Menjadi Cloud Native – beragampengetahuan – Beragampengetahuan

Artikel ini adalah Bagian 1 dari seri Ampere Computing Accelerated Cloud.

Secara tradisional, menerapkan aplikasi web berarti menjalankan aplikasi monolitik besar di server berbasis x86 di pusat data perusahaan perusahaan. Migrasi aplikasi ke cloud menghilangkan kebutuhan untuk menyediakan pusat data secara berlebihan karena sumber daya cloud dapat dialokasikan berdasarkan permintaan real-time. Pada saat yang sama, pindah ke cloud sama dengan beralih ke aplikasi berkomponen, juga dikenal sebagai layanan mikro. Pendekatan ini memungkinkan aplikasi untuk dengan mudah menskalakan hingga berpotensi 100.000 atau jutaan pengguna.

Dengan berpindah ke pendekatan cloud-native, aplikasi dapat berjalan sepenuhnya di cloud dan memanfaatkan kemampuan unik cloud. Misalnya, dengan menggunakan arsitektur terdistribusi, pengembang dapat secara mulus meningkatkan skala dengan membuat lebih banyak contoh komponen aplikasi daripada menjalankan aplikasi yang semakin besar, seperti halnya Anda dapat menambahkan database lain tanpa menambahkan database lain. Server aplikasi. Banyak perusahaan besar (mis. Netflix, Wikipedia, dll.) telah membawa arsitektur terdistribusi ke tingkat berikutnya dengan mendekomposisi aplikasi menjadi layanan mikro individual. Melakukan hal itu akan menyederhanakan desain, penerapan, dan penyeimbangan muatan dalam skala besar. Lihat proyek Phoenix untuk detail lebih lanjut tentang penguraian aplikasi monolitik, dan tinjau aplikasi dua belas faktor untuk praktik terbaik saat mengembangkan aplikasi cloud-native.

Hyperthreading tidak efisien

Server x86 tradisional dibangun di atas arsitektur tujuan umum yang dikembangkan terutama untuk platform komputasi personal, di mana pengguna harus dapat menjalankan berbagai jenis aplikasi desktop secara bersamaan pada satu CPU. Karena fleksibilitas ini, arsitektur x86 memungkinkan fitur dan kapasitas lanjutan yang berguna untuk aplikasi desktop tetapi tidak diperlukan oleh banyak aplikasi cloud. Namun, perusahaan yang menjalankan aplikasi di cloud berbasis x86 tetap harus membayar untuk kemampuan ini, meskipun mereka tidak menggunakannya.

Untuk meningkatkan utilisasi, prosesor x86 menggunakan teknologi hyperthreading, yang memungkinkan satu inti menjalankan dua utas. Sementara hyper-threading memungkinkan penggunaan lebih banyak kapasitas inti, ini juga memungkinkan satu utas berpotensi memengaruhi kinerja utas lain saat sumber daya inti digunakan secara berlebihan. Secara khusus, setiap kali kedua utas ini bersaing untuk sumber daya yang sama, penundaan yang signifikan dan tidak dapat diprediksi dimasukkan ke dalam operasi. Sulit untuk mengoptimalkan aplikasi ketika Anda tidak tahu (dan tidak memiliki kendali atas) aplikasi mana yang akan dibagikan inti. Hyperthreading dapat dianggap sebagai mencoba membayar tagihan dan menonton olahraga pada saat yang bersamaan. Tagihan membutuhkan waktu lebih lama untuk diselesaikan, dan Anda tidak terlalu menikmati permainannya. Yang terbaik adalah memisahkan dan mengisolasi tugas dengan menyelesaikan tagihan terlebih dahulu dan kemudian berfokus pada permainan, atau membagi tugas antara dua orang, salah satunya bukan penggemar sepak bola.

Hyper-threading juga meningkatkan permukaan serangan keamanan aplikasi, karena aplikasi di utas lain dapat berupa malware yang mencoba melakukan serangan saluran samping. Menjaga aplikasi di utas berbeda terisolasi satu sama lain memperkenalkan overhead dan latensi tambahan di tingkat prosesor.

Pengoptimalan asli cloud

Untuk meningkatkan efisiensi dan menyederhanakan desain, developer memerlukan sumber daya cloud yang dirancang untuk bekerja secara efisien dengan data spesifik mereka, bukan milik orang lain. Untuk mencapai tujuan ini, platform cloud-native yang efisien mempercepat jenis operasi yang khas dari aplikasi cloud-native. Untuk meningkatkan kinerja secara keseluruhan, alih-alih membangun inti yang lebih besar yang memerlukan hyperthreading untuk menjalankan aplikasi desktop yang semakin kompleks, prosesor cloud-native menyediakan lebih banyak inti yang dirancang untuk mengoptimalkan eksekusi layanan mikro. Ini menghasilkan latensi yang lebih konsisten dan deterministik, memungkinkan penskalaan transparan, dan menghindari banyak masalah keamanan yang disebabkan oleh hyperthreading, karena aplikasi secara alami diisolasi saat dijalankan pada intinya sendiri.

Untuk mempercepat aplikasi cloud-native, Ampere telah mengembangkan prosesor cloud-native Altra dan Altra Max 64-bit. Menghadirkan kepadatan yang belum pernah terjadi sebelumnya hingga 128 inti pada satu IC, satu sasis 1U dengan dua soket dapat menampung hingga 256 inti dalam satu rak.

Inti Ampere Altra dan Ampere Altra Max dirancang berdasarkan Arm Instruction Set Architecture (ISA). Sementara arsitektur x86 awalnya dirancang untuk desktop tujuan umum, Arm telah berevolusi dari warisan dalam aplikasi tersemat di mana perilaku deterministik dan efisiensi daya lebih menjadi fokus. Mulai dari fondasi ini, prosesor Ampere dirancang untuk aplikasi di mana daya dan kerapatan inti merupakan pertimbangan desain yang penting. Secara keseluruhan, prosesor Ampere memberikan landasan yang sangat efisien untuk banyak aplikasi cloud-native, memungkinkan kinerja tinggi, respons yang dapat diprediksi dan konsisten, serta peningkatan efisiensi daya.

Untuk pengembang, fakta bahwa prosesor Ampere mengimplementasikan Arm ISA berarti sudah ada ekosistem perangkat lunak dan alat yang luas yang tersedia untuk pengembangan. Di Bagian 2 dari seri ini, kami menjelaskan bagaimana pengembang dapat dengan lancar memigrasikan aplikasi mereka yang sudah ada ke platform cloud-native Ampere dari CSP terkemuka untuk segera mulai mempercepat operasi cloud mereka.

Keunggulan Cloud Native

Keuntungan utama menjalankan platform cloud-native adalah latensi yang lebih rendah, yang menghasilkan kinerja yang lebih konsisten dan dapat diprediksi. Misalnya, pendekatan layanan mikro pada dasarnya berbeda dari aplikasi cloud monolitik saat ini. Maka, tidak mengherankan jika mengoptimalkan kualitas layanan dan efisiensi penggunaan juga memerlukan pendekatan yang berbeda secara fundamental.

Layanan mikro memecah tugas besar menjadi komponen yang lebih kecil. Keuntungannya adalah karena layanan mikro dapat dispesialisasikan, mereka dapat memberikan efisiensi yang lebih besar, seperti pemanfaatan cache yang lebih baik di antara operasi, daripada aplikasi monolitik yang lebih umum yang mencoba melakukan semua tugas yang diperlukan. Namun, meskipun layanan mikro biasanya menggunakan lebih sedikit sumber daya komputasi per komponen, persyaratan latensi di setiap lapisan jauh lebih ketat daripada aplikasi cloud pada umumnya. Dengan kata lain, setiap layanan mikro hanya mendapatkan sebagian kecil dari anggaran latensi yang tersedia untuk seluruh aplikasi.

Dari sudut pandang pengoptimalan, latensi yang dapat diprediksi dan konsisten sangat penting, karena ketika daya tanggap setiap layanan mikro dapat menjadi variabel seperti pada arsitektur x86 hyperthreaded, latensi kasus terburuk adalah gabungan jumlah kasus terburuk. Kabar baiknya adalah ini juga berarti bahwa peningkatan kecil dalam latensi layanan mikro dapat menghasilkan peningkatan yang signifikan saat diterapkan di beberapa layanan mikro.

Gambar 1 mengilustrasikan manfaat performa menjalankan aplikasi cloud tipikal pada platform cloud-native seperti Ampere Altra Max dibandingkan dengan Intel IceLake dan AMD Milan. Ampere Altra Max tidak hanya menawarkan performa yang lebih tinggi, tetapi juga performa/efisiensi watt yang lebih tinggi. Grafik tersebut juga menunjukkan bagaimana Ampere Altra Max memiliki latensi yang sangat baik (hanya 13% dari Intel IceLake) untuk memberikan performa konsisten yang dibutuhkan oleh aplikasi cloud-native.

Gambar 1: Platform cloud-native seperti Ampere Altra Max memberikan kinerja, efisiensi daya, dan latensi yang unggul dibandingkan dengan Intel IceLake dan AMD Milan.

keberlanjutan

Meskipun CSP bertanggung jawab untuk menangani konsumsi daya pusat data, banyak pengembang menyadari meningkatnya minat publik dan pemangku kepentingan perusahaan tentang cara perusahaan menangani masalah keberlanjutan. Pada tahun 2022, pusat data cloud diperkirakan mencapai 80 persen dari total konsumsi daya pusat data1. Menurut angka 2019, konsumsi daya pusat data diperkirakan akan berlipat ganda pada tahun 2030.

Jelas bahwa keberlanjutan sangat penting untuk pertumbuhan cloud jangka panjang, dan industri cloud harus mulai mengadopsi teknologi yang lebih hemat energi. Mengurangi konsumsi daya juga akan menghemat biaya pengoperasian. Apapun, perusahaan yang memimpin hari ini dengan mengurangi jejak karbon mereka akan siap ketika langkah-langkah ini menjadi wajib.

Tabel 1: Keuntungan pemrosesan cloud-native menggunakan platform cloud-native Ampere dibandingkan dengan cloud x86 tradisional.

Teknologi cloud-native seperti Ampere memungkinkan CSP untuk terus meningkatkan kepadatan komputasi di pusat datanya (lihat Tabel 1). Pada saat yang sama, platform cloud-native menawarkan manfaat kinerja/harga/daya yang menarik, memungkinkan pengembang untuk meningkatkan kinerja sekaligus mengurangi biaya operasional sehari-hari.

Di Bagian 2 dari seri ini, kita akan melihat lebih dekat bagaimana Anda dapat men-deploy ulang aplikasi yang ada ke platform cloud-native dan mempercepat operasi Anda.

Lihat Pusat Pengembang Komputasi Ampere untuk lebih banyak konten dan berita terbaru.