2022亚马逊云科技re:Invent：云原生吞噬一切

亚马逊云科技re:Invent大会从诞生之初就选择了re:Invent（重塑）这个词，其实已经非常准确地表达了云技术对IT和业务进行重塑。 

从2006年亚马逊云科技推出最早的云服务——针对存储的Amazon S3和针对弹性计算的Amazon EC2，那个时候的云计算还是典型的两栖状态——云的概念与传统IT产品，例如数据库、存储、服务器乃至芯片等都是硬性结合在一起，随着云计算的规模迅速扩大和应用深度不断拓展，这些传统的IT产品越来越不能适应云计算所需要的性能、安全、效率、弹性和成本等诸多要求，所以对于传统IT技术和产品的替代很早就开始了。

传统IT的基础设施，都是围绕着计算和存储展开的，算力的核心就是芯片，而存储的关键则是数据库系统，管理软硬件的是操作系统，连接整个系统的网络背后则是网络协议。在这10多年里，所有这些技术都在被云技术所替代。

数据库产品首当其冲

在2012年，re:Invent大会上发布云原生数据库Amazon DynamoDB，以及业界首个云原生数据仓库Amazon Redshift。在此之前，数据仓库是一项重资产的技术，只有大企业才负担得起，而且效果很不理想。Amazon Redshift的优势在于规避了软件在本地安装时要考虑的兼容存储、计算能力以及最小安装等问题，一经推出迅速成为亚马逊云科技有史以来发展最快的服务，这个记录一直保持到2014年推出云原生关系数据库Amazon Aurora。Amazon Aurora全面兼容开源数据库MySQL及PostgreSQL，它的速度最高可以达到标准MySQL的5倍、标准PostgreSQL的3倍，成本却只有传统商业级数据的十分之一。

这种云原生的趋势，也很快从软件蔓延到了为云而生的硬件创新。2017年，亚马逊云科技发布第三代Amazon Nitro系统，在业界首次使用自研专用芯片，将功能从软件转移到硬件，把服务器性能完全通过全新的虚拟化技术解放出来，消除服务器虚拟化性能损耗，用户可获取全部物理服务器资源。同时，软件硬化也极大地增加了安全性。如今，Amazon Nitro架构已经成为Amazon EC2所有超过600多种实例的基础平台。

这次大会，Peter发布了Nitro v5，晶体管数量比前一代增加了一倍，提供了更高的计算性能，同时带来50%的DRAM内容性能提升，2倍的PCle带宽提升。相比于前一代产品，Nitro将显著改善延迟30%，同时每瓦性能提高40%，PPS提高60%。

因为规模巨大，所以任何一点细微的性能提升，都能在云计算网络中产生巨大的效用。在追求极致效率的云计算生态里，软件硬化，为云优化的硬件渐成潮流。在2019年，亚马逊云科技发布基于Arm架构的自研云原生处理器Amazon Graviton2，开创了企业级应用大规模使用云端Arm架构服务的局面，云厂商开始向传统IT的硬件制高点——芯片发起冲锋。Amazon Graviton2的推出，标志着亚马逊的Arm架构自研处理器进入规模化应用阶段。相比x86处理器，Arm处理器架构更精简、更节能，但此前一直没能在企业级应用领域取得突破。Amazon Graviton2的规模应用树立了Arm处理器在企业级应用的标杆。对比x86处理器，基于Amazon Graviton2的同规格实例性价比提升可达40%。

自研芯片可以认为是亚马逊云科技持续创新的核心引擎，在2021亚马逊云科技re:Invent全球大会上，亚马逊云科技继续发布新一代基于Arm的自研CPU处理器Amazon Graviton3，标志着对于云原生硬件的研发水平又进入到一个新的高度。与Amazon Graviton2相比，Amazon Graviton3芯片采用5nm工艺、64核，集成了550亿晶体管。与Graviton2相比，Graviton3处理器支持为科学计算、机器学习和媒体编码工作负载提供高达2倍的浮点运算性能，为加密工作负载速度提升高达2倍的性能，为机器学习工作负载提供高达3倍的性能，同时最高可以实现60%能耗优化。本次大会，Peter发布了专为支持高性能计算工作负载而设计的基于Arm的定制Graviton3E系列芯片，对依赖矢量指令的工作负载的性能提高35%。

而作为粘合软件和硬件、传统IT与云计算最重要的一项技术——虚拟化，也伴随着云计算的发展迅速进化着，为了不断优化云计算环境下的计算效率而持续迭代。前面谈到的Amazon Nitro系统，已经可以完成从存储访问到加密监控和实例配置的所有工作，实际上将服务器硬件的所有计算，和内存资源提供给用户的实例，从而实例获得更好的整体性能，专用的Nitro卡可实现高速网络，高速EBS和I/O加速，不必为管理软件占用资源，从而压榨出更多的服务器资源回馈给客户。

本次re:Invent大会，亚马逊云科技将重塑的矛头指向了互联网的根本——TCP协议，这也是个难以想象的事情，可以说，没有TCP/IP协议，就根本不会有云计算的今天。但是针对局域网使用场景而设计的TCP协议，在面对超大规模的网络和数据流动时，在一些特定条件下，也开始显示出一些效率问题，造成通信的瓶颈。Peter在大会上发布了SRD 协议，他说：“我们现在是用数据密集型的，同时多路径的网络拓扑，这样的话我们可以避免网络过度的订阅率，又可以降低成本，同时非常有效地提升了网络的运行能力。”亚马逊云科技基于这个协议的ENA Express技术，将流量的P99延迟减少了50%，将P99.9延迟减少85%（与TCP相比），同时还将最大单流带宽从5Gbps到增加到了25Gbps。

至此，可以看到云对于传统IT基础设施的重塑基本上完成了初期覆盖的阶段。