Một kỹ sư Red Hat gần đây đã chia sẻ trải nghiệm xây dựng hệ thống máy tính để bàn ARM 80 nhân tùy chỉnh sử dụng bộ xử lý Ampere Altra, làm nổi bật cả tiềm năng và thách thức của phần cứng máy chủ ARM tự lắp ráp. Dự án nhằm tạo ra một máy phát triển có khả năng chạy Linux với kích thước trang 64k - một yêu cầu mà chip M-series của Apple không thể hỗ trợ.
Thách thức về tính khả dụng của phần cứng ARM
Thị trường máy chủ ARM vẫn còn hạn chế một cách đáng thất vọng đối với người mua cá nhân. Không giống như hệ thống x86 nơi bạn có thể dễ dàng mua linh kiện tại bất kỳ cửa hàng máy tính nào, các bộ phận máy chủ ARM đòi hỏi phải tìm kiếm cẩn thận qua các nhà cung cấp chuyên biệt và thị trường thứ cấp. Chỉ riêng bo mạch chủ - một AsrockRack ALTRASBUD-1L2T được thiết kế cho trung tâm dữ liệu - đã có giá hơn 4.000 zloty Ba Lan (khoảng 930 euro), đại diện cho thành phần đắt nhất trong bản build.
Việc tìm kiếm các giải pháp làm mát tương thích cũng tỏ ra không kém phần thách thức. Socket LGA 4926 được sử dụng bởi bộ xử lý Ampere Altra có các tùy chọn tản nhiệt hạn chế, buộc người lắp ráp phải tìm kiếm qua nhiều quốc gia chỉ để tìm một Arctic Freezer 4U-M còn hàng.
Sự đánh đổi giữa hiệu suất và tính thực tiễn
Cuộc thảo luận cộng đồng tiết lộ những góc nhìn thú vị về việc áp dụng ARM trong môi trường chuyên nghiệp. Một số người dùng đã chia sẻ kinh nghiệm với hệ thống Ampere Altra trong các build farm và môi trường phát triển, ghi nhận hiệu suất ấn tượng cho việc biên dịch C++ và tạo Docker image. Tuy nhiên, thực tế phức tạp hơn so với các chỉ số hiệu suất đơn giản.
Vài năm trước tôi đã làm việc tại một nơi cần thực hiện build nhắm đến nền tảng Jetson, và có phần dị ứng với việc đưa nó lên cloud do chi phí. Chúng tôi đã tính toán và Altra đã tự hoàn vốn khá nhanh.
Bộ xử lý Q80-30 80 nhân, chạy ở tốc độ 3.0 GHz, cung cấp sức mạnh xử lý song song đáng kể nhưng đi kèm với những hạn chế thực tế. RAM 128GB của hệ thống chỉ cung cấp khoảng 1.6GB cho mỗi nhân - ít hơn tỷ lệ lý tưởng 2GB mỗi nhân mà nhiều nhà phát triển ưa thích cho các khối lượng công việc sử dụng nhiều bộ nhớ.
Thông số kỹ thuật
- Bộ xử lý: Ampere Altra Q80-30 (80 nhân, 3.0 GHz, ARMv8.2-A)
- Bộ nhớ: 128GB ECC DDR4-3200 ( SK-Hynix HMA82GR7CJR8N-XN )
- Socket: LGA 4926
- Chuẩn bo mạch chủ: Tương thích Deep MicroATX/EATX
- Yêu cầu nguồn điện: Chỉ 12V (không có đầu nối ATX 24-pin tiêu chuẩn)
- Hỗ trợ kích thước trang: Trang nhân Linux 4k và 64k
- Trường hợp sử dụng: Phát triển và thử nghiệm cho các bản phân phối Linux ARM64
Yêu cầu kích thước trang 64k
Yêu cầu kỹ thuật thúc đẩy bản build này tập trung vào kích thước trang của Linux kernel. Trong khi hầu hết các hệ thống tiêu dùng sử dụng trang 4k, các bản phân phối ARM Linux doanh nghiệp thường mặc định sử dụng trang 64k để có hiệu suất tốt hơn với việc phân bổ bộ nhớ lớn. Điều này tạo ra khoảng trống trong việc kiểm thử cho các nhà phát triển sử dụng Mac Apple Silicon, chỉ hỗ trợ kích thước trang 4k và 16k.
Hạn chế này ảnh hưởng đến các kỹ sư Red Hat và các nhà phát triển bản phân phối Linux khác cần kiểm thử phần mềm qua các cấu hình kích thước trang khác nhau. Các nhà cung cấp cloud như AWS đã áp dụng trang 64k làm tiêu chuẩn cho các instance ARM của họ, khiến khả năng kiểm thử cục bộ trở nên thiết yếu cho việc xác thực phần mềm đúng cách.
Kiểm tra thực tế về chi phí
Chi phí build cuối cùng là 7.732 zloty Ba Lan (khoảng 1.800 euro) cho thấy rằng máy chủ ARM tự lắp ráp vẫn đắt đỏ so với các hệ thống x86 tương đương. Dự án đã vượt ngân sách ban đầu khoảng 500 euro, chủ yếu do tính chất chuyên biệt của các thành phần máy chủ ARM và các tùy chọn nhà cung cấp hạn chế.
Các thành phần máy chủ đã qua sử dụng đã giúp kiểm soát chi phí phần nào - bộ xử lý 80 nhân đến từ một người bạn đang nâng cấp hệ thống của họ, và bộ nhớ ECC 128GB được tìm nguồn từ thị trường thứ cấp. Tuy nhiên, ngay cả với những khoản tiết kiệm này, hệ thống vẫn có giá thành cao hơn đáng kể so với một workstation x86 tương đương.
Bảng Phân Tích Chi Phí Xây Dựng (PLN/EUR)
- Bo mạch chủ: 4,068 PLN (~945 EUR) - AsrockRack ALTRASBUD-1L2T
- CPU: 1,341 PLN (~311 EUR) - Ampere Altra Q80-30 (80 nhân, 3.0 GHz)
- Tản nhiệt CPU: 191 PLN (~44 EUR) - Arctic Freezer 4U-M
- Bộ nhớ: 696 PLN (~162 EUR) - 128GB ECC (8 thanh 16GB)
- Vỏ case: 395 PLN (~92 EUR) - Endorfy 700 Air
- Nguồn điện: 529 PLN (~123 EUR) - MSI MPG A850G
- Ổ cứng: 522 PLN (~121 EUR) - Lexar LM790 2TB NVMe
- Tổng cộng: 7,732 PLN (~1,800 EUR)
Nhìn về tương lai
Bản build đại diện cho cả lời hứa và những hạn chế hiện tại của máy tính để bàn ARM. Trong khi tiềm năng hiệu suất là đáng kể, hệ sinh thái vẫn còn phân mảnh và đắt đỏ đối với người mua cá nhân. Kế hoạch của tác giả bao gồm chạy nhiều bản phân phối Linux, kiểm thử card đồ họa và thực hiện các thí nghiệm khác nhau - về cơ bản coi hệ thống như một nền tảng phát triển thay vì máy sử dụng hàng ngày.
Trải nghiệm này làm nổi bật cách mà máy tính ARM đang đứng tại một ngã tư thú vị. Các nhà cung cấp cloud đã chấp nhận bộ xử lý ARM vì lợi ích về hiệu quả và chi phí, nhưng thị trường máy tính để bàn và workstation vẫn bị thống trị bởi kiến trúc x86 do tính khả dụng thành phần tốt hơn và khả năng tương thích phần mềm.
Tham khảo: Bought myself an Ampere Altra system