作者：安謀科技 (Arm China) 高級(jí)業(yè)務(wù)發(fā)展經(jīng)理 Donald Liu；安謀科技 (Arm China) 首席軟件工程師 常瑞

在大型云服務(wù)提供商的數(shù)據(jù)中心中，CPU 利用率長(zhǎng)期偏低，造成了大量資源閑置。根據(jù) CAST AI 的分析，超過(guò) 1,000 個(gè) CPU 的大型集群平均占用率僅約 17%[1]，不同云服務(wù)商之間略有差異，但這一數(shù)據(jù)仍具有一定代表性。同時(shí)這也意味著云計(jì)算仍有巨大的降本增效空間。

Arm Neoverse：

簡(jiǎn)潔高效架構(gòu)，帶來(lái)更高利用率

基于 Arm Neoverse 平臺(tái)的服務(wù)器 CPU 以簡(jiǎn)潔高效的架構(gòu)設(shè)計(jì)著稱。在運(yùn)行同樣的工作負(fù)載時(shí)，相比工作在 SMT 模式下的 x86 服務(wù)器，能夠提供平均高 20% 的 CPU 使用率，并且性能增長(zhǎng)呈現(xiàn)線性且可預(yù)測(cè)的特性。這種架構(gòu)優(yōu)勢(shì)不僅提升了資源利用率，還為云服務(wù)的穩(wěn)定性和一致性提供了保障。

為什么 Arm 能做到更高效？

Arm 選擇非 SMT (Simultaneous Multithreading) 設(shè)計(jì)，即一個(gè)物理核心只承載一個(gè)硬件線程。這意味著軟件在運(yùn)行時(shí)可以獨(dú)享 CPU 流水線的所有執(zhí)行單元、L1/L2 緩存及相關(guān)資源，避免了硬件資源競(jìng)爭(zhēng)帶來(lái)的性能波動(dòng)。相比之下，x86 CPU 的 SMT 技術(shù)在高負(fù)載下，兩個(gè)線程共享執(zhí)行單元，性能提升往往變得非線性且不可預(yù)測(cè)。更多技術(shù)細(xì)節(jié)可參考《一文解謎 SMT 系統(tǒng)上 CPU 使用率的盲點(diǎn)》一文。

實(shí)踐驗(yàn)證：

更高的安全水位*，更穩(wěn)定的性能

* 安全水位表示在 SLA 可接受范圍內(nèi)的長(zhǎng)期 CPU 利用率上限

阿里云智能集團(tuán)在部署倚天服務(wù)器的過(guò)程中積累了豐富經(jīng)驗(yàn)。在近期的公開(kāi)演講中，阿里云彈性計(jì)算高級(jí)架構(gòu)師張先國(guó)提到：

Arm 平臺(tái)通常有更低的功耗，這有賴于它精簡(jiǎn)指令集設(shè)計(jì) (RISC)、更小的核心面積以及高效的中斷處理機(jī)制。倚天平臺(tái)的 L1/L2 尺寸相比同代 x86 更大，數(shù)據(jù)搬移更少，整體計(jì)算效率更高，對(duì)降低功耗也有極大幫助。

在倚天平臺(tái)上，常規(guī)情況下 CPU 占用率可提升至 50%，而 x86 平臺(tái)通常是 30%。在突發(fā)流量、離線數(shù)據(jù)處理等高負(fù)載場(chǎng)景下，Arm 平臺(tái)的安全水位可達(dá) 70%，相比 x86 平臺(tái)的 50%，提升到 1.4 倍。Arm 平臺(tái)由于固定頻率和物理核設(shè)計(jì)（非 SMT）仍能保持線性性能增幅，即使在高負(fù)載下也能為云計(jì)算用戶帶來(lái)一致性的體驗(yàn)。

能效優(yōu)勢(shì)：降低 TCO 的關(guān)鍵

傳統(tǒng) x86 平臺(tái)保持低 CPU 使用率，部分原因在于歷史設(shè)計(jì)理念，如應(yīng)對(duì)突發(fā)流量、保障系統(tǒng)穩(wěn)健性和節(jié)能等。而 Arm 通過(guò)高能效架構(gòu)提供了另一種解決方案：

更低 TDP：同等性能下，基于 Arm 架構(gòu)的 CPU 的 TDP 通常低于 x86。

固定頻率 + 非 SMT 設(shè)計(jì)：為線性性能提升和可預(yù)測(cè)的 SLA (Service Level Agreement) 提供基礎(chǔ)。即使在固定頻率運(yùn)行時(shí)，Arm 架構(gòu)服務(wù)器在實(shí)際負(fù)載下也更難達(dá)到標(biāo)稱 TDP，這意味著能實(shí)現(xiàn)更高效的能耗表現(xiàn)。

總 結(jié)

Arm Neoverse 平臺(tái)通過(guò)簡(jiǎn)潔高效的架構(gòu)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)更高的 CPU 利用率和線性性能擴(kuò)展，幫助云服務(wù)商降低系統(tǒng)總體擁有成本 (TCO)，提升性能與能效，為未來(lái)云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施帶來(lái)新的可能。