Ampere stelt datacenters voor stevige uitdagingen

Datacenters die via de eigen IT-afdeling of van klanten servers binnen krijgen die gebruik maken van de nieuwste zogeheten datacenter-processoren, dienen zich voor te bereiden op mogelijke problemen.

De IT-apparatuur die de datacenterindustrie moet hosten, verandert snel. Deze vooruitgang blijkt echter soms met flinke uitdagingen gepaard te gaan. Een recent voorbeeld is de introductie van de nieuwe AmpereOne CPU's van Ampere, een bedrijf dat inmiddels naam heeft gemaakt met zijn high-performance processoren, vooral gebruikt in datacenters met intensieve AI-workloads.

De AmpereOne CPU's zijn opvallend vanwege hun uitzonderlijk hoge aantal kernen of cores - tot wel 192 per processor. Echter, deze indrukwekkende specificatie heeft geleid tot compatibiliteitsproblemen met het Linux-besturingssysteem. Wanneer twee van deze 192-core processoren (met in totaal dus 384 cores) in één server worden geïnstalleerd, kan Linux deze niet ondersteunen. De huidige ARM64 Linux kernel ondersteunt namelijk systemen met maximaal 256 cores. Met andere woorden, deze zeer zware servers zijn dan niet te gebruiken.

Om dit probleem aan te pakken, heeft Ampere een patch ingediend voor het Linux-besturingssysteem. Deze patch stelt voor om de kernlimiet van de Linux kernel te verhogen naar 512 met een methode genaamd "CPUMASK_OFFSTACK". Deze methode maakt het mogelijk voor Linux om de standaard limiet van 256 cores te overschrijden door vrije bitmaps voor CPU-maskers uit het geheugen toe te wijzen.

De nieuwe CPU's van Ampere kenmerken zich door de hoogste aantal cores die tot nu toe in een CPU zijn gezien. Zelfs de nieuwste Zen 4c EPYC CPU's van AMD komen niet in de buurt, met hun hoogst aantal cores per chip van 128 - twee chips zouden de limiet bereiken, maar niet overschrijden. Dit verklaart waarom Ampere de eerste CPU-fabrikant is die serieuze problemen ondervindt met de 256-core limiet van ARM64 Linux.

De AmpereOne is een nieuwe CPU-lijn van Ampere, met extreem hoge aantallen kernen in modellen van 136, 144, 160, 176 en 192 cores. De chips kennen een Thermal Design Power (TDP) van 200 tot 350 Watt. Ze zijn specifiek ontworpen voor high-performance datacenter workloads die gebruik kunnen maken van de aanzienlijke core counts.

Waarschijnlijk zal het nog wel even duren voordat de core-limiet wordt verhoogd naar 512. In 2021 werd al eens een patch ingediend om de ARM64 CPU core-limiet te verhogen naar 512, maar deze werd destijds afgewezen door Linux-developers omdat er op dat moment geen CPU-hardware beschikbaar was met meer dan 256 kernen. De ondersteuning voor 512 cores is vermoedelijk pas op zijn vroegst in 2024 beschikbaar met de uitrol van Linux kernel 6.8.