AWS新武器:将IaaS软体变硬体

每日动态2021-03-02 22:06:11
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云端龙头AWS年底大会re:Invent大会唯一的一场夜间加场演讲,主角竟然是谈硬体!

AWS在2016年的re:Invent大会,就在CEO主题演讲的前一天,找来催生AWS架构的AWS杰出工程师James Hamilton,开了一场别开生面的「周二现场秀」(Tuesday Night Live)。

这位AWS架构幕后功臣,是长年航行在夏威夷和西雅图航程的传奇工程师,不在西雅图办公室就是在海上远距工作。James Hamilton首度透露了AWS打造云端服务的关键之一是採用了许多自行设计的硬体,例如AWS自行设计了专用的路由器,甚至2016年还採用自家规格的网路晶片。

当晚,他还罕见地秀出了两款伺服器的照片,AWS客製的储存伺服器及客製运算伺服器(Custom Compute Server)。James Hamilton没有对这款运算伺服器透露太多,只说为了追求更好的能源效率,得自行设计。

当时众人最好奇的问题是,这款客製运算伺服器到底用在AWS的哪一项服务上?这个答案,直到一年后,也就是2017年re:Invent大会才得到解答。同样是火热的「周二现场秀」,但这次担纲开讲的不是传奇工程师,而是AWS全球基础架构副总裁Peter Desantis,也就是EC2运算服务总经理。

Peter Desantis娓娓道来,一路细数AWS过去11年来将基础架构扩张到全球的历程。但当晚最大亮点是,他终于正式揭露了EC2主机基础架构的未来蓝图,也就是Nitro系统架构,这是要用来取代2011年启用的前一代EC2基础架构系统Circa的新架构。

Peter Desantis指出,Nitro系统要将代管用户VM的主机功能,放到硬体中,希望能做到,VM效能和裸机的效能相当。

其实,AWS早在2013年推出的C3虚拟机器实例,就是採用了Nitro架构,当时Nitro最先实现的就是网路硬体功能,这也正是C3实例最大的特色,网路频宽提高了2成,延迟时间也减少了一半。不过,当时AWS没有透露Nitro系统的存在,只是强调技术创新才能提供这款C3实例。

Nitro之所以先实现网路功能,Peter Desantis解释,因为网路功能是EC2服务中负载最大的一项服务,也是最能凸显VM效能的基础架构功能。

2014年发表的C4实例,是下一个採用Nitro的EC2服务,这款实例的特色是储存优化,因为AWS进一步将储存处理机制也硬体化放入了Nitro系统中。这项调整,除了让EBS区块级储存服务自动最佳化,还节省了不少原本EC2主机储存处理时消耗的CPU资源,让C4的运算效能提高了12%。

甚至Amazon还在2015年1月,买下了合作多年的以色列ARM晶片设计公司Annapurna Labs,当时众人多以为Amazon要进军晶片市场,开始销售ARM处理器,没想到,併购Annapurna Labs是为了要打造AWS的新一代基础架构硬体。

在Annapurna Labs团队加入后,AWS开始打造新的ASIC晶片,也就是2017年11月推出的C5实例的专用晶片。C5是AWS第一个完全将EC2软体层放入Nitro硬体层的实例,也因此,原本在EC2主机上的Hypervisor虚拟层软体可以更为轻量化,改採用了新的Nitro Hypervisor软体。Peter Desantis强调,这个超轻量化的虚拟层软体,不是传统的虚拟层软体,可以让C5的VM用到100%的运算资源。

在Nitro系统中,除了CPU採用主流商用处理器之外,网路功能、储存功能、管理机制、云端监控机制,全部都是一张张硬体Nitro卡,再搭配专属的安全晶片。换句话说,AWS将原本用来管理商用x86伺服器的IaaS软体功能,都变成了硬体晶片,等于重新打造了一款云端专用的特殊规格伺服器。这也正是去年底AWS进一步能推出VMware on AWS和裸机实例的关键。

当晚,宣布了EC2裸机服务预览版之后,Peter Desantis随即从口袋拿出一颗新的晶片,这是下一代Nitro晶片的第一批工程样本,他才刚刚拿到手。「新晶片的电晶体数量增加了一倍,将会有很大的效能改进。」但如何实现在AWS的云端服务上,那就是明年才会揭晓的答案了。

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