AWS的架構(gòu)之旅：通往Nitro和Graviton之路

時間：2022-03-03 22:28:01 | 來源：行業(yè)動態(tài)

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AWS掀起了一場基礎(chǔ)架構(gòu)即服務(wù)的革命，基礎(chǔ)架構(gòu)即服務(wù)讓人們可以輕松地獲得可以按需部署及按需退場的虛擬機。亞馬遜使用的虛擬機是高度定制的Xen版本，可以允許多個虛擬機在一臺物理機上運行。管理程序的功能由英特爾公司的x86中央處理單元芯片控制。

根據(jù)亞馬遜首席技術(shù)官Werner Vogels說，這種虛擬機結(jié)構(gòu)導(dǎo)致多達30%的處理能力被浪費了，這意味著虛擬機也在支持管理程序功能和管理系統(tǒng)的其他部分，包括存儲和網(wǎng)絡(luò)。這些開銷導(dǎo)致AWS決定開發(fā)定制的特定應(yīng)用集成電路，以幫助加速工作負載。

AWS從2013年開始交付定制芯片，同年還與Advanced Micro Devices Inc. （AMD）芯片合作并宣布推出EC2 C3實例。隨著AWS云計算規(guī)模的擴大，亞馬遜對相應(yīng)的性能提升并不滿意，AWS看到架構(gòu)上存在著限制。

這促使了AWS從2014年開始與Annapurna實驗室合作。云計算巨頭AWS在2015年推出EC2 C4實例。C4的ASIC優(yōu)化了存儲和網(wǎng)絡(luò)卸載功能，但仍然依賴英特爾至強，英特爾至強是個控制點。

2015年，AWS斥資收購了Annapurna，據(jù)報道金額為3.5億美元，這對于獲得其未來系統(tǒng)設(shè)計的秘方而言只是一筆微不足道的數(shù)目。這次收購的結(jié)果是2017年出現(xiàn)了現(xiàn)代版Nitro項目。Nitro卸載卡是2013年首次推出的。

當時AWS推出了C5實例，用KVM取代了Xen，將管理程序與ASIC更緊密地耦合在一起。Vogels去年曾表示，這一里程碑式的舉措卸下了剩余的組件，包括控制平面和I/O的其余部分，處理能力的近100%都用于支持客戶的工作負載，而且還實現(xiàn)了裸機版計算，裸機版計算催生了與VMware公司的合作，使得VMware公司在AWS上推出了VMware云。

然后AWS在2018年又邁出了下一步，推出了Graviton，Graviton是基于Arm的AWS定制設(shè)計芯片。因而打破了對x86的依賴，開啟了架構(gòu)新時代，Graviton現(xiàn)在支持各種配置，可以支持數(shù)據(jù)密集型工作負載。這些舉措為AWS的其他創(chuàng)新奠定了框架，包括為機器學習和人工智能優(yōu)化的新芯片，涵括了訓(xùn)練、推理等芯片。

總之，AWS架構(gòu)開辟了一種方法，可以卸載目前由中央處理器完成的工作。這種方法為未來奠定了基礎(chǔ)，可以允許內(nèi)存共享、內(nèi)存分解和獨立資源，這些都可以配置成支持云及邊緣等工作負載，成本遠低于通用方法所能實現(xiàn)的成本。

Nitro是該架構(gòu)的關(guān)鍵。總結(jié)：AWS Nitro是一套定制硬件和軟件，在基于Arm的芯片上運行，是由Annapurna催生的。AWS已將管理程序、網(wǎng)絡(luò)和存儲虛擬化遷移到專用硬件上，因而釋放了CPU，使其得以更有效地運行。我們認為，這一點如此引人注目的原因是，AWS現(xiàn)在擁有的架構(gòu)可以在龐大的整個可尋址市場的各個層面進行競爭，包括公共云、企業(yè)內(nèi)部數(shù)據(jù)中心以及近端和遠端邊緣。