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Überlegungen zum Nitro-System für die Leistungsoptimierung

Das Nitro-System besteht aus einer Sammlung von Hardware- und Softwarekomponenten AWS , die eine hohe Leistung, hohe Verfügbarkeit und hohe Sicherheit ermöglichen. Das Nitro-System bietet Bare-Metal-ähnliche Funktionen, die den Virtualisierungsaufwand reduzieren und Workloads unterstützen, die einen vollständigen Zugriff auf die Host-Hardware erfordern. Weitere Informationen finden Sie unter AWS Nitro System.

Alle EC2 Instance-Typen der aktuellen Generation führen die Verarbeitung von Netzwerkpaketen auf EC2 Nitro-Karten durch. Dieses Thema behandelt die Paketverarbeitung auf hoher Ebene auf der Nitro-Karte, allgemeine Aspekte der Netzwerkarchitektur und -konfiguration, die sich auf die Leistung der Paketverarbeitung auswirken, und welche Maßnahmen Sie ergreifen können, um Spitzenleistung für Ihre Nitro-basierten Instances zu erzielen.

Nitro-Karten verarbeiten den gesamten Ein- und Ausgang (I/O) interfaces, such as those needed for Virtual Private Clouds (VPCs). For all of the components that send or receive information over the network, the Nitro cards act as a self-contained computing device for I/OVerkehr), der physisch von der Hauptplatine des Systems getrennt ist, auf der die Workloads der Kunden ausgeführt werden.

Netzwerk-Paket-Ablauf auf Nitro-Karten

EC2 Instances, die auf dem Nitro-System basieren, verfügen über Hardwarebeschleunigungsfunktionen, die eine schnellere Paketverarbeitung ermöglichen, gemessen an den Durchsatzraten von Paketen pro Sekunde (PPS). Wenn eine Nitro-Karte die erste Evaluierung für einen neuen Ablauf durchführt, speichert sie Informationen, die für alle Pakete im Ablauf identisch sind, wie Sicherheitsgruppen, Zugriffskontrolllisten und Routing-Tabellen-Einträge. Wenn sie zusätzliche Pakete für denselben Datenfluss verarbeitet, kann sie die gespeicherten Informationen verwenden, um den Overhead für diese Pakete zu reduzieren.

Ihre Verbindungsrate wird mit der Metrik „Verbindungen pro Sekunde (CPS)“ gemessen. Jede neue Verbindung erfordert zusätzlichen Verarbeitungsaufwand, der bei den Einschätzungen der Workload-Fähigkeit berücksichtigt werden muss. Es ist wichtig, bei der Gestaltung Ihrer Workloads sowohl die CPS- als auch die PPS-Metriken zu berücksichtigen.

Wie eine Verbindung hergestellt wird

Wenn eine Verbindung zwischen einer Nitro-basierten Instance und einem anderen Endpunkt hergestellt wird, bewertet die Nitro-Karte den gesamten Datenblauf für das erste Paket, das zwischen den beiden Endpunkten gesendet oder empfangen wird. Bei nachfolgenden Paketen desselben Datenflusses ist eine vollständige Neubewertung normalerweise nicht erforderlich. Es gibt jedoch Ausnahmen. Weitere Informationen zu Ausnahmen finden Sie unter Pakete, die keine Hardwarebeschleunigung verwenden.

Die folgenden Eigenschaften definieren die beiden Endpunkte und den Paketablauf zwischen ihnen. Diese fünf Eigenschaften zusammen werden als 5-Tupelfluss bezeichnet.

Die Richtung des Paketablaufs wird als Eingang (eingehend) und Ausgang (ausgehend) bezeichnet. Die folgenden allgemeinen Beschreibungen fassen den gesamten Paketfluss im Netzwerk zusammen.

Gestalten Sie Ihr Netzwerk für optimale Leistung

Um die Leistungsfähigkeit Ihres Nitro-Systems optimal nutzen zu können, müssen Sie wissen, was Ihre Anforderungen an die Netzwerkverarbeitung sind und wie sich diese Anforderungen auf den Workload Ihrer Nitro-Ressourcen auswirken. Anschließend können Sie die optimale Leistung für Ihre Netzwerklandschaft entwerfen. Ihre Infrastruktureinstellungen sowie der Entwurf und die Konfiguration der Anwendungs-Workloads können sich sowohl auf die Paketverarbeitung als auch auf die Verbindungsraten auswirken. Wenn Ihre Anwendung beispielsweise eine hohe Verbindungsaufbaurate aufweist, z. B. ein DNS-Service, eine Firewall oder ein virtueller Router, hat sie weniger Möglichkeiten, die Hardwarebeschleunigung zu nutzen, die erst nach dem Verbindungsaufbau erfolgt.

Sie können Anwendungs- und Infrastruktureinstellungen konfigurieren, um Workloads zu rationalisieren und die Netzwerkleistung zu verbessern. Allerdings sind nicht alle Pakete für eine Beschleunigung geeignet. Das Nitro-System verwendet den gesamten Netzwerkablauf für neue Verbindungen und für Pakete, die nicht für eine Beschleunigung in Frage kommen.

Der Rest dieses Abschnitts konzentriert sich auf Überlegungen zur Anwendung und zum Infrastrukturdesign, um sicherzustellen, dass der Ablauf der Pakete so weit wie möglich innerhalb des beschleunigten Pfads erfolgt.

Überlegungen zum Netzwerkdesign für das Nitro-System

Bei der Konfiguration des Netzwerkverkehrs für Ihre Instance müssen viele Aspekte berücksichtigt werden, die sich auf die PPS-Leistung auswirken können. Sobald ein Datenablauf eingerichtet ist, können die meisten Pakete, die regelmäßig ein- oder ausgehen, beschleunigt werden. Es gibt jedoch Ausnahmen, um sicherzustellen, dass Infrastrukturdesigns und Paketflüsse weiterhin den Protokollstandards entsprechen.

Um die beste Leistung aus Ihrer Nitro-Karte herauszuholen, sollten Sie die Vor- und Nachteile der folgenden Konfigurationsdetails für Ihre Infrastruktur und Anwendungen sorgfältig abwägen.

Überlegungen zur Infrastruktur

Ihre Infrastrukturkonfiguration kann sich auf Ihren Paketablauf und Ihre Verarbeitungseffizienz auswirken. Die folgende Liste enthält einige wichtige Überlegungen.

Überlegungen zum Anwendungsdesign

Es gibt Aspekte des Anwendungsdesigns und der Konfiguration, die sich auf Ihre Verarbeitungseffizienz auswirken können. Die folgende Liste enthält einige wichtige Überlegungen.

Pakete, die keine Hardwarebeschleunigung verwenden

Nicht alle Pakete können die Hardwarebeschleunigung nutzen. Die Behandlung dieser Ausnahmen ist mit einem gewissen Verarbeitungsaufwand verbunden, der erforderlich ist, um die Integrität Ihrer Netzwerkflüsse sicherzustellen. Netzwerkflüsse müssen zuverlässig den Protokollstandards entsprechen, Änderungen im VPC-Design entsprechen und Pakete nur an zulässige Ziele weiterleiten. Der Overhead reduziert jedoch Ihre Leistung.

Maximieren Sie die Netzwerkleistung auf Ihrem Nitro-System

Sie können Ihre Netzwerkleistung auf dem Nitro-System maximieren, indem Sie die Netzwerkeinstellungen anpassen.

Überlegungen

Bevor Sie Designentscheidungen treffen oder Netzwerkeinstellungen auf Ihrer Instance anpassen, empfehlen wir Ihnen, die folgenden Schritte durchzuführen, um sicherzustellen, dass Sie das beste Ergebnis erzielen:

Optimieren Sie die PPS-Leistung

Die folgende Liste enthält Maßnahmen, die Sie je nach Ihren Systemanforderungen ergreifen können, um die Leistung Ihres PPS zu optimieren.

Überwachen Sie die Leistung auf Linux-Instances

Sie können Ethtool-Metriken auf Linux-Instances verwenden, um Leistungsindikatoren für das Instance-Netzwerk wie Bandbreite, Paketrate und Verbindungsverfolgung zu überwachen. Weitere Informationen finden Sie unter Überwachen Sie die Netzwerkleistung für ENA-Einstellungen auf Ihrer EC2 Instance.

ENA-Warteschlangen

ENA-Warteschlangen werden Netzwerkschnittstellen mit standardmäßigen statischen Grenzwerten zugewiesen, die auf dem Instanztyp und der Größe der Instanz basieren. Bei unterstützten Instance-Typen können Sie diese Warteschlangen dynamisch den Elastic Network Interfaces zuweisen (). ENIs Die Gesamtzahl der Warteschlangen pro Instance hängt zwar von ihrem Typ und ihrer Größe ab, Sie können jedoch mehrere ENIs mit ENA-Warteschlangen konfigurieren, bis Sie die maximale Warteschlangenanzahl für die ENI und die Instance erreicht haben.

Die flexible ENA-Warteschlangenzuweisung optimiert die Ressourcenverteilung und ermöglicht so eine maximale vCPU-Auslastung. Workloads mit hoher Netzwerkleistung erfordern in der Regel mehrere ENA-Warteschlangen. Sie können die Netzwerkleistung und die Pakete pro Sekunde (PPS) fein abstimmen, indem Sie die Anzahl der Warteschlangen an Ihre spezifischen Workload-Anforderungen anpassen. Beispielsweise benötigen netzwerkintensive Anwendungen im Vergleich zu CPU-intensiven Anwendungen möglicherweise mehr Warteschlangen.

Unterstützte Instances

Die folgenden Instanzen unterstützen die dynamische Zuweisung mehrerer ENA-Warteschlangen.

Allgemeine Zwecke

Für Datenverarbeitung optimiert

RAM-optimiert

Ändern Sie die Anzahl der Warteschlangen

Sie können die Anzahl der ENA-Warteschlangen mit AWS Management Console oder ändern. AWS CLI In der AWS Management Console ist die ENA-Warteschlangenkonfiguration unter jeder Netzwerkschnittstelleneinstellung verfügbar.

Verwenden Sie einen der folgenden Befehle AWS CLI, um die Anzahl der ENA-Warteschlangen mithilfe von zu ändern. Bevor Sie die Anzahl der Warteschlangen ändern, verwenden Sie den folgenden Befehl, um Ihre aktuelle Warteschlangenanzahl zu überprüfen.

aws ec2 describe-instances --instance-id i-1234567890abcdef0

attach-network-interface

Im folgenden Beispiel sind 32 ENA-Warteschlangen auf einer ENI konfiguriert.

aws ec2 attach-network-interface \
  --network-interface-id eni-001aa1bb223cdd4e4 \
  --instance-id i-1234567890abcdef0 \
  --device-index 1 \
  --ena-queue-count 32

run-instances

Im folgenden Beispiel sind jeweils 2 ENA-Warteschlangen auf 3 konfiguriert. ENIs

aws ec2 run-instances \
  --image-id ami-12ab3c30 \
  --instance-type c6i.large \
  --min-count 1 \
  --max-count 1 \
  --network-interfaces \
    "[{\"DeviceIndex\":0,\"SubnetId\":\"subnet-123456789012a345a\",\"EnaQueueCount\":2},
      {\"DeviceIndex\":1,\"SubnetId\":\"subnet-123456789012a345a\",\"EnaQueueCount\":2},
      {\"DeviceIndex\":2,\"SubnetId\":\"subnet-123456789012a345a\",\"EnaQueueCount\":2}]"

modify-network-interface-attribute

Im folgenden Beispiel sind 32 ENA-Warteschlangen auf einer ENI konfiguriert.

aws ec2 modify-network-interface-attribute \
--network-interface-id eni-1234567890abcdef0 \
--attachment AttachmentId=eni-attach-12345678,EnaQueueCount=32

Im folgenden Beispiel wird die ENA-Anzahl auf den Standardwert zurückgesetzt.

aws ec2 modify-network-interface-attribute \
--network-interface-id eni-1234567890abcdef0 \
--attachment AttachmentId=eni-attach-12345678,DefaultEnaQueueCount=true