新計(jì)算 新網(wǎng)絡(luò) 新旗艦：華為云C6實(shí)例首測(cè)

彈性云服務(wù)器(ECS)是云計(jì)算最基礎(chǔ)的服務(wù)之一，其性能和穩(wěn)定性直接決定云計(jì)算的用戶體驗(yàn)。每當(dāng)有重大的計(jì)算或網(wǎng)絡(luò)硬件更新，云服務(wù)器就會(huì)升級(jí)換代，將性能推向新的高度。顯然，盡快將新的硬件技術(shù)應(yīng)用于云服務(wù)器，是云服務(wù)商的核心競(jìng)爭(zhēng)力之一。

4月3日上午，英特爾在太平洋兩岸近乎同步的發(fā)布了代號(hào)CascadeLake的第二代至強(qiáng)可擴(kuò)展處理器。中午12點(diǎn)，基于CascadeLake的華為云全新一代通用計(jì)算增強(qiáng)型云服務(wù)器C6正式轉(zhuǎn)為商用。此刻，北京的發(fā)布會(huì)尚未結(jié)束，距舊金山的發(fā)布會(huì)開始也還不到12小時(shí)。

在正式轉(zhuǎn)為商用之前，C6和通用計(jì)算型云服務(wù)器S6都經(jīng)歷了長(zhǎng)達(dá)四周的公測(cè)階段。換言之，大約在3月初，這兩款基于新一代至強(qiáng)可擴(kuò)展處理器的實(shí)例便已基本就位了。

七年前推出的至強(qiáng)E5系列奠定了英特爾在云計(jì)算領(lǐng)域的統(tǒng)治地位，經(jīng)過前后4代的發(fā)展，于2017年轉(zhuǎn)為代號(hào)Skylake的第一代至強(qiáng)可擴(kuò)展處理器，這樣算來，到CascadeLake就是第6代了。

擁有定制版本的至強(qiáng)處理器是云計(jì)算服務(wù)商市場(chǎng)地位和規(guī)模的體現(xiàn)。在Skylake時(shí)代，華為云有兩款定制處理器，分別用于C3/C3ne和S3，那么C6和S6自然對(duì)應(yīng)兩款華為定制版CascadeLake處理器。

CascadeLake可以視為Skylake的完善版本，大多數(shù)2代型號(hào)主要體現(xiàn)為100～300MHz的頻率提升。不過，C3和C3ne實(shí)例的基頻已經(jīng)是國(guó)內(nèi)一線云計(jì)算服務(wù)商同類產(chǎn)品中最高的了，頻率上C6只需繼承基頻3.0GHz、睿頻3.4GHz的配置就可以了，最直觀的改進(jìn)是內(nèi)核數(shù)量的增加——vCPU上限從60增加到64，并吸收了C3ne在網(wǎng)絡(luò)方面的增強(qiáng)，不愧是華為云的旗艦系列。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案圖

C6實(shí)例在網(wǎng)絡(luò)方面的增強(qiáng)主要包括以下三大創(chuàng)新：

1.軟硬結(jié)合，流表歸一，快表轉(zhuǎn)發(fā)

虛擬網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)面轉(zhuǎn)發(fā)首創(chuàng)集成流表方案，將業(yè)界傳統(tǒng)流表用戶態(tài)轉(zhuǎn)發(fā)方式卸載到華為海思自研u-NIC芯片上，實(shí)現(xiàn)主機(jī)流量快表轉(zhuǎn)發(fā)，全功能加速和卸載，最大內(nèi)網(wǎng)帶寬可達(dá)40G，網(wǎng)絡(luò)包轉(zhuǎn)發(fā)速率可到1000萬PPS。

2.獨(dú)創(chuàng)零拷貝技術(shù)方案，生態(tài)兼容

虛擬網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)面轉(zhuǎn)發(fā)首創(chuàng)軟硬結(jié)合的virtio后端軟直通技術(shù)，零拷貝技術(shù)方案保證40Gbps流量進(jìn)入虛擬機(jī)，同時(shí)保證對(duì)虛擬機(jī)內(nèi)原生virtio前端兼容，無需升級(jí)GuestOS驅(qū)動(dòng)，避免業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)SR-IOV方案的部署難題。

3.數(shù)據(jù)面無間斷升級(jí)，高可靠和高可用

虛擬網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)面轉(zhuǎn)發(fā)各個(gè)模塊(EVS/集成流表數(shù)據(jù)面/virtio-agent)設(shè)計(jì)解耦，支持failstatic特性，有效提高了健壯性和快速特性部署。

看起來，C6的計(jì)算和網(wǎng)絡(luò)性能真是令人期待。

C6的舞臺(tái)

在華為云C6實(shí)例公測(cè)期間，E企研究院在16款不同配置的C6實(shí)例中，選取了4款典型配置的C6實(shí)例進(jìn)行了測(cè)試，以評(píng)估其在計(jì)算、存儲(chǔ)以及網(wǎng)絡(luò)方面的性能表現(xiàn)。以下為我們用于測(cè)試的C6實(shí)例配置：

E企研究院在華為云C6實(shí)例中選取了如下4種配置：

c6.xlarge.4(4vCPU與16GB內(nèi)存)是最主流的商用類型，具有較高的性價(jià)比，適用于廣泛的中小型應(yīng)用;

c6.4xlarge.4為前一款的增強(qiáng)型配置，具有更多的vCPU數(shù)量與更高的內(nèi)存容量，面向性能要求較高的中小型應(yīng)用;

C6.8xlarge.4搭配32vCPU與128GB內(nèi)存容量，適用于中大型應(yīng)用，其高性能網(wǎng)絡(luò)帶寬使得其在集群部署方面更有優(yōu)勢(shì);

頂配款c6.16xlarge.4的64vCPU和256GB內(nèi)存創(chuàng)下了C系列的新高，還有最高40Gbps帶寬和1000萬PPS轉(zhuǎn)發(fā)能力，以滿足中大型應(yīng)用提出的苛刻性能需求。

E企研究院用于測(cè)試的華為云C6實(shí)例類型

在C6實(shí)例中實(shí)際上并不包括存儲(chǔ)的配置(數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，OS盤不算其中)，但在實(shí)際部署中，存儲(chǔ)作為三大核心基礎(chǔ)設(shè)施之一，其與計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)一起從不同角度應(yīng)用整體系統(tǒng)的性能發(fā)揮，因此在關(guān)于華為云C6實(shí)例的評(píng)估中，E企研究院也對(duì)華為云塊存儲(chǔ)——超高IO云硬盤——的性能進(jìn)行測(cè)試。在c6.8xlarge.4實(shí)例上掛載了1塊600GB容量的超高IO云硬盤，測(cè)試其隨機(jī)讀寫性能(IOPS)與帶寬吞吐量(MBPS，MB/s)。

根據(jù)E企研究院測(cè)試規(guī)劃，上圖中每種C6實(shí)例均配備3臺(tái)，將其作為一組，4組不同類型C6實(shí)例共計(jì)12臺(tái)。

按需增長(zhǎng)的計(jì)算性能

雖然在實(shí)際應(yīng)用中，CPU和內(nèi)存這兩者幾乎緊密相連，并影響應(yīng)用系統(tǒng)的整體計(jì)算性能。但作為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中擁有各自技術(shù)路線的兩個(gè)獨(dú)立組件，通過相關(guān)測(cè)試軟件，卻能衡量各自的性能水平。

在CPU運(yùn)算性能方面，E企研究院使用GeekBench3軟件來評(píng)估C6實(shí)例中的vCPU運(yùn)算性能。GeekBench3是一款輕量級(jí)的CPU基準(zhǔn)性能測(cè)試軟件，能夠衡量CPU單核與多核狀態(tài)下的整數(shù)與浮點(diǎn)運(yùn)算性能，其結(jié)果得分以IntelCorei5-2520M(2.50GHz，用于Mac電腦中)的2500分為基線，以此換算得來，得分越高意味著性能越高。下圖為C6實(shí)例在不同配置下的整數(shù)運(yùn)算與浮點(diǎn)運(yùn)算性能得分：

華為云不同(vCPU與內(nèi)存容量)配置C6實(shí)例計(jì)算性能得分，上述各項(xiàng)得分均為在相同條件下，5次重復(fù)測(cè)試獲得得分后的平均得分

上圖中藍(lán)線與灰線分別表示單核的整數(shù)與浮點(diǎn)運(yùn)算性能得分，在不同vCPU配置下，其單核(整數(shù)與浮點(diǎn))性能得分保持平穩(wěn)，意味著其性能表現(xiàn)穩(wěn)定，且底層采用同一款CPU硬件;橙色與黃色柱狀圖則分別為多核下的整數(shù)與浮點(diǎn)運(yùn)算得分，即不同vCPU配置下，所有vCPU都參與測(cè)試后獲得的整數(shù)與浮點(diǎn)運(yùn)算綜合得分。

GeekBench網(wǎng)站公布的一款使用上一代IntelXeonGold6136(@3.0GHz，可睿頻到3.7GHz)處理器的云主機(jī)vCPU測(cè)試結(jié)果。與E企研究院測(cè)試結(jié)果的單核得分相比，使用新一代CascadeLake定制處理器的華為云主機(jī)單核(整數(shù))性能有超過15%的性能提升，單核性能高，核心更多，意味著多核性能將線性提高

從測(cè)試結(jié)果來看，即使是測(cè)試所使用的最低配置的c6.xlarge.4(4vCPU與16GB內(nèi)存)實(shí)例，其整數(shù)與浮點(diǎn)運(yùn)算得分都接近1.5萬分，并隨著vCPU數(shù)量的提升，其性能逐漸提升，在最大配置的c6.16xlarge.4(64vCPU與256GB內(nèi)存)實(shí)例中，其整數(shù)運(yùn)算得分接近12萬分，浮點(diǎn)運(yùn)算得分超過13萬分，幾乎是4vCPU配置的10倍左右。

在內(nèi)存性能方面，華為云C6實(shí)例亦有不俗的表現(xiàn)。E企研究院使用Stream基準(zhǔn)測(cè)試軟件來評(píng)估C6實(shí)例的內(nèi)存性能，Stream是業(yè)內(nèi)公認(rèn)的用于內(nèi)存性能評(píng)估的基準(zhǔn)測(cè)試軟件，其包括Copy(復(fù)制)、Scale(乘法)、Add(加法)以及Triad(三者復(fù)合)四種不同操作情況下的內(nèi)存帶寬表現(xiàn)。E企研究院對(duì)華為云不同(vCPU與內(nèi)存容量)配置的C6實(shí)例進(jìn)行5次重復(fù)測(cè)試后，取其平均成績(jī)，具體如下圖所示：

上圖中從左到右四種不同顏色依次表示c6.xlarge.4(4vCPU與16GB內(nèi)存容量，即上圖中的4c16G)、c6.4xlarge.4、c6.8xlarge.4與c6.16xlarge.4實(shí)例的內(nèi)存帶寬性能表現(xiàn)：隨著C6實(shí)例內(nèi)存容量的增大，其內(nèi)存性能越高

結(jié)合CPU計(jì)算性能與內(nèi)存帶寬性能，可以看出，華為云C6實(shí)例具有較好的整體計(jì)算性能，隨著C6實(shí)例配置的提高，其計(jì)算性能有著較明顯的增長(zhǎng)。

新一代高性能智能網(wǎng)絡(luò)的性能新體驗(yàn)

實(shí)際上在去年華為云就發(fā)布了使用新一代高性能智能網(wǎng)卡的C3網(wǎng)絡(luò)增強(qiáng)型實(shí)例(即C3ne)，現(xiàn)在華為云基于定制版英特爾CascadeLake處理器的C6實(shí)例完全融合了ne系列網(wǎng)絡(luò)增強(qiáng)能力，以匹配最新定制處理器帶來的綜合性能提升，擴(kuò)大對(duì)企業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景的覆蓋。

根據(jù)主流應(yīng)用對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能的不同需求，E企研究院針對(duì)C6實(shí)例的網(wǎng)絡(luò)性能測(cè)試主要分為兩大類型：TCP和UDP使用場(chǎng)景。TCP主要用于建立長(zhǎng)效的傳輸連接并保證數(shù)據(jù)的安全傳輸，比如基于http/https的web應(yīng)用、ftp文件傳輸以及POP/SMTP的郵件應(yīng)用等等，通常是一對(duì)一連接，更強(qiáng)調(diào)網(wǎng)絡(luò)帶寬實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)傳輸能力;UDP則是無狀態(tài)傳輸協(xié)議，更強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性，在網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量不好的情況下運(yùn)行丟包。最典型應(yīng)用場(chǎng)景如在線視頻播放、視頻/音頻會(huì)議、視頻直播等等，UDP通常一對(duì)多，更關(guān)注收發(fā)包能力。

E企研究院首先對(duì)C6實(shí)例進(jìn)行TCP帶寬測(cè)試，選取相同配置的3臺(tái)C6實(shí)例進(jìn)行配置：其中一臺(tái)作為Server端，其余2臺(tái)作為Client端。2臺(tái)Client向Server端同時(shí)并發(fā)壓力(數(shù)據(jù)包長(zhǎng)1440)，然后在Server端統(tǒng)計(jì)TCP帶寬。根據(jù)E企研究院測(cè)試結(jié)果，華為云不同配置C6實(shí)例的TCP帶寬如下圖所示：

上圖紅線為E企研究院針對(duì)不同配置C6實(shí)例的實(shí)測(cè)性能數(shù)據(jù)，橙色虛線為對(duì)應(yīng)配置下的最高帶寬。從測(cè)試結(jié)果可以看出，實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)(紅色實(shí)線)幾乎已經(jīng)達(dá)到了C6實(shí)例對(duì)應(yīng)配置下的最高帶寬

在UDPPPS轉(zhuǎn)發(fā)性能測(cè)試中，使用與TCP帶寬測(cè)試相同環(huán)境，即3臺(tái)相同配置的C6實(shí)例，其中一臺(tái)作為Server端，其余2臺(tái)作為Client端，根據(jù)Server端的配置，每臺(tái)Client發(fā)起對(duì)應(yīng)數(shù)目的數(shù)據(jù)流并發(fā)壓力測(cè)試(數(shù)據(jù)包長(zhǎng)64)，具體測(cè)試數(shù)據(jù)流設(shè)置如下表：

在華為云C6實(shí)例UDP網(wǎng)絡(luò)性能測(cè)試中，E企研究院使用的下發(fā)壓力模型

E企研究院針對(duì)4組不同類型C6實(shí)例進(jìn)行測(cè)試后，統(tǒng)計(jì)其結(jié)果如下圖所示：

E企研究院實(shí)測(cè)C6實(shí)例UDP收發(fā)包能力(橙色柱狀圖)與華為云官方公布的最大收發(fā)包能力(黃色折線)

E企研究院測(cè)試結(jié)果表明，相應(yīng)配置的C6實(shí)例其UDP最大收發(fā)包能力基本與華為云官方公布的數(shù)據(jù)一致，頂配c6.16xlarge.4實(shí)例的最大收發(fā)包能力達(dá)到1000萬PPS，即使是最主流的c6.xlarge.4實(shí)例也達(dá)到了80萬PPS。

云硬盤性能：低隊(duì)列獲得高性能

華為云硬盤實(shí)際上早已有之，并不屬于此次C6實(shí)例的發(fā)布內(nèi)容。但基于C6實(shí)例部署應(yīng)用，云硬盤又不可或缺，做為C6實(shí)例的操作系統(tǒng)盤(即OS)或者數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。為了更全面地評(píng)估C6實(shí)例在實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景下的綜合性能表現(xiàn)，E企研究院增加了對(duì)華為云硬盤的基準(zhǔn)測(cè)試。

一般而言，評(píng)估(塊)存儲(chǔ)性能通常有兩個(gè)較為關(guān)鍵的指標(biāo)，即IOPS和吞吐量(即MB/s)。前者通常以4KB數(shù)據(jù)塊的隨機(jī)讀寫性能作為衡量標(biāo)準(zhǔn);帶寬則通常以64K、128K或者1MB數(shù)據(jù)塊尺寸的順序讀寫帶寬作為存儲(chǔ)帶寬標(biāo)準(zhǔn)。云硬盤實(shí)際性能高低通常又與所購(gòu)買的容量大小相關(guān)，并且在公有云存儲(chǔ)方面，為了更好地保障穩(wěn)定性，通常會(huì)有一個(gè)最大IOPS性能(類似SSD的單盤最大IOPS性能)，和一個(gè)基準(zhǔn)性能(或曰最小IOPS性能)，以及對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)QoS策略。

以華為云超高IO盤為例，單個(gè)云硬盤IOPS性能=Min(“最大IOPS”,“基線IOPS+每GB云硬盤的IOPS×云硬盤容量”)。以E企研究院測(cè)試用600G容量作為說明，最大隨機(jī)讀寫性能可達(dá)31500IOPS。如果將容量增加到或超過630GB，那么其最大隨機(jī)讀寫性能則不超過33000IOPS。而在吞吐量方面則并沒有那么復(fù)雜，只限制不超過350MB/s。下圖為E企研究院針對(duì)600GB容量的超高IO盤的4K隨機(jī)讀寫性能測(cè)試結(jié)果：

從上圖可以看到，華為云超高IO盤基本都在較低的16隊(duì)列深度時(shí)獲得最大IOPS——接達(dá)到31500IOPS。而在低于16隊(duì)列深度時(shí)，隨著隊(duì)列深度的增加，其隨機(jī)讀寫性能幾乎以倍數(shù)增加;在超過16隊(duì)列深度后，其性能穩(wěn)定在31500IOPS。這顯示了華為云高超的性能優(yōu)化水平以及嚴(yán)格的存儲(chǔ)QoS控制能力。

上圖為華為云超高IO盤的順序讀寫帶寬表現(xiàn)，橙色柱狀圖表示為1MB數(shù)據(jù)塊的順序讀帶寬——350MB/s，這已經(jīng)與華為云官網(wǎng)所公布的最大存儲(chǔ)帶寬性能相吻合;藍(lán)色折線表示1MB數(shù)據(jù)塊的順序?qū)憥挘陉?duì)列深度為2時(shí)獲得最大350MB/s，此后讀寫帶寬均保持平穩(wěn)。較低隊(duì)列深度就獲得最大存儲(chǔ)性能意味著能夠?yàn)閼?yīng)用提供更好的支撐，減少應(yīng)用優(yōu)化的復(fù)雜程度。文/E企研究院|曾智強(qiáng) 張廣彬

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