亚马逊CTO沃格斯：AWS如何通过自定义硬件提升云端性能

在re:Invent大会上，亚马逊的CTO沃格纳•沃格尔斯（Werner Vogels）具体介绍了AWS若何经由布置自界说硬件来建立与裸金属机能邻近的实例。

[原文来自：www.ii77.com]

AWS reInvent已经成为每年最值得存眷的科技盛会之一，对于手艺人员而言，尤其是Amazon CTO Dr. Werner Vogels的keynote值得存眷，每年的keynote都邑讲到一些手艺的成长趋势，那么来看看在方才曩昔的reInvent 2019上Dr. Werner Vogels讲了些什么。

1. 虚拟化手艺的成长

Vogels透露，虚拟化“从一起头就一向是云情况上钩算部门的根蒂”。跟着时间的推移，AWS已经“冲破”了这项手艺的界线。传统虚拟化的问题是，所有效户把持系统都在争夺沟通的资源，这平日会导致较量情况显现噪音，有时甚至弗成靠。“我们起头思虑若何从基本上改变这一点，”Vogels说，因为“旧式虚拟化”的确阻碍了用现代软件架构构建的应用法式的机能。

AWS进展向其客户供应云中裸金属的机能，尽或者削减传统云构建软件的资源消费。解决方案来自于亚马逊在软件斥地方面取得的立异，然后将其应用于构建新的硬件。“若是我们从微办事、小型模块中吸取经验，并将其应用到硬件范畴，会怎么样”，Vogels说，“或许我们能够改变虚拟化的世界。”

于是AWS思虑该怎么来改善虚拟化手艺，起点是怎么能让用户的虚拟机尽或者获得和用一台物理机同样的机能，在设计这个新的虚拟化系统（代号为Nitro）的时候，AWS想的是软件从单一的系统演进到微办事带来的天真度的优势，他们进展同样能够把这个优势带入到新的虚拟化系统中，使得这个系统加倍模块化，而不是像以前的虚拟化手艺一般，只能由hypervisor去对接所有的硬件。

按照这个思惟，AWS首先在2013年的c3实例上，采用了将收集模块从本来的虚拟化手艺系统offload到一块零丁的硬件卡上，AWS用了差不多两年的时间才让这个手艺得以成熟，有了这个为根蒂，在之后的c4实例上，接着讲ebs storage也offload到了零丁的硬件卡上，在c5实例上，则把local storage也offload了，也就意味着到了c5所有的io把持都offload到了零丁的硬件卡上，不消再消费卖给用户的机械上的cpu了，最后一步是把management的部门也offload了，同时写了新的更为轻量级的Nitro Hypervisor。

从结果上，也很清楚的能够看到到了c5的版本，比拟之前经典的虚拟化，无论在收集io，storage io上都有显着的机能提拔，在整个机械的机能上，也能看到c5比拟c4，已经更为接近物理机的机能。

除了机能以外，起头讲到之前的虚拟化系统中最大的一个风险，就是平安，dom0其实就是一个linux，所所以能够登录进去的，登录进去后其实就拥有了伟大的权力，例如治理机械上所有的虚拟机，做个内存dump，而Nitro则把dom0去掉了(讲到这观众席一阵掌声)，其实现的焦点机制是只有经由Nitro Controller才能把持Nitro Hypervisor，而且是单向的，其他扩展出来的controller也只能经由Nitro Controller来把持，同样Nitro Controller也不克反向把持扩展出来的Controller。

WS与以色列的Annapurna实验室合作，起头研究Nitro，将收集嵌入到一个零丁的卡中，并在2013年为一类新的C3实例供应动力。Annapurna的下一个义务是将处理过程也转移到Nitro卡上，从而实现C4架构。此次合作非常成功，Annapurna到场了AWS。

2015年收购以色列芯片设计公司后，“我们起头研究C5，新的方针是将I/O装载到零丁的卡上。”AWS还着眼于移动其虚拟机监控法式的一部门，并将其放在Nitro上，把硬件组件成长成一个周全的系统。

因为虚拟化系统的很多首要组件如今都在silicon上运行，AWS根蒂举措软件设计师可以经由剥离hypervisor，使EC2实例更精简、更靠得住、更平安，只需运行最低限度的所需功能。这导致了功能上的下一次飞跃——新一代的EC2实例实现了AWS“几乎像裸金属一般”的方针。

Vogels敷陈与会者：“虚拟机监控法式很小，几乎不影响用户把持系统。”将功能装载到硬件上不光提高了机能，并且大大提高了平安性，限制了组件之间的通信，可以轻易的阻止不需要的功能和不良法式。

“Nitro成为了立异的根蒂，”Vogels说，它许可AWS“做好多我们以前做不到的事情。” 因为Nitro..支撑最新和最好的AWS较量情况，使得供应软件实时更新、打补丁、虚拟机监控法式，以及建立诸如Outposts内陆办事如许的新系统都成为或者。

Nitro不光支撑虚拟机，还支撑容器和无办事器办事。这一起劲催生了Firecracker，它被用来提高AWS Fargate办事的效率，该办事为容器工作负载供应动力。AWS的首席软件工程师Clare Liguori说，这种进步的方式许可Fargate在“虚拟化的框架下”运行由容器构成的应用法式的每个副本，从而更好地隔离客户。

Ligouri在周四的主题演讲中敷陈与会者，AWS最初使用EC2实例来隔离Fargate上运行在无办事器模型中的容器化工作负载的空间，但这些实例平日“太重”。Firecracker是一种速度更快、重量更轻的高效容器..。Ligouri 说，“跟着我们在Firecracker上运行更多的Fargate，我们的效率越来越高”。

2. 持续演进的架构

亚马逊今朝正在斥地一个新的数据..，直接在Nitro上运行，焦点代码在GitHub上向斥地者开放。这个项目行使了containerd，一个开源项目，它是开放容器规划的一部门。

Vogels指出，AWS Lambda无办事器系统也运行在Firecracker上，跟着无办事器越来越受迎接，这将带来更多的立异。当AWS首次推出Lambda时，它估计无办事器较量将首要吸引年青年头的、有预算意识的公司。后来发现并非如斯：“企业中正在敏捷采用无办事器，”Vogels说。”

EBS讲了后，总结了下三种典型架构：

1. Regional Architecture

   这个简洁说就是用一个集群支撑所有效户，短处就是若是集群出问题，所有效户就悉数受影响了。

2. Cell-Based Architecture

   每个集群支撑部门用户，个中一个集群故障，只会影响其对应办事的用户。
   

3. Shuffle Sharding Architecture

   用户群体复制N份，sharding后组合，每个集群办事组合后的用户group，如许就意味着每个用户其实有多个集群在供应办事，而每个集群办事的又是分歧的用户group，所以组合情形够多的情形下，每个集群故障影响的面就会大幅削减。

这三种架构的确是对照典型的降低故障影响面的架构系统，但说起来轻易做起来其实非常难，尤其是这里面涉及到的数据一致性问题，感乐趣的也能够去翻翻网上关于阿里异地多活的手艺分享，对于大多数的场景，我认为可以做到有两个Region（能够是统一地区）同时办事所有效户，在任何一个Region出问题都能快速切换，这根基就能够大幅降低blast radius，相对实现难度和价值也不会太大。

接着讲到设计一个分布式系统是非常具备挑战的，Amazon在曩昔这么多年储蓄了非常多的经验，于是Amazon对这些进行了总结，对外供应了一个library，里面有好多Amazon本身实际的经验的文章，讲到这一片掌声，我也简洁翻了下这网站，照样挺值得看的。

最后一个部门是讲工业制造方面，在和云、AI连系后带来的一些转变，这块我感觉更偏case一些，不外能够看到的是AWS也越来越强调响应的手艺在Amazon的使用。

整个keynote看下来给人的感受照样很不错的，能够看到AWS对手艺的思虑，立异，也会更让手艺人员承认AWS的手艺领先性，介绍人人本身也去看看，尤其是手艺人员，更尤其的是做根蒂手艺的，扩充视野是非常主要的，不克管中窥豹，而AWS reInvent如今显然是扩充视野弗成错过的科技盛会。

编译：若画

原文：https://www.crn.com/news/cloud/amazon-s-werner-vogels-on-reinventing-virtualization

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