雲計算風向標：自研芯片重構雲上算力_風聞

預言未來最好的方法，就是去實現它。

作者 | 北方

編輯| 鄭玄

2017 年，網易遊戲《荒野行動》出海日本。2018 年，這款遊戲在日本手遊年度收入榜排名第四，為網易帶來約 25 億元收入。

這個遊戲出海成功案例的背後，是穩定、響應快、能快速擴展的計算基礎設施。在國內，網易往往自己建設計算基礎設施；而在海外，則採用混合雲。通過亞馬遜雲科技提供的基礎服務，網易搭建了一個可以快速擴展的雲基礎架構，滿足了海外遊戲業務快速增長的要求。

同年，亞馬遜雲科技推出第三代自研的 Nitro 系統，可支持最多 8 個彈性網卡，將網絡負載均衡分佈到 8 個 CPU 內核上，計算資源的總利用率提升了一倍。使《荒野行動》雲計算成本降低了四成；而通過使用 Amazon EC2 A1 實例，音頻語音服務和網絡轉發服務的雲計算成本節省了一半。降低成本，提升效率，這是雲計算的意義所在，而這還只是開始。

01

再次突破雲技術邊界

在 2018 年，亞馬遜雲科技發佈了 Arm 架構的 Amazon Graviton 處理器。這是亞馬遜雲科技自研、為雲計算而設計開發的芯片。2020 年 Graviton2 發佈，性能比第一代提升了 7 倍；2021 年推出了第三代，性能比二代提升四分之一，浮點計算性能提高了兩倍。

Epic Games 的高級工程總監 Mark Imbriaco 説：「基於 Amazon Graviton3 的 EC2 C7g 實例適用於最苛刻的延遲敏感型工作負載，同時能提供顯著的性價比優勢，並擴展了《堡壘之夜》內的可能性和任何虛幻引擎營造的體驗。」F1 賽車管理公司發現，C7g 實例比 Graviton2 C6gn 實例快 40%；Twitter 認為基於 C7g 實例的性能比基於 Graviton2 的 C6g 實例高出 20-80%，同時還將尾延遲減少了 35%。

今年，正在拉斯維加斯召開的 re:Invent 2022 大會上，亞馬遜雲科技發佈了 Graviton3E。這是針對高性能計算優化的版本，面向機器學習浮點和矢量數學計算做了優化，在 HPL 基線測試中，工作負載的性能提高 35%。基於 Graviton3E 芯片，亞馬遜雲科技推出了面向高性能計算的 HPC7g，適用於天氣預報、生命科學、工程計算等高性能計算場景，最多可以提供 64 個 vCPU 和 128GiB 內存。

Graviton 並不是亞馬遜雲科技設計的第一塊芯片。2013 年，亞馬遜雲科技就推出了首顆自研的 Nitro 芯片，意在通過定製硬件，降低虛擬化的消耗，將更多服務器資源提供給用户。這是長期探索後的必然之舉。2006 年，亞馬遜開始嘗試提供雲服務，起初使用基於 Xen 架構的虛擬化系統，但很快發現這種方式大概只能將七成服務器資源提供給用户，而且無法滿足用户的穩定性和性能要求。

Nitro 系統的引入，提升了計算實例的安全、性能以及創新速度。亞馬遜雲科技在 2017 年推出了第三代 Nitro 芯片，2020 年開始使用第四代 Nitro 芯片作為所有計算實例的基礎。經過迭代，Nitro 系統提供輸入/輸出資源和管理功能，包括網絡、塊存儲、安全與虛擬機管理等。

在今年的 re:Invent 2022 大會上，亞馬遜雲科技高級副總裁 Peter DeSantis 發佈了第五代 Nitro 系統，相比於前一代產品，晶體管數量比前一代增加了一倍，提供更高的計算性能，同時 DRAM 內存性能提升了一半，PCle 帶寬提升兩倍，降低約三成延遲，每瓦性能提高四成，網絡轉發性能提高六成。配備 Graviton3E 和新一代 Amazon Nitro v5 的 C7gn 實例，比 C7g 網絡帶寬提升了一倍，每秒數據包轉發性能提升 50%，為網絡密集型工作負載提供了超高的網絡帶寬、數據包轉發性能和性價比。

「我們一直在創新。」Peter DeSantis 説，「在不需要犧牲安全的情況下，減少我們的成本，同時提高我們的性能，讓客户應用獲得更好的體驗。」

至於網絡，今年 re:Invent 大會上也公佈了新的進展。Peter DeSantis 表示，相比於傳統的 TCP 單路徑路由網絡，亞馬遜雲科技自己的 SRD（Scalable Reliable Datagram）協議使用了多路徑路由，將「以微秒而不是毫秒」重新傳輸丟棄的數據包，並加速託管在亞馬遜雲科技上的網絡。SRD 基於 Nitro 硬件調整和優化，其性能優於 TCP。亞馬遜雲科技推出了 ENA Express，以為 Elastic Fabric Adapters 提供支持的 SRD 協議為基礎，與 TCP 相比，P99 延遲減少了 50%，P99.9 延遲減少了 85%，同時還將最大單流帶寬從 5Gbps 到增加到了 25Gbps。

也許可以這樣説：Nitro v5 + Graviton3E + SRD for Everything——亞馬遜雲科技再次突破了雲技術邊界。當計算能力提升了，資源限制減少了，網絡性能提升了，那麼接下來呢？

亞馬遜雲科技認為，雲計算的未來，是 Serverless——無服務器技術。

「Serverless」這個術語最早出現在 2012 年發表在 ReadWrite 上的一篇文章中。作者 Ken Fromm 認為，Serverless 意味着開發人員不再需要考慮對基礎設施資源的管理。通過消除後端基礎設施的複雜性，Serverless 讓開發人員將注意力從服務器級別轉移到應用和任務級別。Serverless 意味着計算資源對開發人員透明，開發人員只要關注業務邏輯即可。

但是在當時，這個概念並沒有掀起什麼波瀾。2014 年，Amazon.com 首席技術官 Werner Vogels 博士在 re:Invent 全球大會上發佈了 Lambda 服務，重新定義了雲計算的 Serverless 化發展理念，這一概念才開始廣為人知。至今，亞馬遜雲科技已累計發佈了超過 100 款新的 Serverless 功能，活躍用户超過 100 萬，同時每月的調用請求量超過 100 萬億次。

現在，Lambda 的改進依然在繼續。長期以來，冷啓動時間一直是對 Lambda 最大的優化需求之一。過去，藉助 Firecracker MicroVM，已經可以將冷啓動時間從幾秒縮短到不到一秒，而在這次 re:Invent 大會上，亞馬遜雲科技宣佈了新功能 SnapStart，通過創建客户 Lambda 函數快照，可將冷啓動時間進一步縮短 90%，幾乎即用即開。

即需即用，按觸發次數付費，不使用不付費；功能鬆散耦合，降低開發難度，提升開發敏捷性。對雲計算的使用者和開發者來説，Serverless 看起來都是好選擇。

02

Serverless 時代

已全面到來

北京時間 11 月 30 日，亞馬遜雲科技 CEO Adam Selipsky 的主題演講開始了。這場演講重點圍繞數據、安全、計算性能和行業應用，旨在幫助雲計算用户快速實現數字化轉型。Adam Selipsky 認為，數據世界的方向是數據、數據分析、數據庫、機器學習的結合，要真正瞭解數據流的全過程，從數據進入組織，到利用數據協作、共享、做決策，需要從端到端的視角認識數據。亞馬遜雲科技在正努力研究端到端的數據之旅，並在數據之旅的每一站都構建強大的功能和服務。

在這場演講中，「Serverless」一直是個隱藏的關鍵詞。畢竟，用户在面對越來越多的數據服務時，會更關注其易用程度，而非底層的基礎設施。

Serverless 架構讓應用開發更敏捷，並改進了性能和可擴展性，從而滿足快速數據增長、多樣化的數據源和數據模型。亞馬遜雲科技已經實現了數據的無感知自動化流轉與一體化融合，並且幫助縮短人工智能相關應用的開發週期，幫助實現模型驗證流程自動化。

在 Serverless 環境下，開發人員只需要編寫雲函數，設置好觸發雲函數運行的事件就可以了，對計算資源的管理工作完全由雲計算提供商來承擔：選擇實例、部署、容錯、監控、日誌、安全補丁等等等等，都無需用户操心。而且，與傳統雲計算收費方式不同，Serverless 按照函數執行時間收費，而非按照預留的資源收費。這意味着更細粒度的管理方式，更低的成本支出。目前來看，Serverless 是開發新應用最快速的方式，也是總成本最低的方式。

亞馬遜雲科技已經從計算、存儲、應用集成、數據庫、數據分析、人工智能等多個服務領域全面推進 Serverless 進程，領跑完成了 Serverless 在雲服務上的全面佈局。在計算領域，有 8 年曆史的 Amazon Lambda 是無需設置和管理服務器即可運行代碼的計算服務，Amazon Fargate 是隨用隨付的計算引擎；在數據存儲領域，最受歡迎的 Amazon Aurora 早在 2018 年就已推出 Serverless 版本；2012 年上線的 Amazon DynamoDB 作為雲原生的 Serverless 架構鍵-值數據庫，能為用户提供了極高彈性、可用性和性能。除了這兩款知名度較高的產品外，適用於低延遲高速處理的寬列數據庫 Amazon Keyspace 和圖數據庫 Amazon Neptune 也同樣有 Serverless 版本——事實上，亞馬遜雲科技已經有 7 款 Serverless 數據庫引擎了。

而在數據分析領域，從久負盛名的 Redshift、大數據分析 EMR、流式數據管道 MSK 和數據引擎 Kinesis，到數據集成工具 Glue、數據查詢工具 Athena，再到日誌分析工具 OpenSearch 和商業智能服務 QuickSight Q，都已經實現了 Serverless 化。Adam Selipsky 在 re:Invent 大會的主題演講中特別介紹了這一系列工具，這是行業中的首創，沒有任何其他廠商做到——亞馬遜雲科技已經在數據分析 PaaS 領域實現了數據倉庫、大數據平台、流式數據分析的 Serverless 化，將數據 Serverless 能力拓展到了全棧。

與此同時，不確定性的壓力也在促使各行各業擁抱 Serverless：無論是大型多人在線遊戲，還是領先的交通和汽車企業，亦或著名的消費品企業，都已經開始使用 Serverless 架構。利用 Serverless 帶來的極致敏捷和高擴展性與低成本，來更好面對這個愈加不確定的世界。

Adam Selipsky 説：「亞馬遜雲科技目前已經提供了 200 多項雲服務，但創新還遠沒有結束。亞馬遜雲科技會在構建新服務、深化現有服務的功能、整合不同服務三個方面不斷投入。」

今天我們的世界已經分成了兩個：一個是由原子構成，另一個則是由比特構成。兩個世界同樣真實，且我們正在越來越多地運用後一個世界來管理和影響前者。人們希望在數字世界更加自由，擺脱物理規則的束縛，而Serverless化是實現這樣的未來的途徑，也是亞馬遜雲科技正在努力的方向。

*頭圖來源：亞馬遜雲科技

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極客一問

雲計算的未來在哪？