大型公有雲服務業者自行設計Arm架構處理器,已蔚為風潮,AWS開風氣之先,推出Graviton處理器,將其引入自家執行個體運算服務產品線之餘,也用於旗下多種代管應用服務,像是關聯式資料庫雲服務Aurora、RDS,記憶體資料庫雲服務ElastiCache、MemoryDB,大數據分析服務EMR、OpenSearch,無伺服器服務Lambda、Fargate,而在去年底該公司舉行的全球年度用戶大會,宣布推出第四代Arm架構處理器,命名為Graviton4,並預告第一個採用這個運算晶片的執行個體服務,將是鎖定記憶體優化用途的R8g,並開放用戶登記預覽試用。
到了今年7月上半,AWS終於宣布R8g正式上線,第一波開始供應這項服務的區域資料中心有4座,分別是美國西部(奧勒岡)、美國東部(維吉尼亞北部)、美國東部(俄亥俄)、歐洲(法蘭克福)。
R8g最大賣點自然是Graviton4,AWS在去年底發表時,曾提到這款處理器比起現行的Gravition3,運算效能提升30%,可提供的運算核心數量增加50%,記憶體頻寬領先幅度高達75%,具有最佳性價比與能源使用效率,能夠廣泛支援各種工作負載。
AWS當時也透露Graviton4部分技術規格,例如,每顆處理器內建96顆Arm Neoverse V2核心,每顆核心配置2MB的L2快取,DRAM記憶體可搭配DDR5-5600模組、支援12個通道的存取,而在不同工作負載的表現上,相較於Graviton3,當Graviton4執行資料庫、網站應用程式、大型Java應用程式時,執行速度領先的幅度,分別可達到40%、30%、45%。
而且,Graviton4不僅持續支援先前世代Graviton處理器的全部資安功能,AWS也預告將加入新特色,首先是對於所有的高速實體硬體介面,能夠進行完整的加密處理,另一個重大突破,則是支援分支目標識別(Branch Target Identification,BTI)。
到了今年6月舉行的AWS年度資安大會re:inforce,該公司首度針對Graviton4資安新特色,提出更完整的說明。
關於所謂的高速實體介面完整加密,AWS資安長Chris Betz表示,將涵蓋DRAM記憶體、PCIe至Nitro card,若用於雙CPU插槽的執行個體運算服務,Graviton4處理器之間的連結,也將導入全程加密,此舉將延伸與強化AWS既有的Nitro System資安防護體系,而且,加密能夠增添縱深防禦層次,以抵禦多種透過硬體層級發動的攻擊。
Graviton4導入的第二道防禦機制,是針對處理器指令的執行提供更多強固機制,例如,AWS在此實作了指標認證(Pointer Authentication,PAC)與先前提及的分支目標識別(BTI),藉此對抗修改記憶體回傳位址導向的程式設計(Return-oriented programming,ROP),以及濫用指令分支間接跳轉導向的程式設計(Jump-oriented programming,JOP),而在他們提供的作業系統版本Amazon Linux,也在2023版搭配新的Linux系統核心,而得以正式支援指標認證與分支目標識別的使用,保護整個作業系統與所有在此系統平臺編譯的軟體套件。
AWS在處理器新增的第三道防線,則與推測執行(Speculative Execution)漏洞的因應有關,這類威脅鎖定支援「同時多執行緒(SMT)」的處理器,為了杜絕這類風險,AWS決定從晶片層級完全不用SMT,確保每個執行緒執行在它本身擁有的核心,不再需要顧慮SMT可能帶來的問題。
至於率先採用Graviton4的執行個體服務R8g,特色在於針對高效能資料庫、記憶體快取、大數據分析等工作負載的執行,提供更強化的效能,在組態配置上,相較於既有的R7g,R8g的虛擬處理器最大數量與記憶體最大容量,均可增加至3倍以上,能藉此處理更大量的資料,擴充工作負載的執行規模,縮短查詢分析時間,進而降低總體持有成本。
而在今年7月R8g正式推出之後,AWS公布Gravition4的細部規格,以及R8g的12個伺服器系統組態選擇,先前預告的運算資源提升,如今終於有了具體規格內容的佐證。
例如,單就虛擬處理器數量而言,R7g最大組態為64顆(r7g.16xlarge、r7g.metal、r7gd.16xlarge、r7gd.metal),R8g為192顆(r8g.48xlarge、r8g.metal-48xl,均為搭配2顆處理器的執行個體服務);在記憶體容量方面,R7g最大組態為512 GiB(r7g.16xlarge、r7g.metal、r7gd.16xlarge、r7gd.metal),R8g為1,536 GiB(r8g.48xlarge、r8g.metal-48xl);記憶體速度的部分,R7g搭配支援8個通道存取的DDR5-4800記憶體,R8g搭配支援12個通道存取的DDR5-5600記憶體;處理器L2快取容量的部分,R7g搭配的Graviton3處理器每核心為1 MB,R8g搭配的Graviton4處理器每核心為2 MB。
除此之外,縱觀AWS採用Graviton處理器的執行個體服務,R8g也是率先提供兩個裸機組態的產品,用戶可選擇r8g.metal-24xl或r8g.metal-48xl。
網路頻寬的配置上,R7g最高為30 Gbps,R8g最高為50 Gbps;若是連接EBS儲存的網路頻寬,R7g最高為20 Gbps,R8g最高為40 Gbps。
值得注意的是,AWS在R8g中大型組態提供不同網路卡搭配。例如,所有組態均採用1張網路卡,並且都支援Elastic Network Adapter(ENA);而包含且大於12xlarge的組態,同時支援ENA Expres;更大型的24xlarge與48xlarge,以及2個裸機組態(metal-24xl、metal-48xl)可再同時支援Elastic Fabric Adapter(EFA)。
在AWS R8g正式上線的一個多禮拜之後,Arm也發表部落格文章幫忙宣傳,並公布他們用於電子設計自動化(EDA)工作負載的成效,相較於上一代,他們發現Graviton4效能提升20%。
Arm所進行的測試是針對他們使用的一組關鍵RTL模擬器,若以Graviton2為基準,Graviton3模擬所需時間可縮短22%,Graviton4省時幅度高達43%,若是從模擬所需成本來比較,Graviton3的費用少了17 Graviton4便宜34%。Arm表示,這是他們第一次能在某些效能敏感的工作負載不用x86執行個體,轉而改用Graviton4。
產品資訊
AWS Amazon EC2 R8g
●原廠:AWS
●建議售價:美國西部(奧勒岡)r8g.medium隨需租用每小時0.05891美元
●執行個體服務類型:記憶體優化
●處理器:AWS Graviton4
●提供服務規模選擇:medium、large、xlarge、2xlarge、4xlarge、8xlarge、12xlarge、16xlarge、24xlarge、48xlarge、metal-24xl、metal-48xl,vCPU數量最大192顆,記憶體DDR5-5600容量8至1,536 GiB,網路頻寬最大50 Gbps,儲存裝置限用AWS區塊儲存服務EBS,EBS頻寬10 Gbps至40 Gbps
【註:規格與價格由廠商提供,因時有異動,正確資訊請洽廠商】
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