Cloud-Server mit Intel-Atom- und später auch ARM-Prozessoren

Das Silicon-Valley-Start-up Seamicro hat, unter anderem mit Fördermitteln des US-amerikanischen Energieministeriums, einen besonders sparsamen und kompakten Server entwickelt. Der ab 139.000 US-Dollar erhältliche SM10000 belegt 10 Höheneinheiten eines 19-Zoll-Racks und bringt darin 512 Server mit je einem Intel Atom Z530 (1,6 GHz) sowie 2 GByte Hauptspeicher unter. Über ein spezielles, internes Netz (Fabric) sind alle Server untereinander mit einem Storage-Subsystem (bis zu 64 Festplatten oder SSDs im 2,5-Zoll-Format) sowie einem 10-GbE-tauglichen Netzwerk-Switch verbunden. Seamicro hat dazu einen Spezialchip entwickelt, der jeweils zwei Atom-Chipsatz-Kombinationen via PCI Express mit dem internen "Fabric" verknüpft, welches eine aggregierte Datentransferrate von 1,28 TBit/s erreicht. Andere I/O-Schnittstellen des US15W bleiben ungenutzt, schlucken also auch keine Energie.

Nach Firmenangaben leistet der SM10000 unter Linux im gcc-kompilierten SPEC-Benchmark CINT2006_Rate ungefähr dasselbe wie 40 herkömmliche 1-HE-Server mit je zwei Quad-Core-Xeons, nimmt aber mit weniger als 2 Kilowatt nur ein Viertel der Leistung auf. Moderne 42-HE-Racks sollen sich mit vier SM10000 voll bestücken lassen, auch der Platzbedarf beträgt also nur ein Viertel herkömmlicher Systeme. Fast alle großen und viele spezialisierten Server-Hersteller offerieren allerdings mittlerweile auch besonders dicht gepackte Systeme für den Cloud-Einsatz.

Herkömmliche Server mit gängigen x64-Prozessoren arbeiten bei der für Cloud-Dienstleistungen typischen, geringen mittleren Auslastung aber recht ineffizient. Auch mit Virtualisierung lässt sich das Effizienzproblem nicht zufriedenstellend lösen. Die abertausende Server, auf denen die Web-Services von Firmen wie Google, Microsoft oder Yahoo laufen, müssen für Spitzenlasten ausgelegt sein; laut Seamicro-CEO Andrew Feldman nennt Google eine mittlere Auslastung von 17 bis 20 Prozent.

Die hohe Single-Thread-Rechenleistung von Opterons oder Xeons sei bei typischen Web-Applikationen nicht gefragt; lange Pipelines mit Out-of-Order-Execution sowie Branch Prediction minderten dabei die Effizienz zusätzlich. Deshalb ist laut Feldman der eigentlich für Mobilgeräte entwickelte In-Order-Prozessor Atom Z530 mit 2 Watt TDP im Verbund mit dem Chipsatz US15W (2,3 W TDP inklusive des im SM10000 ungenutzen Grafikkerns) besonders effizient. In Zukunft will Seamicro auch andere Prozessorarchitekturen nutzen, etwa ARM-SoCs. Auch mehrere andere Firmen arbeiten zurzeit an besonders sparsamen Servern mit ARM-Prozessoren. (ciw)