在過去的十年里，云計算極大地推動了創(chuàng)新和創(chuàng)業(yè)的步伐，為各行各業(yè)帶來了前所未有的便利。展望未來十年，生成式 AI 將引領(lǐng)我們共同重塑各行各業(yè)的格局。在這個特殊的時間點，What Will You Build?

在生成式 AI 時代，技術(shù)架構(gòu)的演進趨勢有哪些新的特點？在近日舉辦的 2024 亞馬遜云科技中國峰會現(xiàn)場，亞馬遜云科技大中華區(qū)解決方案架構(gòu)總經(jīng)理代聞以橋梁為比喻，深入探討了亞馬遜云科技在技術(shù)架構(gòu)演進過程中的創(chuàng)新實踐。

亞馬遜云科技大中華區(qū)解決方案架構(gòu)總經(jīng)理代聞

代聞表示，橋梁的建造與發(fā)展離不開基礎(chǔ)材料、建筑架構(gòu)和多元化需求的協(xié)同作用，而技術(shù)的發(fā)展往往也是如此。他強調(diào)，技術(shù)架構(gòu)演進過程中，有三個不變的主題需求，包括基礎(chǔ)組件能力，架構(gòu)體系創(chuàng)新和多元技術(shù)融合。我們應(yīng)該看清變化的技術(shù)和不變的需求，積極推進架構(gòu)演進，連接未來的想象。

基礎(chǔ)組件能力決定架構(gòu)設(shè)計

在架構(gòu)設(shè)計的世界里，基礎(chǔ)組件的能力往往決定了整個架構(gòu)的穩(wěn)固性和擴展性。特別是在云計算領(lǐng)域，這種影響尤為顯著。云計算最基礎(chǔ)的組件是由計算、存儲和網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，而在這三者中，計算無疑是最為核心的組件，承載著數(shù)據(jù)處理、運行應(yīng)用等關(guān)鍵任務(wù)。

當我們談及云計算的計算組件時，不得不提的是亞馬遜云科技Amazon Nitro 系統(tǒng)。自 2006 年亞馬遜云科技推出第一臺 EC2 以來，經(jīng)過 11 年的努力，其 EC2 種類從單一的 1 種拓展至 70 種。而在隨后的 6 年里，即從 2017 年至 2023 年，EC2 的種類更是迅猛增長到 750種，這一成就的背后離不開 Nitro 系統(tǒng)的強大支持。

2017 年，亞馬遜云科技推出了 Nitro 虛擬化平臺，將安全、管理和監(jiān)控功能卸載至硬件層面，實現(xiàn)了主機算力近乎 100% 的客戶供給，并極大地增強了虛擬化安全性。更為重要的是，Nitro 系統(tǒng)實現(xiàn)了虛擬化平臺與服務(wù)器選擇的解耦，使得底層的虛擬化技術(shù)創(chuàng)新與上層的服務(wù)器種類發(fā)展能夠并行不悖。如今，亞馬遜云科技已經(jīng)發(fā)布了五代 Nitro 芯片，持續(xù)在網(wǎng)絡(luò)性能、存儲性能和安全加固等方面取得突破，為用戶帶來了更低的延遲、更高的吞吐量和每秒處理更多數(shù)據(jù)包的能力。

Nitro 系統(tǒng)不僅帶來計算能力的增強，還顯著提升了網(wǎng)絡(luò)性能。最新的 Nitro 系統(tǒng)支持高達30Mpps 的包轉(zhuǎn)發(fā)率，即每秒處理三千萬個數(shù)據(jù)包。同時，亞馬遜云科技還開發(fā)了 SRD（Scalable Reliable Datagram）網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議和 SIDR（Scalable Intent Driven Routing）數(shù)據(jù)中心路由協(xié)議，以最大化利用網(wǎng)絡(luò)帶寬并實現(xiàn)亞秒級的路由收斂，從而進一步擴大了數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模。基于 Nitro 創(chuàng)新帶來的網(wǎng)絡(luò)性能提升，結(jié)合新的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議和路由協(xié)議，亞馬遜云科技成功建成了 UltraCluster 超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)，支持 GPU 實例數(shù)量高達兩萬臺，如果使用亞馬遜自研的機器學(xué)習(xí)訓(xùn)練 Trn1 實例，甚至可以擴展到三萬個 Trainium 加速器。

在存儲方面，Nitro 平臺同樣表現(xiàn)出色。它支持單個虛擬機的最大 IOPS 達到 400K，存儲帶寬高達 100Gbps。此外，亞馬遜云科技還重寫了主機和閃存之間的閃存轉(zhuǎn)換層算法，并將其運行在 Nitro 系統(tǒng)的一塊芯片上，從而將 SSD 訪問延遲降低了 60%，抖動減少了 75%。

當然，在云計算環(huán)境中，安全性始終是重中之重。亞馬遜云科技的 Nitro Enclaves 提供了一個隔離的敏感數(shù)據(jù)處理環(huán)境，允許客戶為自己的實例帶來額外的隔離，并只能通過安全的本地渠道進行訪問，從而確保了客戶數(shù)據(jù)和應(yīng)用的安全性。

架構(gòu)體系創(chuàng)新拓展核心能力

在數(shù)字化浪潮的推動下，架構(gòu)體系的創(chuàng)新已成為企業(yè)提升核心競爭力的關(guān)鍵。這種創(chuàng)新主要聚焦于韌性和彈性與效率兩方面，它們是企業(yè)在復(fù)雜環(huán)境中持續(xù)發(fā)展的堅實基石。

首先，韌性是架構(gòu)體系創(chuàng)新不可或缺的一環(huán)。與橋梁需應(yīng)對天災(zāi)人禍相似，技術(shù)架構(gòu)也需應(yīng)對不可控的外部風(fēng)險和管理不善導(dǎo)致的內(nèi)部風(fēng)險。以 Amazon IAM 為例，它通過控制平面與數(shù)據(jù)平面的分離設(shè)計，確保了服務(wù)的穩(wěn)定運行，即使在極端情況下也能保持服務(wù)不中斷。此外，Amazon IAM 在每個區(qū)域的數(shù)據(jù)平面都采用了單元架構(gòu)，實現(xiàn)了高可用性和故障隔離，這種設(shè)計理念在亞馬遜云科技的多個核心服務(wù)，如 Amazon EC2、Amazon EBS、Amazon Aurora 等中均有所體現(xiàn)。

其次，彈性與效率是架構(gòu)體系創(chuàng)新的另一重要方向。彈性意味著系統(tǒng)能夠迅速響應(yīng)需求變化，通過快速擴展或縮減資源來應(yīng)對不同負載場景。而效率則側(cè)重于最大化資源利用率，減少浪費，提升整體性能。在這方面，亞馬遜云科技推出了多項創(chuàng)新技術(shù)，如 Firecracker 輕量級虛擬化技術(shù)、Amazon Lambda SnapStart 快速啟動功能以及 Caspian 智能資源調(diào)度系統(tǒng)。

Firecracker 基于 KVM 構(gòu)建微虛擬機，能在極短時間內(nèi)啟動完全隔離的虛擬機，并通過多層隔離和保護機制支持多租戶環(huán)境。其簡約設(shè)計減少了攻擊面，確保了系統(tǒng)的安全性。

Amazon Lambda SnapStart 則利用 Firecracker 的快照功能，對已初始化環(huán)境的內(nèi)存和磁盤狀態(tài)進行緩存，并在函數(shù)調(diào)用時從緩存中恢復(fù)，從而顯著提高了啟動速度。在使用 Lambda SnapStart 后，函數(shù)的冷啟動速度能提升 10 倍，且無需修改任何代碼。

在 Serverless 數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域，亞馬遜云科技的 Caspian 技術(shù)實現(xiàn)了內(nèi)存的高效共享和彈性管理。通過融合虛擬化管理、熱管理計劃和數(shù)據(jù)庫引擎特性改寫，Caspian 允許多個數(shù)據(jù)庫共享同一物理機的全部內(nèi)存，但每個數(shù)據(jù)庫實際使用的內(nèi)存僅限于其申請的大小。當物理機內(nèi)存不足時，Caspian 能智能地將數(shù)據(jù)庫實例遷移至其他物理機并擴容內(nèi)存，確保 Serverless數(shù)據(jù)庫的流暢運行和高效彈性。

多元技術(shù)融合驅(qū)動架構(gòu)創(chuàng)新

隨著現(xiàn)代應(yīng)用對智能體驗、可持續(xù)發(fā)展和合規(guī)等多元化需求的日益增長，應(yīng)用架構(gòu)的創(chuàng)新變得至關(guān)重要。多元技術(shù)融合，作為推動架構(gòu)創(chuàng)新的關(guān)鍵動力，通過整合不同技術(shù)領(lǐng)域的優(yōu)勢，為構(gòu)建更高效、更智能的解決方案提供了可能。

為滿足企業(yè)多元化的需求，亞馬遜云科技精心打造了一系列數(shù)據(jù)服務(wù)，涵蓋關(guān)系型數(shù)據(jù)庫、非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)倉庫，以及批式和流式的數(shù)據(jù)采集與分析服務(wù)。這些服務(wù)不僅滿足了企業(yè)多樣化的數(shù)據(jù)處理需求，還為企業(yè)提供了強大的數(shù)據(jù)支持。

值得一提的是，Zero-ETL 技術(shù)的出現(xiàn)進一步簡化了數(shù)據(jù)處理流程，顯著提高了數(shù)據(jù)處理的效率和準確性。亞馬遜云科技已經(jīng)推出了 6 項 Zero-ETL 能力，助力客戶輕松實現(xiàn)數(shù)據(jù)同步和分析，從而提高業(yè)務(wù)效率和洞察力。

此外，優(yōu)良架構(gòu)體系（Well-Architected Framework）作為一套經(jīng)過實踐驗證的架構(gòu)設(shè)計方法，為企業(yè)提供了全面的架構(gòu)評估和優(yōu)化工具。該框架覆蓋了安全性、可靠性、性能效率、成本效益和可持續(xù)性等多個方面，指導(dǎo)企業(yè)構(gòu)建出健壯、靈活且高效的架構(gòu)體系，以應(yīng)對不斷變化的業(yè)務(wù)需求和市場環(huán)境。

結(jié)語

作為云計算領(lǐng)域的領(lǐng)軍者，亞馬遜云科技始終秉持著創(chuàng)新的精神，不斷推動著技術(shù)架構(gòu)的演進和行業(yè)的變革。在亞馬遜云科技發(fā)展的 18 年來，亞馬遜云科技不僅展示了其強大的技術(shù)實力，更體現(xiàn)了對未來發(fā)展的深刻洞察和堅定追求。

正如代聞所言，亞馬遜云科技正是通過不斷優(yōu)化基礎(chǔ)組件、創(chuàng)新架構(gòu)體系以及融合多元技術(shù)，實現(xiàn)了對云計算性能、安全性和可靠性的全面提升，為用戶帶來了前所未有的體驗和價值。

相信，在生成式 AI 時代下，亞馬遜云科技將繼續(xù)秉承創(chuàng)新精神，不斷推動技術(shù)架構(gòu)的演進，以更加智能、高效、安全的服務(wù)，助力各行各業(yè)實現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型和升級。