클라우드 가속화 : 클라우드 네이티브를 사용할 때 기대할 수있는 것

Ampere Cloud Native Platform : 성능, 지속 가능성 및 비용 효율성의 완벽한 조합

이 기사는 Ampere Computing의 "Accelerating Cloud Computing"시리즈의 네 번째 부분으로, 클라우드 네이티브 플랫폼으로 마이그레이션 할 때의 많은 이점을 탐색합니다. 이전 기사는 X86 아키텍처와 클라우드 네이티브 플랫폼의 차이점과 클라우드 네이티브 마이그레이션에 필요한 투자를 설명했습니다. 이 기사는 Cloud-Native 플랫폼에서 가져 오는 장점에 중점을 둘 것입니다.

클라우드 컴퓨팅에서 클라우드 네이티브 프로세서의 장점 :

랙 및 달러당 성능을 높이십시오 향상된 예측 가능성과 일관성 효율성 향상

최적화 된 확장 성

운영 비용 감소

클라우드 네이티브 프로세서는 피크 성능 를 달성합니다 수많은 레거시 기능을 갖춘 X86 아키텍처와 달리 Ampere Cloud Native 프로세서는 일반적인 클라우드 애플리케이션 작업을 효율적으로 수행하도록 설계되었습니다. 이는 기업이 가장 많이 사용하는 중요한 클라우드 워크로드의 성능을 크게 향상시킵니다.

그림 1 : Ampere Cloud Native 플랫폼은 X86 플랫폼보다 중요한 클라우드 워크로드에서 상당히 높습니다. "클라우드 네이티브 프로세서의 핵심 지속 가능성"의 이미지.

Cloud Native는 더 높은 응답 속도, 일관성 및 예측 가능성을 제공합니다 네트워크 서비스를 제공하는 응용 프로그램의 경우 사용자 요청의 응답 시간은 핵심 성능 메트릭입니다. 응답 속도는 부하 및 확장성에 달려 있습니다. 허용 가능한 최종 사용자 응답 시간은 요청 속도가 상승함에 따라 중요합니다.

피크 성능은 중요하지만 많은 응용 프로그램이 2 초 안에 응답과 같은 특정 서비스 수준 계약 (SLA)을 충족해야합니다. 따라서 클라우드 운영 팀은 일반적으로 P99 대기 시간을 사용하여 응답 속도를 측정합니다 (즉, 요청의 99%는 그 당시에 만족스러운 응답 시간을 얻습니다).

P99 대기 시간을 측정하기 위해 필요한 SLA 내에서 여전히 거래의 99%가 여전히 완료되는 위치를 결정하기 위해 서비스 요청 수를 늘립니다. 이를 통해 SLA를 유지하면서 가능한 최대 처리량을 평가하고 사용자 수가 증가함에 따라 성능에 미치는 영향을 평가할 수 있습니다.

일관성과 예측 가능성은 전반적인 대기 시간과 응답 속도에 영향을 미치는 두 가지 주요 요소입니다. 작업 성능이 더 일관되면 응답 속도가 더 예측 가능합니다. 다시 말해, 대기 시간과 성능의 차이가 작을수록 작업의 응답 속도가 더 예측 가능합니다. 예측 가능성은 또한 작업량 균형을 단순화하는 데 도움이됩니다.

이 시리즈의 첫 번째 부분에서 언급 한 바와 같이 X86 코어는 하이퍼 스레딩 기술을 사용하여 핵심 활용을 향상시킵니다. 두 스레드가 코어를 공유하므로 SLA를 보장하기가 어렵습니다. 다른 X86 아키텍처 문제에서 오버 헤드와 고유 한 불일치로 인해 Ampere Cloud 기본 프로세서와 비교하여 작업 간의 대기 시간 차이가 높아집니다 (그림 2 참조). 따라서 X86 기반 플랫폼은 높은 성능을 유지할 수 있지만 대기 시간 차이가 높기 때문에 곧 SLA를 능가 할 것입니다. 또한, SLA가 더 엄격할수록 (즉, 초 대 밀리 초), P99 대기 시간 및 응답 속도에 대한이 차이의 영향이 더 커집니다.

그림 2 : 하이퍼 스레딩 및 기타 X86 아키텍처 문제로 인해 대기 시간 차이가 증가하여 처리량 및 SLA에 부정적인 영향을 미칩니다. "클라우드 네이티브 프로세서의 핵심 지속 가능성"의 이미지. 이 경우 대기 시간을 줄이는 유일한 방법은 요청 속도를 줄이는 것입니다. 다시 말해, SLA를 보장하려면 각 코어가 하중 하에서 실행되도록 더 많은 x86 리소스를 할당해야하므로 하중 하에서 스레드 사이의 응답 속도의 큰 차이 문제를 해결해야합니다. 따라서 X86 기반 애플리케이션은 SLA를 유지하면서 관리 할 수있는 요청 수에 더 많은 제한이 적용됩니다. Nginx, Redis, H.264 미디어 인코딩 및 멤버링의 성능 및 에너지 효율의 비교 차트

Cloud Native는 더 높은 비용 효율성을 제공합니다

Cloud Native Methods는 SLA에 일관된 응답 속도와 더 높은 성능을 반복적 인 방식으로 제공 할 수 있으며 이는 비용 성능이 높을 수 있습니다. 이는 더 많은 요청을 적은 코어로 관리 할 수 ​​있기 때문에 운영 비용을 직접적으로 줄입니다. 요컨대, 클라우드 네이티브 플랫폼을 사용하면 애플리케이션이 SLA에 영향을 미치지 않고 적은 코어로 더 많은 작업을 수행 할 수 있습니다. 활용도가 높을수록 X86 기반 플랫폼에 비해 동일한 부하를 관리하기 위해 클라우드 네이티브 코어가 적기 때문에 운영 비용이 낮아집니다.

그래서 얼마나 저축 할 수 있습니까? 클라우드 컴퓨팅의 기본 컴퓨팅 장치는 VCPU입니다. 그러나 X86 기반 플랫폼의 경우 각 X86 코어는 두 개의 스레드를 실행하므로 하이퍼 스레딩을 비활성화하려면 X86 VCPU를 쌍으로 대여해야합니다. 그렇지 않으면 응용 프로그램은 x86 코어를 다른 응용 프로그램과 공유합니다. 클라우드 네이티브 플랫폼에서 전체 코어는 VCPU를 임대 할 때 할당됩니다. 고려 1) 클라우드 서비스 제공 업체 (CSP)의 단일 암페어 기반 VCPU는 전체 암페어 코어를 제공합니다. 2) Ampere는 슬롯 당 더 많은 코어를 제공하고, 이에 따라 와트 당 높은 성능, 3) Ampere VCPU의 시간당 비용은 일반적으로 더 낮습니다. 코어 밀도가 높고 운영 비용이 낮아서 일부 클라우드 네이티브 워크로드에 대한 Ampere Cloud 기본 플랫폼의 4.28 배의 비용/성능 이점이 발생합니다. 더 높은 에너지 효율성, 더 나은 지속 가능성 및 낮은 운영 비용 전력 소비는 글로벌 문제이며, 전력 소비 관리는 클라우드 서비스 제공 업체가 직면 한 주요 과제 중 하나가되고 있습니다. 현재 데이터 센터는 세계 전기의 1% ~ 3%를 소비 하며이 비율은 2032 년까지 두 배가 될 것으로 예상됩니다. 2022 년에 클라우드 데이터 센터는이 에너지 수요의 80%를 차지할 것으로 예상됩니다. 아키텍처가 다양한 사용 사례의 경우 40 년 이상 진화함에 따라 인텔 X86 코어는 대부분의 클라우드 기반 마이크로 서비스 기반 애플리케이션보다 더 많은 전력을 소비합니다. 또한 랙의 전력 예산과 이러한 코어의 열 소산은 CSP가 X86 서버로 랙을 채우는 것을 불가능하게 만듭니다. X86 프로세서의 전력 및 열 제한을 고려할 때 CSP는 랙에 공간을 두어 귀중한 공간을 낭비해야 할 수도 있습니다. 실제로 2025 년까지 전통적인 (x86) 클라우드 컴퓨팅 접근법은 데이터 센터 전력 수요를 두 배로 늘리고 부동산 수요를 1.6 배 증가시킬 것으로 예상됩니다.

그림 7 : 데이터 센터의 예상되는 성장을 계속하는 데 필요한 전력 및 공간. "클라우드 네이티브 프로세서의 핵심 지속 가능성"의 이미지.

비용과 성능을 고려할 때 클라우드 컴퓨팅은 일반 목적 x86 컴퓨팅에서보다 에너지 효율적이고 성능이 높은 클라우드 네이티브 플랫폼으로 이동해야합니다. 구체적으로, 우리는 데이터 센터에서 더 높은 코어 밀도와보다 효율적이고 에너지 효율적이며 운영 비용이 적은 고성능 코어를 가져야합니다.

Ampere Cloud Native 플랫폼은 에너지 효율을 위해 설계 되었기 때문에 응용 프로그램은 성능이나 응답 속도를 손상시키지 않으면 서 전원을 덜 소비합니다. 아래 그림 8은 X86 기반 플랫폼 및 Ampere Cloud Native 플랫폼에서 실행되는 대규모 워크로드의 전력 소비를 보여줍니다. 애플리케이션에 따라 Ampere의 WATT 당 성능 (와트 당 성능으로 측정)은 X86 플랫폼보다 상당히 높습니다.

그림 8 : Ampere Cloud Native 플랫폼은 X86 플랫폼보다 중요한 클라우드 워크로드에서 에너지 효율이 상당히 높습니다. "클라우드 네이티브 프로세서의 핵심 지속 가능성"의 이미지.

클라우드 네이티브 플랫폼의 저전력 아키텍처는 랙 당 코어 밀도가 높아집니다. 예를 들어, Ampere® Altra® (80 코어) 및 Altra Max (128 코어)의 높은 코어 수는 CSP가 놀라운 코어 밀도를 달성 할 수 있습니다. Altra Max를 사용하면 두 개의 슬롯이있는 1U 섀시는 단일 랙에 256 개의 코어를 가질 수 있습니다 (그림 8 참조).

클라우드 네이티브 프로세서를 사용하여 개발자와 건축가는 더 이상 저전력과 고성능 중에서 선택할 필요가 없습니다. Altra Series Processor Architecture는 랙 당 2.5 배의 성능으로 더 높은 컴퓨팅 파워와 기존 X86 프로세서와 동일한 컴퓨팅 성능을 얻는 데 필요한 랙의 3 배를 제공합니다. 클라우드 네이티브 프로세서의 효율성 아키텍처는 또한 와트 당 업계 최고의 비용을 제공합니다.

그림 9 : X86 플랫폼의 비 효율성으로 인해 유휴 랙 용량이 발생하는 반면 Ampere Altra Max의 높은 에너지 효율은 사용 가능한 모든 공간을 최대한 활용합니다.

장점은 인상적입니다. 2025 년까지 Ampere 기반 클라우드 데이터 센터에서 실행되는 클라우드 네이티브 애플리케이션은 현재 사용량의 약 80%로 전력 수요를 줄일 수 있습니다. 한편, 부동산 수요는 70% 감소 할 것으로 예상됩니다 (위의 그림 7 참조). Ampere Cloud Native Platform은 와트 당 3 배의 성능을 제공하여 데이터 센터의 용량을 효과적으로 3 배로 유지하면서 동일하게 유지됩니다.

이 클라우드 네이티브 방법에는 고급 액체 냉각 기술이 필요하지 않습니다. 액체 냉각은 랙에서 x86 코어의 밀도를 증가 시키지만 새로운 가치없이 더 높은 비용을 가져옵니다. 클라우드 네이티브 플랫폼은 CSP가 기존 부동산 및 전력 용량으로 더 많은 작업을 수행 할 수 있도록 함으로써이 고급 냉각에 대한 수요를 더 이상 미래에 지연시킵니다.

클라우드 기본 플랫폼의 에너지 효율은보다 지속 가능한 클라우드 배포를 의미합니다 (아래 그림 10 참조). 또한 회사는 탄소 발자국을 줄일 수 있으며, 이는 투자자 및 소비자와 같은 이해 관계자가 점점 더 가치가있는 요인입니다. 한편, CSP는 기존의 자산 용량 및 전력 제약 내에서 증가하는 수요를 충족시키기 위해 더 많은 컴퓨팅 전력을 지원할 수있을 것입니다. 경쟁력있는 이점을 추가로 제공하기 위해 클라우드 네이티브 시장을 확장하려는 CSP는 컴퓨팅 리소스 가격 책정에 전력 지출이 포함됩니다. 이는 클라우드 네이티브 플랫폼에 경쟁력있는 이점을 제공 할 것입니다.

그림 10 : 클라우드 네이티브 컴퓨팅이 지속 가능성에 중요한 이유. "클라우드 네이티브 프로세서의 핵심 지속 가능성"의 이미지.

Cloud Native는 더 높은 응답 속도와 확장 성능 를 달성합니다 클라우드 컴퓨팅을 통해 회사는 대규모 모 놀리 식 애플리케이션을 제거하고 스케일링을 위해 주문형 구성 요소 사본을 생성 할 수있는 응용 프로그램 구성 요소 (또는 마이크로 서비스)로 이동할 수 있습니다. 이러한 클라우드 네이티브 애플리케이션은 본질적으로 배포되어 클라우드 배포를 위해 설계되었으므로 클라우드 네이티브 플랫폼에서 10 만 명의 사용자에게 완벽하게 확장 할 수 있습니다.

예를 들어, 여러 MySQL 컨테이너를 배포하는 경우 각 컨테이너에 안정적인 성능이 있는지 확인해야합니다. Ampere를 사용하면 각 응용 프로그램에는 고유 한 핵심이 있습니다. 다른 스레드에서 격리를 확인하거나 하이퍼 스레딩 관리 오버 헤드를 확인할 필요가 없습니다. 대신, 각 응용 프로그램은 원활한 확장 성으로 일관되고 예측 가능하며 반복 가능한 성능을 제공합니다.

Cloud Native로 전환하는 또 다른 장점은 선형 확장 성입니다. 요컨대, 모든 클라우드 네이티브 코어는 X86 성능에 비해 선형 방식으로 성능을 향상시키고 X86의 활용이 증가함에 따라 성능이 감소합니다. 아래의 그림 11은 H.264 인코딩을 보여줍니다.

그림 11 : Ampere Cloud Native Computing은 선형으로 확장되므로 용량 유휴를 유발하지 않으며 이는 x86 컴퓨팅과 다릅니다. "클라우드 네이티브 프로세서의 핵심 지속 가능성"의 이미지.

클라우드 네이티브 장점 요약 현재 X86 기술이 점점 엄격한 전력 제한 및 규정을 충족시킬 수 없다는 것은 분명합니다. 효율적인 아키텍처 덕분에 Ampere Cloud Native 플랫폼은 X86 아키텍처보다 코어 당 2 배 성능을 제공합니다. 또한, 대기 시간 차이가 낮아지면 일관성이 높아지고 예측 가능성이 높아지고 응답 속도가 향상됩니다. 컴퓨팅 리소스를 과도하게 구성하지 않고도 SLA를 충족시킬 수 있습니다. 클라우드 네이티브 플랫폼의 단순화 된 아키텍처는 또한 에너지 효율이 높아져 지속 가능한 운영과 운영 비용이 낮아집니다.

클라우드 기본 효율 및 확장성에 대한 증거는 10 만 명의 사용자에게 서비스를 제공하는 것과 같은 높은 부하 기간에 가장 잘 반영됩니다. 이곳에서 Ampere Cloud Native 플랫폼의 일관성은 대규모 클라우드 기본 응용 프로그램에서 X86보다 4.28 배 높은 가격/성능으로 큰 장점을 가져다줍니다.

이 시리즈의 다섯 번째 부분에서는 파트너와 협력하여 클라우드 네이티브 플랫폼을 즉시 활용하여 즉시 투자 또는 위험을 최소화하는 방법을 다룰 것입니다.

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우리는이 기사를 Ampere Computing과 공동으로 작성했습니다. Sitepoint를 가능하게 한 파트너를 지원해 주셔서 감사합니다.

위 내용은 클라우드 가속화 : 클라우드 네이티브를 사용할 때 기대할 수있는 것의 상세 내용입니다. 자세한 내용은 PHP 중국어 웹사이트의 기타 관련 기사를 참조하세요!