Accélérer le cloud: à quoi s'attendre lorsqu'il va natif cloud

Ampère Cloud Native Platform: La combinaison parfaite de performances, de durabilité et de rentabilité

Cet article est la quatrième partie de la série «Accélération du cloud computing» d'Ampere Computing, qui explore les nombreux avantages de la migration vers les plates-formes de cloud-natives. L'article précédent a expliqué les différences entre l'architecture x86 et les plates-formes natives du cloud et les investissements requis pour la migration native du cloud. Cet article se concentrera sur les avantages apportés par les plates-formes natives dans le cloud.

Les avantages des processeurs natifs cloud dans le cloud computing:

• augmenter les performances par rack et par dollar
• prévisibilité et cohérence améliorées
• Améliorer l'efficacité
• Évolutivité optimisée
• réduire les coûts d'exploitation

Le processeur natif Cloud atteint des performances de pointe

Contrairement à l'architecture x86 qui comporte un grand nombre de fonctionnalités héritées, les processeurs natifs Ampère Cloud sont conçus pour effectuer efficacement les tâches d'application cloud courantes. Cela améliore considérablement les performances des charges de travail cloud critiques sur lesquelles les entreprises s'appuient le plus.

Figure 1: La plate-forme native Ampère Cloud fonctionne considérablement plus élevée dans les charges de travail cloud critiques que les plates-formes x86. Image de "la durabilité principale des processeurs natifs cloud".

Cloud Native apporte une vitesse de réponse, une cohérence et une prévisibilité plus élevées

Pour les applications qui fournissent des services réseau, le temps de réponse des demandes de l'utilisateur est une mesure de performance clé. La vitesse de réponse dépend de la charge et de l'évolutivité;

Bien que les performances de pointe soient importantes, de nombreuses applications doivent respecter des accords de niveau de service spécifiques (SLA), comme la réponse dans les deux secondes. Par conséquent, les équipes d'opérations cloud mesurent généralement la vitesse de réponse en utilisant la latence P99 (c'est-à-dire que 99% des demandes obtiennent un temps de réponse satisfaisant à cette époque).

Pour mesurer la latence P99, nous augmentons le nombre de demandes au Service pour déterminer où 99% des transactions sont toujours terminées dans le SLA requis. Cela nous permet d'évaluer le débit maximal possible tout en maintenant le SLA et à évaluer l'impact sur les performances à mesure que le nombre d'utilisateurs augmente.

La cohérence et la prévisibilité sont deux facteurs majeurs qui affectent la latence et la vitesse de réponse globales. La vitesse de réponse est plus prévisible lorsque les performances de la tâche sont plus cohérentes. En d'autres termes, plus la différence de latence et de performance est petite, plus la vitesse de réponse d'une tâche est prévisible. La prévisibilité aide également à simplifier l'équilibrage de la charge de travail.

Comme mentionné dans la première partie de cette série, le Core X86 utilise une technologie d'hyperthreading pour améliorer l'utilisation du noyau. Étant donné que deux threads partagent un noyau, il est difficile de garantir le SLA. Les frais généraux d'hyperthreaux et les incohérences inhérentes dans d'autres problèmes d'architecture x86 entraînent de plus grandes différences de latence entre les tâches par rapport aux processeurs natifs du cloud Ampère (voir figure 2). Par conséquent, les plates-formes basées sur x86 peuvent maintenir des performances de pointe élevées, mais dépasseront bientôt le SLA en raison de différences élevées de latence. De plus, plus le SLA est strict (c'est-à-dire les secondes vs millisecondes), plus l'impact de cette différence sur la latence et la vitesse de réponse P99 est grande.

Figure 2: Hyperthreading et autres problèmes d'architecture x86 entraînent une augmentation des différences de latence, ce qui affecte négativement le débit et le SLA. Image de "la durabilité principale des processeurs natifs cloud".

Dans ce cas, le seul moyen de réduire la latence est de réduire le taux de demande. En d'autres termes, pour garantir le SLA, plus de ressources x86 doivent être allouées pour garantir que chaque noyau fonctionne sous des charges plus basses, résolvant ainsi le problème des grandes différences de vitesses de réponse entre les threads sous des charges élevées. Par conséquent, les applications basées sur X86 sont soumises à plus de restrictions sur le nombre de demandes qu'ils peuvent gérer tout en maintenant leurs SLA.

Tableau de comparaison des performances et de l'efficacité énergétique de Nginx, Redis, H.264 Encodage des médias et memcached

Cloud Native apporte une plus grande rentabilité

Les méthodes natives de cloud peuvent fournir à SLA une vitesse de réponse cohérente et des performances plus élevées de manière reproductible, ce qui signifie également des performances de coût plus élevées. Cela réduit directement les coûts opérationnels car davantage de demandes peuvent être gérées avec moins de cœurs. En bref, les plates-formes natives Cloud permettent aux applications de faire plus avec moins de cœurs sans affecter le SLA. Une utilisation plus élevée se traduit directement par des coûts d'exploitation inférieurs - car vous avez besoin de moins de noyaux natifs du cloud pour gérer la même charge par rapport aux plates-formes basées sur x86.

Alors, combien pouvez-vous enregistrer? L'unité informatique de base du cloud computing est VCPU. Cependant, pour les plates-formes basées sur x86, chaque noyau x86 exécute deux threads, donc si vous souhaitez désactiver l'hyperthreading, vous devez louer x86 VCPU par paires. Sinon, l'application partagera le noyau x86 avec une autre application.

Sur les plates-formes natives cloud, le noyau entier est alloué lors de la location de VCPU. Considérant 1) un seul VCPU basé sur AMPERE sur un fournisseur de services cloud (CSP) fournit un noyau Ampère complet, 2) Ampère fournit plus de cœurs par emplacement, des performances plus élevées en conséquence par Watt et 3) Ampère VCPU Le coût par heure est généralement plus bas En raison de la densité centrale plus élevée et des coûts d'exploitation plus élevés, ce qui conduit à un avantage de coût / performance de 4,28x des plates-formes natives d'Ampère Cloud pour certaines charges de travail natives dans le cloud.

Une efficacité énergétique plus élevée, une meilleure durabilité et une baisse des coûts d'exploitation

La consommation d'énergie est un problème mondial, et la gestion de la consommation d'énergie devient rapidement l'un des principaux défis auxquels sont confrontés les prestataires de services cloud. Actuellement, les centres de données consomment de 1% à 3% de l'électricité mondiale, et cette proportion devrait doubler d'ici 2032. En 2022, les centres de données cloud devraient représenter 80% de cette demande d'énergie.

Comme son architecture a évolué pendant plus de 40 ans pour différents cas d'utilisation, les noyaux Intel x86 consomment plus de puissance que la plupart des applications basées sur les microservices basées sur le cloud. De plus, le budget de puissance du rack et la dissipation de chaleur de ces noyaux empêchent le CSP de remplir le rack d'un serveur x86. Compte tenu de la puissance et des limitations thermiques du processeur x86, le CSP peut avoir besoin de laisser de l'espace dans le rack, gaspillant un espace précieux. En fait, d'ici 2025, les approches traditionnelles (x86) du cloud computing devraient doubler la demande d'énergie du centre de données et augmenter la demande immobilière de 1,6 fois.

Figure 7: La puissance et l'espace requis pour poursuivre la croissance attendue des centres de données. Image de "la durabilité principale des processeurs natifs cloud".

Compte tenu des coûts et des performances, le cloud computing doit passer de l'informatique x86 à usage général à une plate-forme native du cloud qui est plus économe en énergie et plus de performances. Plus précisément, nous devons avoir une densité centrale plus élevée dans le centre de données, ainsi que des noyaux haute performance qui sont des coûts plus efficaces, plus économes en énergie et moins opérationnels.

Parce que la plate-forme native Ampère Cloud est conçue pour l'efficacité énergétique, les applications consomment moins de puissance sans compromettre les performances ou la vitesse de réponse. La figure 8 ci-dessous montre la consommation d'énergie des charges de travail à grande échelle fonctionnant sur des plates-formes basées sur x86 et des plates-formes natives Ampère Cloud. Selon l'application, les performances d'Ampère par WATT (mesurées par performances par Watt) sont significativement plus élevées que la plate-forme x86.

Figure 8: La plate-forme native Ampère Cloud a une efficacité énergétique nettement plus élevée dans les charges de travail cloud critiques que les plates-formes x86. Image de "la durabilité principale des processeurs natifs cloud".

L'architecture de faible puissance des plates-formes natives cloud permet une densité de noyau plus élevée par rack. Par exemple, le nombre élevé de noyau d'Ampère® Altra® (80 cœurs) et Altra Max (128 cœurs) permettent aux CSP de réaliser une densité de noyau incroyable. Avec Altra Max, un châssis 1U avec deux emplacements peut avoir 256 cœurs dans un seul rack (voir figure 8).

avec les processeurs natifs cloud, les développeurs et les architectes n'ont plus à choisir entre une faible puissance et des performances élevées. L'architecture de processeur Altra Series offre une puissance de calcul plus élevée - en passant par 2,5x de performances par rack - et trois fois le nombre de racks requis pour obtenir les mêmes performances informatiques que les processeurs X86 traditionnels. L'architecture d'efficacité des processeurs natifs du cloud fournit également le meilleur coût de l'industrie par watt.

Figure 9: L'inefficacité de la plate-forme x86 entraîne une capacité de rack inactive, tandis que l'efficacité énergétique élevée de l'Ampère Altra Max utilise pleinement tout espace disponible.

Les avantages sont impressionnants. D'ici 2025, les applications natives dans le cloud exécutées dans des centres de données cloud basés sur Ampère peuvent réduire la demande d'énergie à environ 80% de l'utilisation actuelle. Pendant ce temps, la demande immobilière devrait baisser de 70% (voir la figure 7 ci-dessus). Ampère Cloud Native Platform offre une performance 3X par avantage WATT, triplant efficacement la capacité du centre de données tout en restant la même chose.

Veuillez noter que cette méthode native du cloud ne nécessite pas de technologie de refroidissement liquide avancée. Bien que le refroidissement liquide augmente la densité de x86 noyaux dans un rack, il entraîne des coûts plus élevés sans nouvelle valeur. Les plates-formes natives dans le cloud retardent la demande de ce refroidissement avancé à un avenir supplémentaire en permettant aux CSP de faire plus avec leur immobilier et leur capacité électrique existants.

L'efficacité énergétique des plates-formes natives cloud signifie un déploiement de cloud plus durable (voir la figure 10 ci-dessous). Il permet également aux entreprises de réduire leur empreinte carbone, un facteur de plus en plus apprécié par les parties prenantes telles que les investisseurs et les consommateurs. Pendant ce temps, les CSP seront en mesure de prendre en charge une plus grande puissance de calcul pour répondre à la demande croissante au sein de leur capacité de propriété et de leurs contraintes de puissance existantes. Pour offrir des avantages concurrentiels supplémentaires, les CSP qui cherchent à étendre leur marché natif du cloud comprendront les dépenses d'énergie dans l'informatique des prix des ressources - qui offrira des avantages concurrentiels pour les plateformes natives du cloud.

Figure 10: Pourquoi l'informatique native du cloud est cruciale pour la durabilité. Image de "la durabilité principale des processeurs natifs cloud".

Cloud Native atteint une vitesse de réponse et des performances d'évolutivité plus élevées

Le cloud computing permet aux entreprises de se débarrasser des grandes applications monolithiques et de passer à des composants d'application (ou des microservices) qui peuvent créer plus de copies des composants à la demande de mise à l'échelle. Étant donné que ces applications natives dans le cloud sont réparties de nature et conçues pour le déploiement du cloud, elles peuvent passer de manière transparente à 100 000 utilisateurs sur des plates-formes natives dans le cloud.

Par exemple, si vous déployez plusieurs conteneurs MySQL, vous devez vous assurer que chaque conteneur a des performances stables. Avec Ampère, chaque application a son propre cœur. Il n'est pas nécessaire de vérifier l'isolement d'un autre fil, ni les frais généraux de la gestion de l'hyperthreading. Au lieu de cela, chaque application offre des performances cohérentes, prévisibles et reproductibles avec une évolutivité transparente.

Un autre avantage de se tourner vers Cloud Native est l'évolutivité linéaire. En bref, chaque noyau natif du nuage améliore les performances d'une manière linéaire par rapport aux performances x86 - et les performances x86 diminuent à mesure que l'utilisation augmente. La figure 11 ci-dessous illustre le codage H.264.

Figure 11: Ampère Cloud Native Computing se dilate linéairement, ce qui ne provoquera pas de la capacité inactive, ce qui est différent de l'informatique x86. Image de "la durabilité principale des processeurs natifs cloud".

Résumé des avantages natifs du nuage

Il est évident que la technologie x86 actuelle ne sera pas en mesure de respecter les restrictions et réglementations de puissance de plus en plus strictes. Grâce à son architecture efficace, la plate-forme native Ampère Cloud fournit des performances 2x par noyau que l'architecture x86. De plus, des différences de latence plus faibles conduisent à une cohérence plus élevée, à une prévisibilité plus élevée et à de meilleures vitesses de réponse - vous avez consulté de rencontrer des SLA sans avoir à trop configurer les ressources de calcul. L'architecture simplifiée des plates-formes natives dans le cloud apporte également une efficacité énergétique plus élevée, entraînant des opérations plus durables et une baisse des coûts d'exploitation.

La preuve de l'efficacité et de l'évolutivité des indices du nuage se reflète mieux dans les périodes de charge élevée, comme le service de 100 000 utilisateurs. C'est là que la cohérence de la plate-forme native Ampère Cloud apporte d'énormes avantages, avec un prix / performance de 4,28 fois supérieur à X86 dans des applications natives à grande échelle tout en maintenant les SLA des clients.

Dans la cinquième partie de cette série, nous couvrirons comment travailler avec des partenaires pour commencer à tirer parti des plates-formes natives du cloud immédiatement tout en minimisant l'investissement ou les risques.

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