AWS全面解析AWS Graviton2自研晶片執行個體
前言：
基於雲端原生自研Graviton2處理器的運算執行個體 與同配置X86架構相比 性價比最高提升55%
Amazon EC2雲端運算服務提供超過400種運算執行個體類型選擇
2021年4月13日--Amazon Web Services（AWS）不久前在全球推出自行研發、運用第二代Arm架構的AWS Graviton 2處理器Amazon Elastic Compute Cloud（Amazon EC2）X2gd執行個體，與當前x86架構的X1執行個體相比，性價比可提升高達55%。另外在早前發布的搭載Graviton2處理器的Amazon EC2 M6g、C6g 和 R6g 執行個體與相同配置的X86架構執行個體相比，性價比提高40%。目前，Amazon EC2提供的執行個體類型超過400種，被全球數百萬客戶廣泛使用。更多Amazon EC2執行個體資訊，請至：https://aws.amazon.com/ec2/instance-types/。
Amazon EC2在雲端中提供大小可調的運算容量，讓開發者能夠輕鬆的進行web-scale的運算。每一種執行個體就是一個運算容量的組合，而AWS能夠提供豐富的執行個體類型，主要基於三個關鍵因素：一是與半導體廠商的全面合作；二是AWS Nitro系統；三是自行研發的處理器。
採用Arm架構的AWS Graviton2處理器 其執行個體提供更多的高性價比選擇
由AWS設計、採用Arm架構的AWS Graviton2處理器自2020年5月上市以來，支援的Amazon EC2執行個體已廣泛應用於各種工作負載，比x86架構的執行個體提高多達40%的性價比。Graviton2作為AWS的第二代基於Arm架構的處理器，是基於 64位Arm Neoverse N1微架構設計，也是ARM第一款數據中心定位的CPU架構，眾多使用搭載AWS Graviton2執行個體的客戶，包含Domo、F1一級方程式賽車、Honeycomb.io、Intuit、LexisNexis Risk Solutions、尼爾森、NextRoll、Redbox、SmugMug、Snap和Twitter等，均獲得明顯的性能提升和成本節約。此外，AWS的熱門服務，包含Amazon Elastic Container Service（Amazon ECS）、Amazon Elastic Container Registry（Amazon ECR）、Amazon Elastic Kubernetes Service（Amazon EKS）、AWS CodeBuild、AWS CodeCommit、AWS CodePipeline、AWS CodeDeploy、Amazon CloudWatch、Amazon ElastiCache和Amazon Elastic Map Reduce（Amazon EMR），現在都支援搭載AWS Graviton2的執行個體。隨著作業系統商、獨立軟體商對Arm處理器的支援不斷擴大，Arm處處理器有望成為主流。AWS意識到客戶希望藉由Graviton2處理器的性能和成本節約優勢，將其應用到更多工作負載中，包含對每vCPU配置記憶體要求更高、更嚴苛的工作負載。此外，還有一些客戶想透過更大的記憶體增加在Amazon EC2執行個體上執行的容器數量，減少運算方面的整體支出。
與第一代 AWS Graviton 處理器相比，AWS Graviton2 處理器在性能和功能方面實現了重大躍進，性能達到前者 7 倍、運算核心數量達到 4 倍、快取達到 2 倍、記憶體速度達到 5 倍。AWS Graviton2 處理器具有全天候執行的256 位元記憶體加密功能，每個核心的加密性能速度比第一代 AWS Graviton 處理器提高 50%。
最新啟用的Amazon EC2 X2gd為記憶體優化執行個體，其所提供的每vCPU記憶體容量與x86架構的X1執行個體相同，但性價比最多可提高55%。X2gd執行個體能支持記憶體內資料庫（如Redis、Memcached等）、關聯式資料庫（如MySQL、PostGreSQL等）、資料庫應用（如Amazon Redshift）和電子設計自動化（EDA）等工作負載。
搭載AWS Graviton2的Amazon EC2執行個體類型目前包括X2gd、M6g/M6gd、C6g/C6gd/C6gn、R6g/R6gd和T4g。其中，Amazon EC2 M6g為一般用途型執行個體，為工作負載提供均衡的運算、記憶體和網路資源，可用於開源軟體應用程式，例如微服務、遊戲伺服器和訊息列隊等；C6g為運算優化型執行個體，運算資源配比較高，適用於運算密集型應用程式，例如高效能運算（HPC）、批次處理、廣告服務、影片編碼、遊戲、科學建模、分散式分析和基於 CPU 的機器學習推論等工作負載；R6g為記憶體優化型執行個體，記憶體資源配比較高，適用於記憶體密集型應用程式，如開來源資料庫、記憶體內資料庫和即時大數據分析。
Amazon EC2 X2gd、M6g、C6g、R6g等四種執行個體都分別有8種資源大小可供選擇，分別為 1 個、2 個、4 個、8 個、16 個、32 個、48 個和 64 個 vCPU，並且可以作為隨需（On Demand）執行個體、預留執行個體或Spot執行個體購買，充分體現雲端運算資源配置的靈活性。
AWS Nitro系統的安全加持 對敏感性資料進行硬保護
Nitro是AWS為高效率、安全交付雲端運算資源而打造的一套系統，它由專用硬體、輕量級的虛擬化管理程式和安全晶片三部分組成，可實現更快的創新和更高的安全性。目前，Amazon EC2 X2gd、M6g、C6g、R6g執行個體都以AWS Nitro系統為基礎平台。
之前的雲端運算虛擬化，採用虛擬化管理程式保護物理硬體、接近硬體層的BIOS（基本輸入輸出系統）、虛擬化CPU、儲存、網路，並提供各種管理功能，需要消耗近30%的系統資源。Nitro系統將這些功能分流到專用的硬體和軟體上，從而將接近100%的系統資源交付給客戶申請的執行個體，為客戶提供接近裸機的運算性能。AWS Nitro系統是目前業界領先的執行個體虛擬化引擎。
使用AWS Nitro Enclaves，客戶能夠建置隔離的運算環境，保護敏感性資料，如Amazon EC2 執行個體中的個人身份資訊、醫療保健、金融和智慧財產權資料。這些資料將被放在特別的安全區域（飛地）。飛地只提供與EC2執行個體的本機連接，沒有持久性儲存，沒有管理員和操作員存取權限，只能被EC2執行個體本機讀取，禁止包含亞馬遜員工在內的所有管理員訪問，從而消除人為錯誤和篡改的可能性，攻擊面最小化，減少了漏洞風險。
汲取各行業最新技術 Amazon EC2提供超過400種執行個體
Amazon EC2汲取了各行業在處理器、記憶體、儲存和網路等方面最新技術，以處理器來說，包含Intel、AMD的資料中心CPU，以及AWS自行開發的Arm架構處理器；包括NVIDIA、XLINX（賽靈思）和Intel的加速晶片，AWS自己還開發了針對機器學習推論和訓練的加速晶片。AWS最近還把Apple Mac Mini的運算力搬上雲端，讓數以百萬計的蘋果應用開發者也可以更容易地使用雲端運算力資源進行應用開發。這樣的技術覆蓋廣度，在所有雲端供應商中首屈一指。
透過不同組合的處理器品牌及型號、記憶體容量大小、儲存頻寬和網路頻寬的選項，AWS目前總共提供了超過400種執行個體類型，為使用者提供靈活多樣的選擇。從時間的維度，AWS還提供四種執行個體的定價選擇，即隨需執行個體、預留執行個體、Spot執行個體和Saving Plans。隨需執行個體就是隨用隨時申請，按標準價收費；預留執行個體是提前預訂，價格較低；Spot執行個體是以很低的價格申請使用閒置的運算資源，通常只有隨需執行個體價格的10%，適用於運算力需求靈活、可以在業務需求低的時間執行的應用程式。
台灣 Umbo Computer Vision 盾心科技提供 AI 即時影像辨識的安全控管系統與設備，服務的全球客戶包含倉儲物流業、建築工程地、飯店、學校、政府單位等。其中，遍布全球的設備產生龐大的影像資料量，需要大量運算資源提升運算效率，同時有效控管成本。盾心科技共同創辦人柯智文表示：「為有效降低雲端成本，盾心科技的解決方案架構從搭載 Intel 處理器的 M5 執行個體轉移至搭載 AWS Graviton2 處理器的 M6g 執行個體，僅動用一位工程師、共兩周的時間完成任務，不須修改既有程式。我們每天處理超過 10TB 的影片串流資料，與使用 M5 執行個體相比，CPU 性能提升 18%，運算的單價降低 20%，整體性價比提升 47.5%。由於預估需要大量的運算資源，盾心科技也採用 Amazon EC2 Spot 執行個體定價方案，更能有效持續擴展業務並節省成本，提升我們在市場上的競爭力。」
Kronos Research 麒點科技為全球前五加密貨幣量化交易團隊，運用 AWS 雲端建立高效能運算（HPC）架構，在全球金融市場迅速變化的環境以及加密貨幣市場日益成長下，每日交易量達百億美元規模，其中包含 500 萬次全自動化下單，以及運用 200 萬組交易模型參數，如何在縮短海量資料的即時處理和運算時間同時節省成本是 Kronos 面臨的挑戰。麒點科技技術長 Hank Huang 表示：「相較於隨需執行個體價格，Amazon EC2 Spot 執行個體定價可有效運用有限的 AWS 雲端上未使用的 EC2 容量，並享有高達 90% 的折扣。我們同時混搭隨需和 Spot 執行個體定價配置運算資源，CPU 使用率提升 60%，運算執行個體單價大幅降低 70%，整體性價比提升 5.3 倍，有益於我們嘗試新架構來提升解決方案的性能，為用戶提供更好的服務。」
AWS大中華區雲服務產品管理總經理顧凡表示：「客戶的需求始終是AWS創新的動力。 AWS與Intel、AMD、NVIDIA、賽靈思等晶片廠商都有著深入的合作，第一時間將它們的最新技術放在雲端提供給客戶。我們推出自研處理器，旨在為客戶提供更多樣化的運算實例選擇，在提供出色性能的同時節省大量成本，滿足客戶不同應用場景的需求。」
