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AWS 祭出杀手锏 Nitro 架构:EC2价格降幅最高达到 49%

AICODER官方 发布于: 2019年6月23日 18时39分31秒 阅读981次

6 月 20 日,AWS 在技术峰会上海站宣布,在光环新网运营的 AWS 中国(北京)区域和西云数据运营的 AWS 中国(宁夏)区域,近期对 Amazon EC2 新一代 5 系列 C5 和 R5 计算实例,以及 GPU 加速计算实例 P3 进行了主动降价。根据客户所选的实例类型不同,客户可以看到 27% 到 49% 之间的降幅。

  一直以来,国内云服务商面对激烈的竞争环境,纷纷通过降价争夺地盘。尽管在国内还没有一家云服务商真正赢利,但是各家云服务商要么发起价格战,要么被价格战。

  AWS 一直是云计算的标竿,规模最大,它对价格战会坐视不理呢?还是主动挑起价格战、打击跟随者?

  对这一问题,AWS 全球副总裁、大中华区执行董事容永康接受采访表示,“就像云计算颠覆传统 IT 消费模式,AWS 在价格方面也是采用颠覆性的做法。我们不会去关心竞争对手什么价格,更不会因为自己的技术先进、功能丰富,就让价格高高在上,不理会用户希望不断降低成本的要求。云计算是规模经济,AWS 会坚持不懈地优化成本结构,主动降低价格,将成本节省回馈给客户。自 2006 年发布以来,AWS 已经进行了 72 次降价。但是 AWS 不会发起所谓的价格战,也不看好同行搞价格的做法。因为降价很容易,但是要具备降价的能力,却不是一件容易的事儿。”

  对 AWS 中国区域 Amazon EC2 新一代 5 系列的降价,云体验师公众号朱朋博从技术的角度做一个深入的解读。

  他分析说,AWS 新一代 5 系列 Amazon EC2 实例,基于 AWS 最新的 Nitro 架构进行了优化。云计算的底层基础是虚拟化。虚拟化在带来资源灵活性、提升利用效率的同时,在性能方面会打折扣,主要是 CPU 要承担虚拟化管理方面的开销。AWS Nitro 架构的做法是,将原本在通用 CPU 里运行的虚拟化管理程序 (Hypervisior) 抽离到了专有硬件上,这样,用户买到的资源就不再打折扣了,比如 CPU 和内存资源就更足量。如果说腾出来的 CPU 计算资源量不好描述的话,那么内存容量的足额交付就非常直观。

  朱朋博做了一个对比,原来 C4 系列主机 CPU:RAM 的配比是1:1.875,现在变成了真正的1:2,计算资源也有类似的提升。用户能买到能足额交付的资源,或者说买到的资源都能用于业务上,对于用户来说意味着性价比的提升。通过查看价格表发现,同样是 36 核的实例,C5 内存比 C4 的内存生生多出来 12GB,价格却降低了大约 20%。可以说,C5 实例加量还降价。

  AWS 首席技术布道师 Jeff Bar 在一篇博客里写道:有了 Nitro 的实例跟裸机服务器主机相比,性能只差了大约1%,这一微小差别很难察觉出来。

  朱朋博认为,通过架构优化实现提升性价比的做法,比打价格战高级多。对于云主机这种需求和要求都非常明确的商品来说,性价比对用户是非常有吸引力。

  事实上,AWS 表示有数千客户都开始用上了 C5 的实例,包括大名鼎鼎的 Netflix 也对 C5 相对于 C4 的性价比赞赏有加。在实际使用中,Netflix 发现 C5 实例比 C4 实例的性价比提升了 40%。

  猎豹移动是 AWS 的深度用户,其海外业务全部运行在 AWS 上。作为中国移动互联网出海的领军者之一,猎豹移动海外业务的体量巨大。2018 年,猎豹移动实现收入 49.82 亿元,其中海外收入占比 60.4%。猎豹移动使用了 AWS 全球将近 20 个区域的资源,其中也包括 AWS 中国区域。

  猎豹移动在海外使用了 AWS 大量的高级功能和服务,对 AWS 青睐有加。猎豹移动使用 Amazon Elastic Container Service (ECS)、Amazon ElasticContainer Service for Kubernetes (EKS)等高阶功能,实现了微服务、容器化的架构,DevOps 开发运维一体化,简化了运维,保证运维配置的一致性,在此基础上通过自动化利用预留实例和竞价实例,将资源利用率提高了 30%,成本降低了 40%;使用了 AWS Lambda 无服务器服务实现前端的无限量接入;使用了 AWS Global Accelerator 降低全球用户访问延时、实现高质量的全球覆盖;使用 Amazon Elastic Inference 深度学习推理服务节省成本;使用 AWSShield Advanced 高级服务抗复杂的 DDoS 攻击,等等。

  AWS 丰富的功能让猎豹移动运维团队如鱼得水,乐此不疲,利用这些功能大大加速了猎豹移动海外业务的开拓和发展。猎豹移动还通过使用 AWS,对云计算获得深入的认知,积累了大量的经验,甚至已经申请成为 AWS 的 APN 合作伙伴,准备对外输出 AWS 使用经验。

  在中国,猎豹移动此前从其它云服务商获得的价格更具诱惑力,所以使用 AWS 相对较少。猎豹移动运维总监朱军表示,随着 AWS 中国区域的服务和功能日益完善,新一代计算实例的性价比不断提高,猎豹移动准备加大对 AWS 中国区域的使用。

  也许,采用 Nitro 的 Amazon EC2 新一代 5 系列实列,将成为 AWS 中国区域的一个强大动力,吸引一大批客户。从市场竞争的角度看,从不跟友商比较的 AWS,这次又以一种新的方式,恐怕要逼得纯粹的云主机价格战无路可走。

  以下为媒体人朱朋博对 AWS Nitro 的详细分析,个人有运营公众号@云体验师。

  众所周知,虚拟化是云计算的重要基础,前者在带来资源灵活性和效率大幅提升的同时,却以某种程度上牺牲性能为代价。为提升云端服务性能,市场上开始出现 Bare metal(以下统称:裸机服务器)类似的优化方案。在更多面向极致优化性能的场景中,一个重要的思路是做 offload——把原本许多需要系统调用、内核操作的工作交给物理设备来做,绕开系统、CPU,简化流程和操作。换句话说,就是让计算机系统的各部件分工更明确、精细,进而提升整体效率。


有无 RDMA 前后变化

  RDMA 就是典型,绕过 CPU 操作流程,把原本属于 CPU 的工作交给其他部件。类似的 offload 创新有很多,比如 AWSNitro,再次将超大规模云计算中心的效率推向极致。


有无 Nitro 架构上发生的变化

  通过上图可以直观看出,Nitro 架构基础之上,系统构建的复杂度明显降低。实际实现中,Nitro 分为三大方向,彼此相互独立。

  这三大方向分别是:

  • NitroHypervisior:专有硬件上承载 hypervisior,实现近似裸机服务器的性能表现;

  • NitroCards:专有硬件承载存储、网络功能,以及控制 EC2 实例的业务逻辑;

  • Nitro 安全芯片:硬件层的安全验证能力;

  Nitro Hypervisior

  Nitro 是基于 ASIC 芯片的系统,直接部署在云数据中心的物理服务器上,直接接管原本需要在 CPU 上运行的 Hypervisor 做的事。


图自 AWS re:Invent 2018

  把原来虚拟机承载的作业交给专有硬件后,带来了很多变化,最主要的就是性能上的提升。AWS 首席技术布道师 Jeff Bar 在一篇博客里写道:部署 Nitro Hypervisor 的实例跟裸机服务器主机相比,性能只相差大约1%,基本可以忽略。上图来自 2018 年 AWS re:Invent 大会 keynote:采用 Nitro Hypervisor 的 C5 实例与没采用 Nitro 的早期实例、裸机服务器主机的唤醒时延对比,C5 主机表现与裸机服务器主机差别非常小。

  引入 Nitro 是 AWS EC2 极具突破性的创新。上图回顾总结了 EC2 虚拟化技术的变迁史,历代更新中,从纯软的虚拟化到半虚拟化,硬件直接参与度越高,性能越好。最开始,连 CPU 和内存都是虚拟的,后来,通过 ASIC 硬件运行基于 KVM 的 Hypervisior 取代了原来的 Xen 虚拟化方案,CPU、内存、网络、存储都演变成硬件支撑,真正意义上实现硬件虚拟化,性能大幅提升。

  性价比方面,Nitro 将原本在通用 CPU 上运行的 Hypervisor 抽离到专有硬件中,卸载掉原本属于服务器的“职责范畴”。这样,用户买到的资源就不再是“缩水”打折扣的,比如 CPU 和内存资源,都变得更加足量。相对于腾挪出来的 CPU 计算资源量可能并不是那么容易评估,内存容量的足额交付无疑就非常直观。

  性价比能差多少?

  以 C5 实例为例,从新一代的 C5 实例开始,未来,AWS 几乎所有的新型主机都会采用 Nitro。原来 C4 系列主机 CPU:RAM 的配比是1:1.875,现在变成真正的1:2。当然,计算资源也有类似的提升。用户能买到能足额交付的资源,或者说买到的资源都能用于业务。毫无疑问,这是显著的性价比提升。

  今年 2 月份的一则消息显示,AWS 中国的用户已经能使用计算优化(Compute-optimized)的 C5 和 C5d 实例,内存优化(Memory-optimized)的 R5 和 R5d 实例。AWS 数据显示,从 C4 升级到 C5,中国用户能享受到的性价比提升高达 49%。另外,R5 相对 R4 实例,每个 vCPU 能提供5% 的额外内存空间,并且,R5 相对于 R4 价格降幅也高达 49%。

  可以说,C5 最大的特点就是性价比提升,显然,这是比价格战更高级的策略。对于云主机这种需求和要求都非常明确的产品而言,性价比对用户非常具有吸引力。AWS 表示,数千客户都已经开始使用 C5 实例,包括大名鼎鼎的 Netflix,也对 C5 相对于 C4 的性价比提升赞赏有加。实际使用中,Netflix 发现 C5 实例比 C4 实例的性价比提升高达 40%。

  当然,以上性价比数值都是 AWS 或者 Netflix 根据精确的计算得出的,普通用户若想直观感受性价比差异,可以参考(https://aws.amazon.com/ec2/pricing/on-demand/),中国用户可查看(https://www.amazonaws.cn/en/ec2/pricing/ec2-linux-pricing/)。

  简单查看价格表会发现,同样是 36 核的实例,C5 内存比 C4 内存多出 12GB,价格却降低了大约 20%,加量还降价,有兴趣的朋友可以自行查看。


来自 AWS 中国官网

  当然,整体能力提升更为关键。从实际数据可见,C5 实例的各方面配置相比 C4 也有明显提升。

  计算能力方面,一方面,性能提升离不开 Nitro Hypervisor 做 offload 节省出来的计算资源。另一方面,C5 实例采用的是英特尔定制的新一代至强可扩展处理器,支持最高 72vCPU 和 144GB 内存(保持计算优化型主机1:2 的配比),支持 AVX 512 指令集强化的向量和浮点计算,而 C4 最高只有 36vCPU 和 60GB 内存配置。

  Nitro Cards

  存储方面,在 C4 时代,Nitro card 就用在了 EC2 的实例存储中,而 C5d 系列实例在存储方面进一步强化,支持本地的 NVMe SSD。本地 NVMe 的性能优势毋庸赘言,在 IOPS 和延迟表现上都有显著提升。目前,除了 C5d 以外,M5d 还有裸机服务器的 EC2 实例也均支持本地的 NVMe 存储。凡是实例命名里有字母d的都支持本地 NVMe SSD。另外,在支持远程 EBS 块存储方面,平台还采用了非常先进的 NVMe over fabric 技术。

  Nitro Card 充当 NVMe 控制器的角色,也从 Hypervisior 做 offload,充分利用硬件的能力。不仅如此,Nitro Card 还在硬件层实现了 EC2 实例与存储之间的隔离,隔绝了用户间的一些性能干扰。

  VPC 网络方面,Nitro card 充当网卡、ENA 控制器的角色,是具备 SDN 功能的专有硬件。同样从 Hypervisior 做 offload,让服务器 CPU 无需预留资源处理网络事务。此外,除了类似 Nitro Card 充当 NVMe 控制器时展现的隔离性能干扰的特性外,AWS 这块特殊的网卡还支持许多高级的网络加速特性。

  Nitro 的功能相对独立,可根据需求灵活搭配组建。Nitro Card 控制器是一个大管家,可以管理 Nitro 的 Hypervisior、存储、网络以及安全功能。AWS 通过它在后台进行系统管理。

  Nitro 安全芯片

  安全方面,其实没有什么太多 offload 的内容。众所周知,各种设备的 firmware 对系统的安全、有序运行非常关键。为了正确管理这些 firmware,Nitro 安全芯片一方面可追踪服务器上各种控制器 firmware 的 IO 操作,同时还能升级管理这些 firmware。这是原来的服务器无法做到的。当服务器启动时,Nitro 芯片会做各种底层的安全验证,保证系统安全。

  结语

  以上就是 Nitro 系统的主要职责,它将存储、网络、管理和安全能力都 offload 到专有的硬件之上,免去了与通用计算设备抢占资源的各种麻烦,节省资源的同时提升效率。作为 AWS 平台的一部分,用户对于 Nitro 是不可见的,并且,用户无需意识到 Nitro 的存在,各种使用体验与原来没有 Nitro 的实例几乎一样,同时,用户实际到手的资源变得更多。

  显然,用专有硬件做专业的事,比通用硬件带来的效率要高得多。云巨头在信息产业有举足轻重的作用,除了在业务上对传统 IT 带来冲击以外,在 IT 架构本身也带来了许多新变化,云巨头需要定制适用于超大规模数据中心的服务器、网络和存储等基础硬件,当考虑到规模效应时,将一些领域做得深入细致也是必然趋势。AWS 的 Nitro 将在 EC2 的 offload 推向了新的极致,从不跟友商比较的 AWS,这次恐怕是真要迫使纯粹的云主机价格战走向“末路”。


来自: 云头条(ID:YunTouTiao)


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