Graviton2实例提高RDS/Aurora性价比

Graviton2实例提高RDS/Aurora性价比

关键字: [yt, Graviton 2, Database Workloads, Price Performance, Amazon Web Services Graviton 2, Amazon Rds Instances, Amazon Aurora Instances]

本文字数: 2500, 阅读完需: 12 分钟

导读

演讲者Sundar Rakhavan在演讲”Graviton2实例提高RDS/Aurora性价比”中阐释了亚马逊云科技Graviton 2处理器如何为数据库工作负载带来显著的性能提升和成本节省。他具体解释了,与基于Intel的实例相比,Graviton 2实例为RDS开源数据库提供高达35%的性能改善和高达52%的性价比优势,而CPU密集型工作负载则能从Graviton 2中获得最大收益。该演讲重点介绍了亚马逊云科技Graviton 2处理器如何为Amazon RDS和Amazon Aurora上的数据库工作负载提供更高性能、更佳成本效益和更快加密速度。

演讲精华

以下是小编为您整理的本次演讲的精华，共2200字，阅读时间大约是11分钟。

Amazon Aurora(兼容MySQL和PostgreSQL)、MySQL、PostgreSQL、MariaDB、SQL Server和Oracle是Amazon Web Services (亚马逊云科技)提供的关系型数据库服务。这些数据库服务旨在满足不同规模和复杂性的应用程序需求,为客户提供高性能、可靠性和可扩展性。

Amazon Aurora是一种与MySQL和PostgreSQL兼容的关系型数据库,提供高达5倍于标准MySQL数据库的性能,并且具有更高的可用性和可靠性。它采用了亚马逊云科技专有的日志结构化存储技术,可自动执行备份,并在发生故障时自动修复数据库实例,从而确保数据安全。

MySQL是一种开源的关系型数据库管理系统,广泛应用于各种Web应用程序中。亚马逊云科技提供了完全托管的MySQL服务,可以自动执行软件补丁、备份、复制等操作,从而降低管理开销。

PostgreSQL是另一种功能强大的开源对象关系型数据库系统,支持复杂的查询和数据类型。亚马逊云科技提供了完全托管的PostgreSQL服务,具有高可用性和可扩展性。

MariaDB是一种与MySQL兼容的开源关系型数据库,由原MySQL开发人员创建。亚马逊云科技提供了完全托管的MariaDB服务,可以轻松迁移现有的MySQL应用程序。

SQL Server是Microsoft开发的关系型数据库管理系统,广泛应用于企业级应用程序中。亚马逊云科技提供了完全托管的SQL Server服务,支持各种版本和版本升级。

Oracle是一种企业级关系型数据库管理系统,提供了先进的功能和工具。亚马逊云科技提供了完全托管的Oracle服务,可以轻松部署和管理Oracle数据库。

对于许多客户在大规模维护自身的开源数据库时所面临的困难,最简单直接的解决方案是迁移至托管数据库服务,如Amazon RDS或Amazon Aurora。在大多数情况下,这些客户能够将工作负载和应用程序迁移至托管服务,而无需重新架构应用程序,他们的团队仍可继续利用相同的数据库技能。这种转变的目标客户包括:在内部或EC2或其他公有云上自行管理开源数据库的客户、希望减轻数据库管理负担并将DBA资源重新分配到以应用为中心的环境中的客户(使他们能够更多地专注于应用程序开发和为业务添加新功能)、不希望重新架构应用程序并希望继续利用相同技能的客户,以及需要简单途径将开源数据库工作负载迁移至云中托管服务的客户。

数据库管理员每天都面临着巨大的压力,需要在各个方面为业务创造价值。通常,企业利用所收集的数据的目标是更好地了解业务、降低成本、增加收入以及实现改进和成果。如果数据库管理员大部分时间都花在安装软件、准备系统或从事任何重复性任务上,就会减少为实际业务目标工作的时间。专注于推动业务发展的时间越多,他们就越有可能成为一股不可忽视的进步力量。

Amazon RDS简化了在云中设置、操作和扩展关系数据库的过程。它提供经济高效且可调整容量的同时,自动化了诸如硬件供应、数据库设置、修补和备份等耗时的管理任务。它解放了客户,使他们能够专注于应用程序,确保获得所需的快速性能、高可用性、安全性和兼容性。由于其易用性、高可用性和经济效益,Amazon RDS如今已拥有数十万客户,包括三星、麦当劳、Intuit、飞利浦、宝马和哈佛大学等众多知名品牌。

在深入探讨亚马逊云科技 Graviton 2 处理器的优势之前,我们先阐释这些处理器本身。亚马逊 EC2 提供了最广泛的处理器选择,包括全系列英特尔 Xeon 处理器、AMD EPYC 处理器,这些都是针对基于 x86 架构的工作负载提供强大且经济高效的选择。最后,还有亚马逊云科技自主设计的硅芯片——亚马逊云科技 Graviton 系列处理器。

Graviton 处理器,或称亚马逊云科技定制硅芯片,由 Annapurna Labs 设计,采用 64 位 ARM Neoverse N1 内核。凭借亚马逊云科技在大规模运行云原生工作负载方面的丰富经验,它能够针对芯片本身进行特定优化。Graviton 字面意义上就是为云而生。通过构建自主处理器,亚马逊云科技可以为客户快速创新和迭代,提供卓越性能的同时显著节省成本。

第一代亚马逊云科技 Graviton 处理器为亚马逊 EC2 A1 实例提供动力,这是亚马逊云科技上基于 ARM 架构的实例。Graviton 2 处理器在性能和功能上比第一代亚马逊云科技 Graviton 处理器有了重大飞跃。对于需要利用 Graviton 2 的数据库工作负载,基于 Graviton 2 的数据库实例现已普遍可用于 Amazon Aurora (与 PostgreSQL 兼容)、Amazon Aurora (与 MySQL 兼容)、Amazon RDS for MySQL、Amazon RDS for PostgreSQL 和 Amazon RDS for MariaDB。根据数据库引擎版本和工作负载的不同,Graviton 2 实例为 RDS 开源数据库提供高达 35% 的性能改进和高达 52% 的价格/性能改进。

Graviton 2 实例具有高性能网络和存储、下一代 Elastic Network Adapter 和 NVMe 技术,为 M6g 实例提供高吞吐量、低延迟的网络和 Amazon Elastic Block Storage 接口。它们基于亚马逊云科技 Nitro Systems 构建,这是一套丰富的构建模块,将许多传统虚拟化功能卸载到专用硬件和软件上,从而提供高性能、高可用性和高安全性,同时降低虚拟化开销。

亚马逊云科技 Graviton 2 处理器是一款采用 7 纳米工艺制造的定制设计和专门构建的处理器,基于 64 位 ARM Neoverse 内核,拥有 300 亿个晶体管。与第一代亚马逊云科技 Graviton 处理器相比,Graviton 2 CPU 的性能提高了 7 倍,计算核心数量增加了 4 倍,每个核心的私有缓存容量增加了 2 倍,内存速度提高了 5 倍。此外,亚马逊云科技 Graviton 2 处理器还具有始终加密的 DDR 内存和每核心加密性能提高 50% 的特性。这些性能改进使得 Graviton 2 R6g 数据库实例成为数据库工作负载的绝佳选择。

升级到 Graviton 2 只需要使用与任何其他实例修改相同的步骤进行简单的实例类型修改。应用程序将继续正常工作,客户无需支持其应用程序代码。从应用程序的角度来看,应用程序将继续正常运行。Graviton 2 支持各种版本的 Aurora MySQL(版本 2.09.1 及更高版本)、Aurora PostgreSQL(版本 11.9 及更高版本)、RDS for MySQL(版本 8.0.17 及更高版本)、RDS for PostgreSQL(版本 12.3 及更高版本)和 RDS for MariaDB(版本 10.4.13 及更高版本)。

亚马逊云科技 RDS 实例提供多种配置,起始配置为 2 个 vCPU 和 8 GiB 内存(M6g)或 16 GiB 内存(R6g),最高可达 10 Gigabits 的网络带宽,推出了新的入门级通用和内存优化实例。

接下来,Rakhavan 比较了 Graviton 2 驱动的 R6g 实例与 R5 实例的性能,强调了 Graviton 2 单插槽设计和全 vCPU 相比 R5 多插槽设计和超线程 vCPU 的优势。在较大的 R5 16xl 和 R5 24xl 实例中,它们有两个插槽,每个插槽中有多个 vCPU 和本地内存,从一个插槽中的 vCPU 访问另一个插槽的内存被称为远程访问,会导致非统一内存访问(NUMA)和一些性能下降。这可能会导致一些顶端扩展损失。相反,对于 Graviton 2 实例 R6g,由于它只有一个插槽,确保了本地和统一的内存访问,因此随着实例大小的增加,性能特征呈线性增长。

另一个主要区别在于,在R5实例上,当配置了两个vCPU时,其中一个是采用同步多线程(SMT)或超线程技术的CPU。当工作任务被分配到CPU时,它必须被重新调度,并且存在一些共享的执行资源。随着更多vCPU被添加到高端实例中,这种延迟可能会导致整体吞吐量下降。相比之下,在采用Graviton 2的R6g实例上,配置了两个完整的vCPU,因此当工作任务到来时,它们都会被分配到完整的CPU上执行,并且能够更快完成,从而带来更优异的性能表现。

内部基准测试结果证明了Graviton 2的性能优势。在一个CPU密集型应用程序中,涉及对一千行数据进行范围扫描,以及三级嵌套循环遍历另外两个表(每个约有1000行),随着工作负载的增加,采用Graviton 2的R6g实例相比R5实例显示出了显著的性能提升,两个大型实例之间的差异高达70%,这是由于前者使用了完整CPU,而后者使用了超线程CPU。

在使用HammerDB进行混合工作负载场景测试中,包括I/O操作和读取,Graviton 2的R6g实例仍然比R5实例的性能高出约15%,尽管其他因素如I/O和临时使用也在竞争资源。考虑到R6g的成本也低于R5,其性价比提升可能相当可观。

在更大的实例如16xl和24xl上,Graviton 2的R6g 16xl甚至胜过了R5 24xl,尽管后者拥有更多vCPU(R6g 16xl有32个vCPU,而R5 24xl有24个vCPU)。这是因为R5 24xl不仅要应对超线程,还要应对NUMA(非统一内存访问)的影响,这意味着它的性能无法像16xl那样成倍增长。如果不需要外部内存,且工作负载可以装入可用内存,那么R6g 16xl相比R5 24xl是一个更好的选择。

在Graviton 2处理器上运行Amazon Aurora MySQL的内部测试显示,相比非Graviton实例,性能提升高达35%,性价比提升高达52%。

可从Graviton 2处理器中获益的关键数据库工作负载包括中等分析型CPU密集型工作负载、涉及在亚马逊云科技密钥管理服务(KMS)之外和数据库内部进行不断加密和解密的工作负载、图像和地图处理(如在PostgreSQL中使用PostGIS或PG Routing)、大量JSON和JSONB操作,以及利用PostgreSQL和MySQL中可用的本地数据库并行查询选项的工作负载。

客户在迁移至 Graviton 2 实例时,无需重新编译应用程序,因为他们仅需更改实例类型,即可连接至同一数据库。

• 要从基于 Intel 的实例迁移至 Graviton 2 实例,客户可使用修改实例操作更改实例类型,过程与任何其他实例修改类似。
• 对于 Amazon Aurora,客户可从新实例开始,或添加一个基于 Graviton 2 的读取实例进行测试,待性能令人满意后再迁移至 Graviton 2 实例。对于 RDS 实例,客户可添加一个基于 Graviton 2 的读取副本进行测试,然后迁移。
• 客户可将 Graviton 2 实例与非 Graviton 实例结合使用,例如拥有一个基于 x86 Intel 的 Aurora 写入实例和一个基于 Graviton 2 的读取实例,从而允许他们逐步测试和迁移。
• 客户可通过修改实例类型从 Graviton 2 实例回退至 x86 实例,但这可能会导致停机时间。
• 支持 Graviton 2 实例的特定版本包括 RDS for MySQL (8.0.17、8.0.19 和 8.0.20)、RDS for PostgreSQL (12.3 和 12.4)、RDS for MariaDB (10.4.13 及更高版本)、Aurora MySQL (2.0.9.2 及更高版本,适用于 DB.R16 实例类)和 Aurora PostgreSQL (12.4 及更高版本,以及 11.9 及更高版本,适用于 DB.R6G 实例类)。

总的来说,该网络研讨会全面概述了亚马逊云科技 Graviton 2 处理器及其在数据库工作负载方面的优势。通过内部基准测试,展示了其性能提升和价格/性能优势,并解答了有关迁移和使用的常见问题和疑虑。我们鼓励客户测试他们特定的工作负载,以确定最合适的实例选择,并利用 Graviton 2 实例为其数据库工作负载带来的潜在好处。

总结

亚马逊云科技 Graviton2 实例为 Amazon RDS 和 Aurora 数据库工作负载带来了显著的性能和成本优势。这些定制的 ARM 处理器可提供高达 35% 的性能提升和高达 52% 的价格/性能比提升,具体取决于数据库引擎和工作负载类型。Graviton2 实例的关键优势源自其优化的架构,包括全 CPU 内核(无超线程)、统一内存访问和高效加密能力。

Graviton2 实例在 CPU 密集型工作负载方面表现出色,如分析查询、加密/解密操作、JSON 处理和并行查询执行。它们提供线性可扩展性和跨不同实例规格的一致性能。迁移到 Graviton2 实例过程简单,只需修改实例类型,无需重新编译应用程序或更改代码。

亚马逊云科技建议客户先创建一个新的 Graviton2 实例或为现有集群添加一个 Graviton2 读取副本,进行测试和性能评估,然后再迁移生产工作负载。同一 Aurora 集群中混合使用 Graviton2 和非 Graviton2 实例也是支持的,允许逐步迁移。总的来说,Graviton2 实例为寻求优化 RDS 和 Aurora 数据库工作负载性能和成本效率的客户提供了有价值的选择。

为了充分利用 Graviton2 实例的优势,客户应评估其工作负载特征,针对特定用例进行测试,并考虑采用分阶段迁移方式,确保平稳过渡的同时实现这一创新亚马逊云科技技术带来的性能和成本优势。

亚马逊云科技（Amazon Web Services）是全球云计算的开创者和引领者。提供200多类广泛而深入的云服务，服务全球245个国家和地区的数百万客户。亚马逊云科技致力于成为企业构建和应用生成式AI的首选，通过生成式AI技术栈，提供用于模型训练和推理的基础设施服务、构建生成式AI应用的大模型等工具、以及开箱即用的生成式AI应用。深耕本地、链接全球 – 在中国，亚马逊云科技通过安全、稳定、可信赖的云服务，助力中国企业加速数字化转型和创新，并深度参与全球化市场。