что может вызвать значительные трудности. Однако, для того, чтобы упростить процесс миграции кода, Huawei выпустила собственный инструмент — Porting Advisor Huawei Kunpeng. Этот инструмент предоставляет два способа миграции кода: метод CLI и Web:

• CLI выполняет перенос кода через командную строку и выводит результат в виде csv.файла, но требует установки Porting Advisor Huawei Kunpeng на устройство;
• Web метод также позволяет проводить перенос кода и скачать его в виде csv.файла, но без необходимости установки инструмента на устройство — можно переносить код прямо через браузер.

Выводы

Huawei Kunpeng — весьма интересное и перспективное семейство серверных процессоров от одного из самых популярных китайских производителей микроэлектроники. Huawei Kunpeng нашли широкое применение в китайских облачных средах и государственных сетевых инфраструктурах благодаря своей энергоэффективной архитектуре и широким возможностям масштабирования. Если вы хотите приобрести эти китайские серверные процессоры и интегрировать их в собственную инфраструктуру, компания ServerFlow готова к сотрудничеству и способна произвести поставки серверов Taishan и материнских плат общего назначения на базе процессоров Huawei Kunpeng.