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.