Was sind Arm-Server?

Arm-Server sind Server, die auf der Arm-Ar­chi­tek­tur und nicht auf dem x86-Be­fehls­satz basieren. Da die Nachfrage nach en­er­gie­ef­fi­zi­en­te­ren Ser­ver­lö­sun­gen für Re­chen­zen­tren wächst, gewinnen Arm-basierte Server zunehmend an Bedeutung.

Tech­ni­sche Grund­la­gen der Arm-Server-Ar­chi­tek­tur

Arm-Pro­zes­so­ren basieren auf der so­ge­nann­ten Reduced In­s­truc­tion Set Computing (RISC)-Ar­chi­tek­tur. Im Gegensatz zur Complex In­s­truc­tion Set Computing (CISC)-Ar­chi­tek­tur, die bei x86-Pro­zes­so­ren (wie Intel und AMD) üblich ist, arbeitet RISC mit einem ver­ein­fach­ten Be­fehls­satz. Der re­du­zier­te Be­fehls­satz benötigt weniger Energie, weshalb Arm-Pro­zes­so­ren sparsamer und ef­fi­zi­en­ter arbeiten können. Die Arm-Ar­chi­tek­tur ist jedoch kei­nes­wegs schwächer, sondern speziell auf parallele Prozesse ausgelegt und kann in modernen An­wen­dun­gen, die nicht zwingend auf hohe Single-Core-Leistung an­ge­wie­sen sind, ein hohes Maß Effizienz und Ska­lier­bar­keit bieten.

In den letzten Jahren haben Un­ter­neh­men wie Nvidia oder Amazon Web Services (AWS) er­heb­li­che Fort­schrit­te in der Ent­wick­lung leis­tungs­star­ker Arm-Server gemacht, die die An­for­de­run­gen von Un­ter­neh­mens- und Cloud-An­wen­dun­gen erfüllen. Gerade moderne Versionen der Ar­chi­tek­tur wie Armv9 bieten eine Reihe von Vorteilen für moderne An­wen­dun­gen wie KI oder Machine Learning. Un­ter­neh­men wie AWS bieten mit ihrer Graviton-Pro­zes­sor­fa­mi­lie bei­spiel­wei­se speziell an­ge­pass­te Arm-CPUs für ihre Re­chen­zen­tren an. So hat sich die Arm-Ar­chi­tek­tur von einer Ar­chi­tek­tur, die vor­wie­gend in Mo­bil­ge­rä­ten Anwendung fand, hin zu einer ver­läss­li­chen Basis für Re­chen­zen­tren und High-Per­for­mance-Computing ent­wi­ckelt.

Vorteile von Arm-Servern

Arm-Server bieten aufgrund ihrer Ar­chi­tek­tur eine Reihe ver­schie­de­ner Vorteile gegenüber x86-Ar­chi­tek­tu­ren.

En­er­gie­ef­fi­zi­enz

Der wohl größte Vorteil von Arm-Servern ist ihre En­er­gie­ef­fi­zi­enz. Da die Arm-Ar­chi­tek­tur ur­sprüng­lich für mobile Endgeräte ent­wi­ckelt wurde, die auf eine lange Ak­ku­lauf­zeit an­ge­wie­sen sind, sind die Pro­zes­so­ren so optimiert, dass sie möglichst wenig Energie auskommen. Dies ist auch in Re­chen­zen­tren von Vorteil, da der Strom­ver­brauch und die damit ver­bun­de­ne Kühlung im Nor­mal­fall einen er­heb­li­chen Kos­ten­fak­tor dar­stel­len. Mit Arm-Servern können Un­ter­neh­men ihre En­er­gie­kos­ten si­gni­fi­kant senken, was zudem die CO₂-Bilanz positiv be­ein­flusst.

Hohe Ska­lier­bar­keit und Fle­xi­bi­li­tät

Arm-Server bieten eine hohe Ska­lier­bar­keit, denn die Ar­chi­tek­tur er­mög­licht es, eine Vielzahl von Kernen in einem Prozessor un­ter­zu­brin­gen, ohne dass die En­er­gie­ef­fi­zi­enz darunter leidet. Daher lassen sich Arm-Server ideal für stark par­al­le­li­sier­te Workloads einsetzen, bei denen viele Be­rech­nun­gen gleich­zei­tig durch­ge­führt werden müssen. Nicht zuletzt deshalb sind Arm-Server in hohem Maße geeignet für Cloud-Um­ge­bun­gen und moderne Container-Workloads.

Geringere Be­triebs­kos­ten

Aufgrund ihrer En­er­gie­ef­fi­zi­enz sorgen Arm-Server für eine insgesamt güns­ti­ge­re Be­triebs­in­fra­struk­tur. Vor allem für Un­ter­neh­men, die eine Vielzahl von Servern in Re­chen­zen­tren betreiben, ist der Einsatz von Arm-Servern eine Mög­lich­keit, die Be­triebs­kos­ten erheblich zu senken, ohne dabei Leis­tungs­ein­bu­ßen hinnehmen zu müssen. Auch die Li­zenz­kos­ten können bei Arm-Servern günstiger ausfallen, da eine ganze Reihe von Arm-Im­ple­men­tie­run­gen Open-Source-basierte Be­triebs­sys­te­me und Software verwenden.

Ein­satz­ge­bie­te von Arm-Servern

Ins­be­son­de­re in modernen An­wen­dun­gen, die ein hohes Maß an par­al­le­ler Pro­zess­ver­ar­bei­tung er­for­der­lich machen, können Arm-Server dank ihrer hohen Anzahl an Pro­zes­sor­ker­nen trumpfen. Aber auch in tra­di­tio­nel­len An­wen­dungs­ge­bie­ten von Servern kann die Arm-Ar­chi­tek­tur je nach konkretem An­wen­dungs­fall mit her­kömm­li­chen x86-Pro­zes­so­ren mithalten. Im Folgenden finden Sie einige der wich­tigs­ten Ein­satz­ge­bie­te von Arm-Servern.

Cloud Computing

Ein be­deut­sa­mes Ein­satz­ge­biet für Arm-Server ist der Bereich Cloud Computing. Arm-Pro­zes­so­ren haben sich hier vor allem durch ihre Ska­lier­bar­keit und En­er­gie­ef­fi­zi­enz bewährt, was sie für Anbieter wie AWS, Microsoft Azure und Google Cloud attraktiv macht. Sie eignen sich bestens für An­wen­dun­gen, die Par­al­le­li­tät erfordern, wie z. B. Mi­kro­ser­vices und con­tai­ne­ri­sier­te An­wen­dun­gen. Un­ter­neh­men, die ihre An­wen­dun­gen in der Cloud betreiben und auf eine hohe Kos­ten­ef­fi­zi­enz an­ge­wie­sen sind, pro­fi­tie­ren von Arm-basierten Instanzen auch dadurch, dass diese in der Regel günstiger betrieben werden können.

Web- und An­wen­dungs­ser­ver

Arm-Server bieten sich ebenfalls für den Einsatz als Web- und An­wen­dungs­ser­ver an. Ins­be­son­de­re bei stark fre­quen­tier­ten Websites oder An­wen­dun­gen, die eine große Anzahl gleich­zei­ti­ger Ver­bin­dun­gen bedienen müssen, können Arm-Server ihre Stärken im Bereich der par­al­le­len Pro­zess­ver­ar­bei­tung aus­spie­len. Auf diese Weise lassen sich nicht zuletzt die Be­triebs­kos­ten durch den ge­rin­ge­ren Strom­ver­brauch und weniger Kühl­auf­wand senken.

Edge Computing und IoT-An­wen­dun­gen

Ein weiteres, mit Armv9 zudem wach­sen­des Ein­satz­ge­biet für Arm-Server ist das Edge Computing. Da Arm-Pro­zes­so­ren von Grund auf für en­er­gie­ef­fi­zi­en­tes Arbeiten ent­wi­ckelt wurden, eignen sie sich ideal für Re­chen­auf­ga­ben, die nahe am Ein­satz­ort der Daten (also am „Edge“ des Netzwerks) aus­ge­führt werden müssen. Dies ist in hohem Maße im Bereich des Internet of Things (IoT) relevant, wo zahl­rei­che Sensoren und Geräte in der Nähe der Da­ten­quel­len auf Re­chen­leis­tung an­ge­wie­sen sind. Edge-Server auf Arm-Basis er­mög­li­chen hier schnelle Re­ak­ti­ons­zei­ten und eine ver­läss­li­che Ver­ar­bei­tung ohne hohen En­er­gie­be­darf.

Künst­li­che In­tel­li­genz und ma­schi­nel­les Lernen

Dank der par­al­le­len Ver­ar­bei­tungs­fä­hig­kei­ten und der Mög­lich­keit zur Hardware-Spe­zia­li­sie­rung sind moderne Arm-Server auch für An­wen­dun­gen im Bereich der künst­li­chen In­tel­li­genz und des ma­schi­nel­len Lernens geeignet. Ins­be­son­de­re die 2021 vor­ge­stell­te Armv9 bringt eine Reihe von Vorteilen mit sich, die sie für derartige An­wen­dungs­fel­der prä­de­sti­nie­ren.

Ent­wick­lung und Test­um­ge­bun­gen

Arm-Server sind ebenfalls eine gute Wahl für Ent­wick­lungs- und Test­um­ge­bun­gen. Ent­wick­le­rin­nen und Ent­wick­ler können auf Arm-Servern An­wen­dun­gen für mobile und IoT-Geräte testen, die ebenfalls auf der Arm-Ar­chi­tek­tur basieren. Durch den Einsatz von Arm-Servern in diesen Bereichen ist es möglich, unter rea­lis­ti­schen Be­din­gun­gen zu arbeiten. Auf diese Weise kann si­cher­ge­stellt werden, dass die Anwendung auf den Ziel­platt­for­men stabil und effizient läuft.