Высокопроизводительные вычисления (HPC) отличаются тем, что приложения как правило хорошо оптимизированы для достижения максимальной производительности на платформе. Само собой, при переносе их в облако AWS возникает вопрос: не будет ли система работать медленнее? В Amazon утверждают, что нет.
Как сообщается в блоге компании, гипервизор AWS Nitro может быть сравним по производительности с «голым» железом. AWS Nitro представляет собой комбинацию специально созданного оборудования и программного обеспечения, предназначенного для максимизации производительности и безопасности. Инстансы последнего поколения, которые включают, к примеру, c5, c5n, m5zn, c6gn и многие другие, основаны именно на Nitro.
При этом Nitro включает сразу несколько компонентов, среди которых главными являются DPU, выделенный чип безопасности с аппаратным RoT и легковесный гипервизор. Это позволяет разгрузить центральный процессор, поскольку теперь доступ к сети и ресурсам, вопросы безопасности и прочее зависят от выделенных аппаратных контроллеров. А гипервизор управляет только распределением памяти и вычислительных ресурсов.
Благодаря такой архитектуре, у хостов больше нет прямого доступа к другим ресурсам AWS — он есть только у DPU. В гипервизоре тоже есть только необходимые функции, и он используется только при работе с конкретным инстансом — если нет нагрузки, то система просто ждёт, а не выполняет даже фоновые задачи. Наконец, микросхемы безопасности Nitro обеспечивают проверку и контроль безопасности на аппаратном уровне.
Архитектура Nitro позволяет AWS предлагать инстансы, которые дают прямой доступ к «голому железу» хоста. На выходе всё это обеспечивает производительность практически на уровне обычного «железа», поскольку ресурсы почти не тратятся на другие задачи. В тесте Amazon оказалось, что два сервера одинаковой конфигурации: Intel Xeon Platinum с 18 ядрами и частотой до 3,5 ГГц, подключением 100 Гбит/сек и адаптером Elastic Fabric работают почти одинаково. При этом только один их них «крутил» гипервизор Nitro.
Для проверки применялись популярные HPC-тесты в области прогнозирования погоды (WRF), вычислительной гидродинамики (OpenFOAM), молекулярной динамики (GROMACS) и High Performance Linpack (HPL). Как оказалось, разница в производительности между системой с гипервизором Nitro (c5n.18xlarge) и bare-metal (c5n.metal) незначительна и не превышает 1%.