AWS新武器：將IaaS軟體變硬體

雲端龍頭AWS年底大會re:Invent大會唯一的一場夜間加場演講，主角竟然是談硬體！

AWS在2016年的re:Invent大會，就在CEO主題演講的前一天，找來催生AWS架構的AWS傑出工程師James Hamilton，開了一場別開生面的「周二現場秀」（Tuesday Night Live）。

這位AWS架構幕後功臣，是長年航行在夏威夷和西雅圖航程的傳奇工程師，不在西雅圖辦公室就是在海上遠距工作。James Hamilton首度透露了AWS打造雲端服務的關鍵之一是採用了許多自行設計的硬體，例如AWS自行設計了專用的路由器，甚至2016年還採用自家規格的網路晶片。

當晚，他還罕見地秀出了兩款伺服器的照片，AWS客製的儲存伺服器及客製運算伺服器（Custom Compute Server）。James Hamilton沒有對這款運算伺服器透露太多，只說為了追求更好的能源效率，得自行設計。

當時眾人最好奇的問題是，這款客製運算伺服器到底用在AWS的哪一項服務上？這個答案，直到一年後，也就是2017年re:Invent大會才得到解答。同樣是火熱的「周二現場秀」，但這次擔綱開講的不是傳奇工程師，而是AWS全球基礎架構副總裁Peter Desantis，也就是EC2運算服務總經理。

Peter Desantis娓娓道來，一路細數AWS過去11年來將基礎架構擴張到全球的歷程。但當晚最大亮點是，他終於正式揭露了EC2主機基礎架構的未來藍圖，也就是Nitro系統架構，這是要用來取代2011年啟用的前一代EC2基礎架構系統Circa的新架構。

Peter Desantis指出，Nitro系統要將代管用戶VM的主機功能，放到硬體中，希望能做到，VM效能和裸機的效能相當。

其實，AWS早在2013年推出的C3虛擬機器實例，就是採用了Nitro架構，當時Nitro最先實現的就是網路硬體功能，這也正是C3實例最大的特色，網路頻寬提高了2成，延遲時間也減少了一半。不過，當時AWS沒有透露Nitro系統的存在，只是強調技術創新才能提供這款C3實例。

Nitro之所以先實現網路功能，Peter Desantis解釋，因為網路功能是EC2服務中負載最大的一項服務，也是最能凸顯VM效能的基礎架構功能。

2014年發表的C4實例，是下一個採用Nitro的EC2服務，這款實例的特色是儲存優化，因為AWS進一步將儲存處理機制也硬體化放入了Nitro系統中。這項調整，除了讓EBS區塊級儲存服務自動最佳化，還節省了不少原本EC2主機儲存處理時消耗的CPU資源，讓C4的運算效能提高了12％。

甚至Amazon還在2015年1月，買下了合作多年的以色列ARM晶片設計公司Annapurna Labs，當時眾人多以為Amazon要進軍晶片市場，開始銷售ARM處理器，沒想到，併購Annapurna Labs是為了要打造AWS的新一代基礎架構硬體。

在Annapurna Labs團隊加入後，AWS開始打造新的ASIC晶片，也就是2017年11月推出的C5實例的專用晶片。C5是AWS第一個完全將EC2軟體層放入Nitro硬體層的實例，也因此，原本在EC2主機上的Hypervisor虛擬層軟體可以更為輕量化，改採用了新的Nitro Hypervisor軟體。Peter Desantis強調，這個超輕量化的虛擬層軟體，不是傳統的虛擬層軟體，可以讓C5的VM用到100％的運算資源。

在Nitro系統中，除了CPU採用主流商用處理器之外，網路功能、儲存功能、管理機制、雲端監控機制，全部都是一張張硬體Nitro卡，再搭配專屬的安全晶片。換句話說，AWS將原本用來管理商用x86伺服器的IaaS軟體功能，都變成了硬體晶片，等於重新打造了一款雲端專用的特殊規格伺服器。這也正是去年底AWS進一步能推出VMware on AWS和裸機實例的關鍵。

當晚，宣布了EC2裸機服務預覽版之後，Peter Desantis隨即從口袋拿出一顆新的晶片，這是下一代Nitro晶片的第一批工程樣本，他才剛剛拿到手。「新晶片的電晶體數量增加了一倍，將會有很大的效能改進。」但如何實現在AWS的雲端服務上，那就是明年才會揭曉的答案了。