AWS的架构之旅：通往Nitro和Graviton之路

时间：2022-03-03 22:28:01 | 来源：行业动态

时间：2022-03-03 22:28:01 来源：行业动态

AWS掀起了一场基础架构即服务的革命，基础架构即服务让人们可以轻松地获得可以按需部署及按需退场的虚拟机。亚马逊使用的虚拟机是高度定制的Xen版本，可以允许多个虚拟机在一台物理机上运行。管理程序的功能由英特尔公司的x86中央处理单元芯片控制。

根据亚马逊首席技术官Werner Vogels说，这种虚拟机结构导致多达30%的处理能力被浪费了，这意味着虚拟机也在支持管理程序功能和管理系统的其他部分，包括存储和网络。这些开销导致AWS决定开发定制的特定应用集成电路，以帮助加速工作负载。

AWS从2013年开始交付定制芯片，同年还与Advanced Micro Devices Inc. （AMD）芯片合作并宣布推出EC2 C3实例。随着AWS云计算规模的扩大，亚马逊对相应的性能提升并不满意，AWS看到架构上存在着限制。

这促使了AWS从2014年开始与Annapurna实验室合作。云计算巨头AWS在2015年推出EC2 C4实例。C4的ASIC优化了存储和网络卸载功能，但仍然依赖英特尔至强，英特尔至强是个控制点。

2015年，AWS斥资收购了Annapurna，据报道金额为3.5亿美元，这对于获得其未来系统设计的秘方而言只是一笔微不足道的数目。这次收购的结果是2017年出现了现代版Nitro项目。Nitro卸载卡是2013年首次推出的。

当时AWS推出了C5实例，用KVM取代了Xen，将管理程序与ASIC更紧密地耦合在一起。Vogels去年曾表示，这一里程碑式的举措卸下了剩余的组件，包括控制平面和I/O的其余部分，处理能力的近100%都用于支持客户的工作负载，而且还实现了裸机版计算，裸机版计算催生了与VMware公司的合作，使得VMware公司在AWS上推出了VMware云。

然后AWS在2018年又迈出了下一步，推出了Graviton，Graviton是基于Arm的AWS定制设计芯片。因而打破了对x86的依赖，开启了架构新时代，Graviton现在支持各种配置，可以支持数据密集型工作负载。这些举措为AWS的其他创新奠定了框架，包括为机器学习和人工智能优化的新芯片，涵括了训练、推理等芯片。

总之，AWS架构开辟了一种方法，可以卸载目前由中央处理器完成的工作。这种方法为未来奠定了基础，可以允许内存共享、内存分解和独立资源，这些都可以配置成支持云及边缘等工作负载，成本远低于通用方法所能实现的成本。

Nitro是该架构的关键。总结：AWS Nitro是一套定制硬件和软件，在基于Arm的芯片上运行，是由Annapurna催生的。AWS已将管理程序、网络和存储虚拟化迁移到专用硬件上，因而释放了CPU，使其得以更有效地运行。我们认为，这一点如此引人注目的原因是，AWS现在拥有的架构可以在庞大的整个可寻址市场的各个层面进行竞争，包括公共云、企业内部数据中心以及近端和远端边缘。