加速云：云

(Ampere 计算系列文章之加速云计算，第一部分)

传统上，部署 Web 应用意味着在公司企业数据中心中，使用基于 x86 架构的服务器运行大型单体应用。将应用迁移到云端消除了过度配置数据中心的需要，因为云资源可以根据实时需求进行分配。同时，向云端的迁移也意味着向组件化应用（也称为微服务）的转变。这种方法允许应用轻松扩展到可能数万甚至数百万用户。

采用云原生方法，应用可以在云端完全运行并充分利用云的独特功能。例如，使用分布式架构，开发人员可以通过创建更多应用组件实例来无缝扩展，而不是运行越来越大的应用，这很像添加另一个应用服务器而不必添加另一个数据库。许多大型公司（例如 Netflix、维基百科等）已经将分布式架构提升到一个新的水平，即将应用分解成独立的微服务。这样做简化了设计、部署和负载平衡的规模。有关分解单体应用的更多详细信息，请参阅《凤凰项目》，有关开发云原生应用的最佳实践，请参阅《十二要素应用》。

x86 超线程的低效

传统的 x86 服务器基于通用架构构建，该架构主要用于个人计算平台，用户需要能够在单个 CPU 上同时执行各种不同类型的桌面应用。由于这种灵活性，x86 架构实现了对桌面应用有用的高级功能和容量，但许多云应用并不需要这些功能。然而，在基于 x86 的云上运行应用的公司仍然必须为这些功能付费，即使他们不使用这些功能。

为了提高利用率，x86 处理器采用超线程技术，使一个核心能够运行两个线程。虽然超线程允许更充分地利用核心容量，但当核心的资源过度使用时，它也可能允许一个线程影响另一个线程的性能。具体来说，每当这两个线程争用相同的资源时，这都会给操作带来显著且不可预测的延迟。当您不知道（并且无法控制）它将与哪个应用共享核心时，很难优化应用。超线程可以被认为是同时试图支付账单和观看体育比赛。账单需要更长时间才能完成，而且您并没有真正欣赏比赛。最好通过先完成账单，然后专注于比赛，或者将任务分配给两个人（其中一个人不是足球迷）来分离和隔离任务。

超线程还会扩大应用的安全攻击面，因为另一个线程中的应用可能是试图进行侧信道攻击的恶意软件。保持不同线程中的应用彼此隔离会在处理器级别引入开销和额外延迟。

云原生优化

为了提高效率和设计简易性，开发人员需要专为高效处理其特定数据（而不是其他所有人的数据）而设计的云资源。为此，高效的云原生平台可以加速云原生应用的典型操作类型。为了提高整体性能，云原生处理器提供了更多旨在优化微服务执行的核心，而不是构建需要超线程来执行越来越复杂的桌面应用的更大核心。这导致更一致和确定的延迟，支持透明扩展，并避免了超线程带来的许多安全问题，因为当应用在其自己的核心上运行时，它们自然会被隔离。

为了加速云原生应用，Ampere 开发了 Altra 和 Altra Max 64 位云原生处理器。在一个单一 IC 上提供高达 128 个核心的前所未有的密度，单个 1U 机箱配备两个插槽，可以在单个机架中容纳多达 256 个核心。

Ampere Altra 和 Ampere Altra Max 核心围绕 Arm 指令集架构 (ISA) 设计。虽然 x86 架构最初是为通用台式机设计的，但 Arm 已经从嵌入式应用的传统发展而来，在嵌入式应用中，确定性行为和功耗效率更受关注。从这个基础出发，Ampere 处理器专为功耗和核心密度是重要设计考虑因素的应用而设计。总的来说，Ampere 处理器为许多云原生应用提供了极其高效的基础，从而实现了高性能、可预测且一致的响应能力以及更高的功耗效率。

对于开发人员而言，Ampere 处理器实现 Arm ISA 事实意味着已经存在广泛的软件和工具生态系统可用于开发。在本系列的第二部分中，我们将介绍开发人员如何将现有应用无缝迁移到领先 CSP 提供的 Ampere 云原生平台，以立即开始加速其云操作。

云原生的优势

在云原生平台上运行的一个关键优势是更低的延迟，从而带来更一致和可预测的性能。例如，微服务方法与当前的单体云应用根本不同。因此，对于服务质量和利用效率的优化，也需要一种根本不同的方法，这并不奇怪。

微服务将大型任务分解成较小的组件。其优势在于，由于微服务可以专门化，因此它们可以提供更高的效率，例如与尝试完成所有必要任务的更通用的单体应用相比，在操作之间实现更高的缓存利用率。但是，即使微服务通常每个组件使用的计算资源较少，但每一层的延迟要求也比典型的云应用严格得多。换句话说，每个微服务只获得可用于完整应用的延迟预算的一小部分。

从优化的角度来看，可预测且一致的延迟至关重要，因为当每个微服务的响应能力在超线程x86 架构上的变化幅度与之一样大时，最坏情况下的延迟是每个微服务的组合最坏情况的总和。好消息是，这也意味着，即使在多个微服务中实施微服务延迟的少量改进，也可以产生显着的改进。

图 1 说明了在像 Ampere Altra Max 这样的云原生平台上运行典型的云应用与 Intel IceLake 和 AMD Milan 相比的性能优势。 Ampere Altra Max 不仅提供更高的性能，而且提供更高的性能/瓦特效率。该图还显示了 Ampere Altra Max 如何具有优于 Intel IceLake 的延迟（13%），以提供云原生应用所需的稳定性能。

图 1：与 Intel IceLake 和 AMD Milan 相比，Ampere Altra Max 等云原生平台提供卓越的性能、功耗效率和延迟。

可持续性

即使是 CSP 负责处理其数据中心的功耗，许多开发人员也意识到公众和公司利益相关者越来越关注公司如何解决可持续性问题。 2022 年，云数据中心估计占总数据中心功耗的 80%1。根据 2019 年的数据，预计到 2030 年数据中心的功耗将翻一番。

很明显，可持续性对于云的长期发展至关重要，云行业必须开始采用更高效的能源技术。减少功耗也将降低运营成本。无论如何，今天率先减少碳足迹的公司将在此类措施成为强制性措施时做好准备。

表 1：与传统的 x86 云相比，使用 Ampere 云原生平台的云原生处理的优势。

Ampere 等云原生技术使 CSP 能够继续提高数据中心的计算密度（见表 1）。同时，云原生平台提供了令人信服的性能/价格/功耗优势，使开发人员能够降低日常运营成本，同时提高性能。

在本系列的第二部分中，我们将详细介绍将现有应用重新部署到云原生平台并加速您的操作所需的内容。

请查看 Ampere Computing 开发者中心，了解更多相关内容和最新新闻。

以上是加速云：云的详细内容。更多信息请关注PHP中文网其他相关文章！