AWS新記憶體優化運算服務上線，率先導入第四代自研CPU

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】