39、AWS成本优化与架构相关知识解析

AWS成本优化与架构相关知识解析

1. AWS成本监控与预估

在使用AWS服务时，有效监控成本和预估应用栈成本至关重要。AWS提供了多种工具来跟踪计费和使用情况，帮助用户预测和防止超支，发现并理解使用趋势，深入分析使用数据。
- 成本监控工具 ：
- Budgets ：可设置预算并通过发送电子邮件警报来控制支出。
- Cost Explorer ：适合分析大规模账户使用数据，帮助用户了解成本趋势。
- Cost and Usage Reports ：提供详细的使用数据，便于进行深入分析。
- Trusted Advisor ：监控资源状态，如运行但闲置的EC2实例、具有公共读取权限的S3存储桶等。
- 成本预估工具 ：
- Simple Monthly Calculator ：可快速建模多个替代资源栈，准确估算和比较成本。
- AWS Total Cost of Ownership calculator ：用于比较在AWS上部署应用栈与在本地部署的成本。

以下是一个简单的成本监控工具功能对比表格：
| 工具名称 | 主要功能 |
| ---- | ---- |
| Budgets | 预算设置与警报 |
| Cost Explorer | 成本趋势分析 |
| Cost and Usage Reports | 详细使用数据提供 |
| Trusted Advisor | 资源状态监控 |

2. EC2实例相关知识

EC2实例类型基于硬件配置，适用于特定类型的工作负载。用户应熟悉常见的实例家族类别及其用例。
- 选择合适的EC2实例类型 ：根据应用的需求，如计算密集型、内存密集型等，选择合适的实例类型。
- 配置EC2预留实例 ：
- 可转换预留实例（Convertible RIs） ：在预留期限内可更换实例类型，或在所在区域的任何可用区使用。
- 定期预留实例 ：可安排定期的使用时间段。
- 使用Spot Fleets ：通过预建的AMI、持久容量偏好和生命周期行为，配置多个自定义Spot实例的复杂组合，以提供多个并发实例。

以下是配置EC2预留实例的步骤：
1. 选择实例类型和数量。
2. 确定付款选项，如全部预付、部分预付、无预付或按月支付。
3. 选择是否为可转换预留实例。
4. 设置租期。

3. 存储类选择

不同的AWS存储类提供不同的存储和传输成本。以下是几种常见存储类的比较：
| 存储类 | 特点 | 成本 |
| ---- | ---- | ---- |
| Amazon S3 Glacier | 最低成本，适合长期存档数据，访问延迟高 | 低 |
| Amazon S3 Standard - Infrequent Access | 适合不频繁访问的数据，成本适中 | 中 |
| Amazon S3 Standard | 通用存储，高可用性和低延迟 | 高 |
| Amazon S3 One Zone - Infrequent Access | 单可用区存储，成本较低，但可用性相对较低 | 中 |

4. 安全与管理

当公司需要更紧密地协调多个AWS账户的管理时，AWS Organizations可以提供帮助，但也会对安全配置产生影响。
- 安全影响 ：
- 组织级管理账户的泄露可能造成更大的损害。
- 可以在组织级别集中控制用户权限。
- 标准的安全最佳实践，如多因素认证（MFA）和强密码，变得更加重要。

以下是使用AWS Organizations的安全管理流程：

graph LR
    A[创建组织] --> B[添加账户]
    B --> C[设置权限]
    C --> D[实施安全策略]
    D --> E[监控与审计]

5. 复习问题与答案

以下是一些常见的复习问题及答案：
1. 问题 ：以下哪项最能描述AWS免费套餐？
- 答案 ：C. 新账户在第一年可免费访问基本级别的AWS服务。
2. 问题 ：哪个AWS服务最适合通过发送电子邮件警报来控制支出？
- 答案 ：B. Budgets。
3. 问题 ：当AWS基础设施增长，难以跟踪支出时，哪个服务最适合分析大规模账户使用数据？
- 答案 ：B. Cost Explorer。

通过对这些问题的解答，可以加深对AWS成本优化和架构相关知识的理解。

6. 容器的优势

容器如Docker具有一些优势，可显著降低AWS计算成本。
- 快速启动 ：容器可以快速启动，提高资源利用率。
- 提高服务器密度 ：多个容器可以在同一物理服务器上运行，提高服务器的利用率。
- 可靠的环境复制 ：容器可以轻松地复制服务器环境，确保应用的一致性。
- 低内存占用 ：相比物理机器，容器可以使用更少的内存运行。

以下是容器优势的对比表格：
| 优势 | 说明 |
| ---- | ---- |
| 快速启动 | 减少资源等待时间 |
| 提高服务器密度 | 降低硬件成本 |
| 可靠的环境复制 | 确保应用一致性 |
| 低内存占用 | 节省内存资源 |

7. Spot实例相关知识

• Spot实例池 ：指符合特定启动规范的未使用EC2实例。
• Spot实例中断 ：当Spot价格超过用户设定的最大值时，Spot实例会被中断。
• 目标容量 ：指用户希望运行的最大实例数或vCPU数。

以下是启动Spot舰队的AWS CLI命令：

aws ec2 request-spot-fleet --spot-fleet-request-config file://Config.json

8. EBS卷备份

为确保EBS卷定期备份，同时避免旧快照版本导致的数据膨胀，可以使用EBS Lifecycle Manager进行配置。
- 配置步骤 ：
1. 登录AWS管理控制台，导航到EBS Lifecycle Manager。
2. 创建生命周期策略，设置备份频率和保留期限。
3. 选择要应用策略的EBS卷。

以下是EBS卷备份的流程示意图：

graph LR
    A[启动EBS Lifecycle Manager] --> B[创建策略]
    B --> C[设置备份频率和保留期限]
    C --> D[选择EBS卷]
    D --> E[自动备份和清理]

9. 其他相关知识

• 资源标签 ：成本分配标签可用于跟踪成本，但标签可能需要长达24小时才能出现在计费和成本管理仪表板中。用户可以从Tag Editor页面激活和管理成本分配标签。
• IAM角色 ：定义资源如何访问其他资源，用户不能以实例角色进行身份验证，角色也不能与实例的内部系统进程关联。
• NAT实例和NAT网关 ：用于安全地路由私有和公共子网之间的流量，并将其发送到互联网。

通过深入了解这些AWS相关知识，用户可以更好地优化成本，构建高效的架构。

AWS成本优化与架构相关知识解析（续）

10. 不同场景下的实例选择策略

在不同的业务场景下，合理选择实例类型和使用方式能有效降低成本。
- 持续运行的应用 ：对于需要连续运行较长时间的应用，如持续运行36个月的应用，选择EC2预留实例是较为经济的选择。因为预留实例在长期使用时能提供较大的折扣，相比按需实例能节省大量成本。
- 流量波动的应用 ：像在线网店，平时需要3个EC2实例处理流量，夏季两个月流量翻倍。此时可以采用运行3个预留实例全年运行，并在夏季购买3个计划预留实例的方式。这样既能满足日常流量需求，又能在流量高峰时应对，同时控制成本。

以下是不同场景下实例选择的对比表格：
| 场景 | 实例选择建议 | 原因 |
| ---- | ---- | ---- |
| 持续运行多年 | 预留实例 | 长期使用折扣大，节省成本 |
| 季节性流量高峰 | 预留实例 + 计划预留实例 | 满足日常和高峰流量需求，控制成本 |

11. 预留实例配置细节

在配置预留实例时，需要注意一些关键设置。
- 付款选项 ：包括全部预付、部分预付、无预付和按月支付。其中，全部预付前期成本高，但总体费用最低；无预付前期无需支付费用，但长期来看成本最高。
- 实例类型 ：有标准和可转换预留实例之分。可转换预留实例允许在预留期限内更换实例类型或在所在区域的任何可用区使用。
- 其他设置 ：还需设置租期和是否使用专用主机等。

以下是预留实例配置步骤的更详细说明：
1. 明确应用需求，选择合适的实例类型和数量。
2. 根据预算和使用计划，确定付款选项。
3. 决定是否选择可转换预留实例。
4. 设置租期，如1年或3年。
5. 若需要，选择专用主机以获得更高的隔离性。

12. 安全组与网络配置

安全组和网络配置对于保障AWS资源的安全和正常运行至关重要。
- 安全组规则 ：安全组规则考虑端口、源和目标地址，但不考虑数据包大小。规则直接与特定对象关联，无需引用目标地址。
- 网络工具 ：NAT实例和NAT网关用于安全地路由私有和公共子网之间的流量，并将其发送到互联网；互联网网关连接VPC与互联网；虚拟专用网关通过安全VPN连接VPC与远程站点。

以下是网络配置工具的功能对比表格：
| 工具名称 | 功能 |
| ---- | ---- |
| NAT实例和NAT网关 | 路由私有和公共子网流量到互联网 |
| 互联网网关 | 连接VPC与互联网 |
| 虚拟专用网关 | 通过VPN连接VPC与远程站点 |

13. 自动化与管理工具

AWS提供了多种自动化和管理工具，帮助用户更高效地管理资源。
- Auto Scaling ：根据需求自动调整实例数量，以维持所需的实例数量。例如，当手动终止部分实例时，Auto Scaling会创建新的实例进行替换。
- Scheduled actions ：可以根据预定的时间调整自动扩展组的最小和最大组大小以及期望容量，适用于有可预测负载模式的应用。
- Target tracking policies ：通过调整自动扩展组的期望容量，使给定指标的阈值接近预定义的值。

以下是自动化工具功能的对比表格：
| 工具名称 | 功能 |
| ---- | ---- |
| Auto Scaling | 自动调整实例数量以维持期望容量 |
| Scheduled actions | 按预定时间调整组大小和期望容量 |
| Target tracking policies | 根据指标阈值调整期望容量 |

以下是Auto Scaling的工作流程示意图：

graph LR
    A[设定期望容量] --> B[监控需求]
    B --> C{需求变化?}
    C -- 是 --> D[调整实例数量]
    C -- 否 --> B
    D --> B

14. 应用部署与管理

在AWS上部署和管理应用时，有多种工具可供选择。
- Elastic Beanstalk ：负责处理底层部署细节，让用户专注于代码开发。
- Lambda ：响应触发事件，单次运行代码。
- ECS ：管理Docker容器，但不一定在任务完成时停止容器。
- Auto Scaling ：根据需求增加实例以满足部署需求。

以下是不同应用部署工具的特点对比表格：
| 工具名称 | 特点 |
| ---- | ---- |
| Elastic Beanstalk | 处理底层部署，专注代码 |
| Lambda | 响应触发，单次运行 |
| ECS | 管理容器，不强制停止 |
| Auto Scaling | 按需增加实例 |

15. 数据存储与迁移

在AWS中，数据存储和迁移有多种方式。
- 数据存储 ：Elastic Block Store提供虚拟块设备，但不适合长期数据存储；Amazon S3提供多种存储类，如Glacier适合长期存档，Standard适合通用存储。
- 数据迁移 ：VM Import/Export工具可安全可靠地在AWS账户和本地数据中心之间传输虚拟机；Snowball是一种物理大容量存储设备，可用于数据迁移。

以下是数据存储和迁移方式的对比表格：
| 方式 | 适用场景 |
| ---- | ---- |
| Elastic Block Store | 短期数据存储和操作 |
| Amazon S3 Glacier | 长期存档数据 |
| Amazon S3 Standard | 通用数据存储 |
| VM Import/Export | 虚拟机迁移 |
| Snowball | 大容量数据迁移 |

通过全面掌握这些AWS成本优化和架构相关的知识，用户能够在实际应用中灵活运用各种工具和策略，实现成本的有效控制和架构的高效运行。