AWS Nitro SSD – 适用于 I/O 密集型应用程序的高性能存储

作者:糖果
发布时间:2024-03-30 10:12:06 (27天前)
来源:for-your-i-o-intensive-applications/

> 我们乐于为客户解决难题！正如您多年来所见，AWS 的创新有多种形式，包括硬件和软件。

我最喜欢的客户驱动型创新示例之一是AWS Nitro System，我在 2018 年年中首次写到。在那篇博文中，我告诉过您 Nitro System 如何让我们比以往任何时候都更快地进行创新，目标是创建可以运行更多类型工作负载的实例。我还分享了当时存在的基本构建块，包括用于加速和卸载网络和存储 I/O 的 Nitro 卡、用于监控和保护硬件资源的 Nitro 安全芯片以及用于管理内存和 CPU 分配的 Nitro 管理程序开销非常低。
今天我想再告诉你一个积木！

###### AWS Nitro SSD
几十年来，传统硬盘驱动器（有时被戏称为旋转锈）是主要的块存储设备。今天，虽然旋转锈仍然有其一席之地，但大多数高性能存储都基于更现代的固态驱动器 (SSD)。打开固态硬盘，您会发现大量闪存和固件驱动的处理器，用于管理对内存的访问并支持更高级别的功能，例如块映射、加密、缓存、磨损均衡等。
AWS 云的规模及其支持的客户用例范围让我们对当今的应用程序、数据库引擎和操作系统使用块存储的方式有了一些宝贵的见解。因此，在交付了几代 EC2 实例之后，我们看到了做得更好的机会。我们的目标是让 I/O 密集型工作负载（关系数据库、NoSQL 数据库、数据仓库、搜索引擎和分析引擎等）运行得更快，性能更可预测。
今天我想跟大家介绍一下 AWS Nitro SSD。这些设备的第一代用于为io2 Block Express EBS 卷提供动力，并使我们能够为您提供具有大量 IOPS、大量吞吐量和 64 TiB 的最大卷大小的 EBS 卷。我今天早些时候写的 Im4gn 和 Is4gen 实例使用第二代 AWS Nitro SSD，许多未来的 EC2 实例也将使用，包括我们今天预先宣布的 I4i 实例。
AWS Nitro SSD 旨在以云规模安装和运行。虽然这听起来像是制造和安装更多设备的简单练习，但实际情况要复杂得多，也更有趣。正如我之前提到的，每个设备内部的固件负责实现许多较低级别的功能。当我们的客户将设备推向极限时，他们希望我们能够诊断并解决他们观察到的任何性能不一致问题。构建我们自己的设备使我们能够设计操作遥测和诊断，以及使我们能够以云规模和云速度安装固件更新的机制。更进一步，我们开发了自己的代码来管理实例级存储，以进一步提高可靠性和调试能力，
在性能方面，我们对云工作负载的深入了解促使我们对设备进行设计，以便它们能够在持续、持续的负载下提供最高性能。SSD 由快速、密集的闪存构成。由于这种半导体存储器的特性，每个单元只能被写入、擦除和重写有限的次数。为了使设备的使用寿命尽可能长，固件负责一个称为磨损均衡的过程。我不明白细节，但我认为这包括某种从逻辑块编号到物理单元的映射，这种映射方式可以随着时间的推移平均循环数。这个过程涉及一些内务管理（一种垃圾收集形式），在处理大量写入时，各种类型的 SSD 可能会在不可预测的时间变慢（产生延迟峰值）。我们还利用我们的数据库专业知识，在 SSD 固件中构建了一个非常复杂、断电安全的基于日志的数据库。
第二代 AWS Nitro SSD 旨在避免延迟峰值并在实际工作负载上提供出色的 I/O 性能。我们的基准测试显示，使用 AWS Nitro SSD 的实例（例如新的 Im4gn 和 Is4gen）的延迟可变性比 I3 实例低 75%，从而为您提供更一致的性能。
将所有这些放在一起，这里有一个非常紧密、快速旋转的飞轮在起作用，因为构建 Nitro SSD 的团队是 AWS 存储团队的一部分，并且还负有运营责任。与 AWS 的所有团队一样，他们日复一日地观察指标，并且可以使用 CI/CD 模型有效地部署新固件。

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