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Speicheroptimierte Instances

Speicheroptimierte Instances sind für Workloads ausgelegt, die einen schnellen sequenziellen Lese- und Schreibzugriff auf sehr große Datensätze erfordern, die lokal gespeichert sind. Sie sind dafür optimiert, Zehntausende von wahlfreien E/A-Operationen pro Sekunde (I/O operations per second, IOPS) mit niedriger Latenz für Anwendungen bereitzustellen.

D2-Instances

D2-Instances eignen sich sehr gut für die folgenden Anwendungen:

• Data Warehouses mit massiv-paralleler Verarbeitung (massive parallel processing, MPP)

• Verteilte MapReduce- und Hadoop-Datenverarbeitung

• Anwendungen für die Protokoll- oder Datenverarbeitung

H1-Instances

H1-Instances eignen sich sehr gut für die folgenden Anwendungen:

• Datenintensive Datenlasten, wie z. B. MapReduce- und verteilte Dateisysteme

• Anwendungen, die sequenziellen Zugriff auf große Datenmengen auf direkt angefügten Instance-Speichern erfordern

• Anwendungen, die Zugriff mit hohem Durchsatz auf große Datenmengen benötigen

I3- und I3en-Instances

Diese Instances eignen sich sehr gut für die folgenden Anwendungen:

• Hochfrequenz-Systeme für die Online-Transaktionsverarbeitung (Online Transaction Processing, OLTP)

• Relationale Datenbanken

• NoSQL-Datenbanken

• Cache für In-Memory-Datenbanken (z. B. Redis)

• Data Warehousing-Anwendungen

• Verteilte Dateisysteme

Bare-Metal-Instances ermöglichen Ihren Anwendungen direkten Zugriff auf die physische Ressourcen des Hostservers, wie z. B. Prozessoren und Speicher. Diese Instances eignen sich ideal für:

• Workloads, die Zugang zu Low-Level-Hardware-Funktionen (wie Intel VT-x) benötigen, die in virtualisierten Umgebungen nicht verfügbar sind oder nicht vollständig unterstützt werden

• Anwendungen, die aufgrund von Lizenz- oder Support-Anforderungen in nicht virtualisierten Umgebungen ausgeführt werden müssen

Weitere Informationen finden Sie unter Amazon EC2 I3 Instances.

Hardware

Der primäre Datenspeicher für D2-Instances besteht aus HDD-Instance-Speicher-Volumes. Der primäre Datenspeicher für I3-Instances besteht aus NVMe-SSD-Instance-Speicher-Volumes (non-volatile memory express, nicht-flüchtiger Memory Express).

Instance-Speicher-Volumes bleiben nur während der Lebensdauer der Instance erhalten. Wenn Sie eine Instance anhalten oder beenden, werden die Anwendungen und Daten auf ihren Instance-Speicher-Volumes gelöscht. Wir empfehlen, wichtige Daten auf Ihren Instance-Speicher-Volumes regelmäßig zu sichern oder zu replizieren. Weitere Informationen finden Sie unter Amazon EC2-Instance-Speicher und Instance-Speicher-Volumes auf SSD.

Im Folgenden finden Sie eine Zusammenfassung der Hardware-Spezifikationen für speicheroptimierte Instances.

Instance-Typ	Standard vCPUs	Arbeitsspeicher (GiB)
d2.xlarge	4	30,5
d2.2xlarge	8	61
d2.4xlarge	16	122
d2.8xlarge	36	244
h1.2xlarge	8	32
h1.4xlarge	16	64
h1.8xlarge	32	128
h1.16xlarge	64	256
i3.large	2	15,25
i3.xlarge	4	30,5
i3.2xlarge	8	61
i3.4xlarge	16	122
i3.8xlarge	32	244
i3.16xlarge	64	488
i3.metal	72	512
i3en.large	2	16
i3en.xlarge	4	32
i3en.2xlarge	8	64
i3en.3xlarge	12	96
i3en.6xlarge	24	192
i3en.12xlarge	48	384
i3en.24xlarge	96	768
i3en.metal	96	768

Weitere Informationen zu den Hardware-Spezifikationen für jeden Amazon EC2-Instance-Typ finden Sie unter Amazon EC2 Instance-Typen.

Weitere Informationen zur Angabe von CPU-Optionen finden Sie unter Optimierung der CPU-Optionen.

Instance-Leistung

Um in Ihrer Linux-Instance die bestmögliche Leistung in Bezug auf den Datenträgerdurchsatz sicherzustellen, empfehlen wir, die neueste Version von Amazon Linux 2 oder des Amazon Linux AMI zu verwenden.

Für Instances mit NVMe-Instance-Speicher-Volumes müssen Sie ein Linux-AMI mit der Kernel-Version 4.4 oder höher verwenden. Andernfalls kann Ihre Instance die maximal verfügbare IOPS-Leistung nicht erreichen.

D2-Instances bieten die beste Datenträgerleistung, wenn Sie einen Linux-Kernel verwenden, der persistente Gewährungen unterstützt – eine Erweiterung des Xen Block Ring-Protokolls, die den Durchsatz und die Skalierbarkeit von Datenträgern erheblich verbessert. Weitere Informationen über persistente Gewährungen finden Sie in diesem Artikel im Xen Project-Blog.

EBS-optimierte Instances bieten die beste Leistung für Ihre EBS-Volumes, indem der Datenverkehr zwischen Amazon Amazon EBS-E/A und anderem Netzwerk-Datenverkehr von Ihrer Instance optimiert wird. Einige Instances, die für die Speicherung optimiert sind, sind standardmäßig und ohne zusätzliche Kosten EBS-optimiert. Weitere Informationen finden Sie unter Amazon EBS-optimierte Instances.

Bei einigen Instance-Typen, die für die Speicherung optimiert sind, ist es möglich, den C- und P-Zustand von Prozessoren unter Linux zu steuern. C-Zustände steuern den Ruhezustand eines Kerns im inaktiven Zustand. P-Zustände steuern die gewünschte Leistung (CPU-Frequenz) eines Kern. Weitere Informationen finden Sie unter Steuerung des Prozessorzustands für Ihre EC2 Instance.

Netzwerkleistung

Sie können Enhanced Networking-Funktionen auf unterstützten Instance-Typen aktivieren. Enhanced Networking ermöglicht mehr Pakete pro Sekunde (PPS), weniger Netzwerk-Jitter und niedrigere Netzwerklatenz. Weitere Informationen finden Sie unter Enhanced Networking unter Linux.

Instance-Typen, die für Enhanced Networking den Elastic Network Adapter (ENA) verwenden, bieten eine hohe Paket-pro-Sekunde-Leistung mit gleichbleibend niedrigen Latenzen an. Die meisten Anwendungen brauchen kein gleichbleibend hohes Niveau an Netzwerkleistung, können aber vom Zugriff auf eine erhöhte Bandbreite profitieren, wenn sie Daten senden oder empfangen. Instance-Größen, die ENA verwenden und mit einer Netzwerkleistung von „Bis zu 10 GBit/s“ oder „Bis zu 25 GBit/s“ dokumentiert sind, nutzen ein Netzwerk-E/A-Guthabensystem, mit dem Instances Netzwerkbandbreite basierend auf der durchschnittlichen Bandbreitennutzung zugewiesen wird. Diese Instances sammeln Guthaben an, wenn ihre Netzwerkbandbreite unter den Basis-Grenzwerten liegt, und können diese Guthaben verwenden, wenn sie Netzwerk-Datenübertragungen durchführen.

Im Folgenden finden Sie eine Zusammenfassung der Netzwerkleistung für speicheroptimierte Instances, die Enhanced Networking unterstützen.

Instance-Typ	Netzwerkleistung	Enhanced Networking
i3.4xlarge und kleiner	Bis zu 10 Gbit/s, verwenden ein Netzwerk-E/A-Guthabensystem	ENA
i3.8xlarge | h1.8xlarge	10 Gbit/s	ENA
i3en.3xlarge und kleiner	Bis zu 25 Gbit/s, verwenden ein Netzwerk-E/A-Guthabensystem	ENA
i3.16xlarge | i3.metal | i3en.6xlarge | h1.16xlarge	25 Gbit/s	ENA
i3en.12xlarge	50 Gbit/s	ENA
i3en.24xlarge	100 Gbit/s	ENA
d2.xlarge	Mittel	Intel 82599 VF
d2.2xlarge | d2.4xlarge	Hoch	Intel 82599 VF
d2.8xlarge	10 Gbit/s	Intel 82599 VF

E/A-Leistung von SSDs

Wenn Sie ein Linux-AMI mit der Kernel-Version 4.4 oder höher sowie alle in der Instance verfügbaren SSD-basierten Instance-Speicher-Volumes verwenden, können Sie (bei einer Blockgröße von 4 096 Byte) die in der folgende Tabelle aufgeführte IOPS-Leistung erreichen (bei Sättigung der Warteschlangentiefe). Andernfalls fällt die IOPS-Leistung niedriger aus.

Instance-Größe	100 % wahlfreie Lese-IOPS	Schreib-IOPS
i3.large *	100 125	35 000
i3.xlarge *	206 250	70 000
i3.2xlarge	412 500	180 000
i3.4xlarge	825 000	360 000
i3.8xlarge	1,65 Mio.	720 000
i3.16xlarge	3,3 Mio.	1,4 Mio.
i3.metal	3,3 Mio.	1,4 Mio.
i3en.large *	42 500	32 500
i3en.xlarge *	85 000	65 000
i3en.2xlarge *	170 000	130 000
i3en.3xlarge	250 000	200 000
i3en.6xlarge	500 000	400 000
i3en.12xlarge	1 Mio.	800 000
i3en.24xlarge	2 Mio.	1,6 Mio.
i3en.metal	2 Mio.	1,6 Mio.

* Bei diesen Instances können Sie eine Leistung bis zu den angegebenen Werten erreichen.

Beim Ausfüllen Ihrer SSD-basierten Instance-Speicher-Volumes nimmt die E/A-Leistung, die Sie erhalten, ab. Der Grund dafür ist der zusätzliche Arbeitsaufwand für den SSD-Controller, der verfügbaren Speicherplatz suchen, vorhandene Daten neu schreiben und ungenutzten Speicherplatz löschen muss, sodass er neu beschrieben werden kann. Dieser Prozess der Speicherbereinigung führt zu einer internen Write Amplification in der SSD; diese wird im Verhältnis der SSD-Schreibvorgänge zu den Benutzer-Schreibvorgängen ausgedrückt. Dieser Leistungsabfall ist sogar noch größer, wenn die Schreibvorgänge nicht in Vielfachen von 4 096 Byte durchgeführt oder nicht auf eine 4 096 Byte-Grenze ausgerichtet werden. Wenn eine kleinere Anzahl von Bytes oder nicht ausgerichtete Bytes geschrieben werden, muss der SSD-Controller die Daten in der Umgebung auslesen und an einem neuen Ort speichern. Dieses Muster führt zu einer erheblich größeren Write Amplification, einer höheren Latenz und zu dramatischen E/A-Leistungseinbußen.

SSD-Controller können verschiedenen Strategien anwenden, um die Auswirkungen der Write Amplification zu verringern. Eine dieser Strategien besteht darin, Speicherplatz des SSD-Instance-Speichers zu reservieren, sodass der Controller den für Schreibvorgänge verfügbaren Speicherplatz effizienter verwalten kann. Diese Methode wird als Overprovisioning (übermäßige Bereitstellung) bezeichnet. Die SSD-basierten Instance-Speicher-Volumes haben keinen für das Overprovisioning reservierten Speicherplatz zur Verfügung. Zur Verringerung der Write Amplification empfehlen wir, 10 % eines Volumes nicht zu partitionieren, sodass der SSD-Controller diesen Speicherplatz für das Overprovisioning verwenden kann. Dadurch steht zwar weniger Speicherplatz zur Verfügung, aber die Leistung wird verbessert – auch wenn der Datenträger fast vollständig belegt ist.

Bei Instance-Speicher-Volumes, die TRIM unterstützen, können Sie den TRIM-Befehl dazu verwenden, dem SSD-Controller mitzuteilen, wann Sie Daten nicht mehr benötigen, die Sie geschrieben haben. Auf diese Weise hat der Controller mehr freien Speicherplatz zur Verfügung, wodurch die Write Amplification reduziert und die Leistung erhöht wird. Weitere Informationen finden Sie unter TRIM-Unterstützung für Instance-Speicher-Volumes.

Funktionen von Instances

Im Folgenden finden Sie eine Zusammenfassung der Funktionen von speicheroptimierten Instances:

	Nur EBS	Instance-Speicher	Platzierungsgruppe
D2	Nein	HDD	Ja
H1	Nein	HDD *	Ja
I3	Nein	NVMe *	Ja
I3en	Nein	NVMe *	Ja

* Der Root-Gerät-Datenträger muss ein Amazon EBS-Volume sein.

Weitere Informationen finden Sie unter:

• Amazon EBS und NVMe auf Linux-Instances

• Amazon EC2-Instance-Speicher

• Platzierungsgruppen

Unterstützung für vCPUs

Der d2.8xlarge-Instance-Typ bietet 36 vCPUs, was zu Startproblemen bei bestimmten Linux-Betriebssystemen mit einem vCPU-Limit von 32 führen kann. Es wird ausdrücklich empfohlen, beim Starten von d2.8xlarge-Instances aktuelle AMIs zu verwenden.

Die folgenden Linux-AMIs unterstützen den Start von d2.8xlarge-Instances mit 36 vCPUs:

• Amazon Linux 2 (HVM)

• Amazon Linux AMI 2018.03 (HVM)

• Ubuntu Server 14.04 LTS (HVM) oder höher

• Red Hat Enterprise Linux 7.1 (HVM)

• SUSE Linux Enterprise Server 12 (HVM)

Wenn ein anderes AMI für Ihre Anwendung erforderlich ist und der d2.8xlarge-Instance-Start nicht abgeschlossen wird (z. B. wenn sich der Instance-Status zu stopped während des Starts aufgrund eines Client.InstanceInitiatedShutdown-Zustandübergangs ändert), ändern Sie die Instance wie im Folgenden beschrieben, damit mehr 32 vCPUs unterstützt werden und Sie den d2.8xlarge-Instance-Typ verwenden können.

Aktualisieren einer Instance zur Unterstützung von mehr als 32 vCPUs

1. Starten Sie eine D2-Instance mit Ihrer AMI. Wählen Sie einen anderen D2-Instance-Typ als d2.8xlarge.

2. Aktualisieren Sie den Kernel auf die aktuelle Version. Befolgen Sie dabei die betriebssystemspezifischen Anweisungen. Verwenden Sie unter RHEL 6 z. B. den folgenden Befehl:

   sudo yum update -y kernel

3. Halten Sie die Instance an.

4. (Optional) Erstellen Sie ein AMI aus der Instance, mit dem Sie zusätzliche d2.8xlarge-Instances für die zukünftige Verwendung starten können.

5. Ändern Sie den Instance-Typ Ihrer angehaltenen Instance zu d2.8xlarge (wählen Sie Actions (Aktionen), Instance Settings, Change Instance Type aus und gehen Sie der Anleitung entsprechend vor).

6. Starten Sie die Instance. Wenn die Instance ordnungsgemäß startet, ist der Vorgang abgeschlossen. Wenn die Instance noch immer nicht richtig startet, fahren Sie mit dem nächsten Schritt fort.

7. (Optional) Wenn die Instance noch immer nicht ordnungsgemäß startet, unterstützt der Kernel der Instance möglicherweise nicht mehr als 32 vCPUs. Möglicherweise können Sie die Instance starten, wenn Sie die Anzahl der vCPUs einschränken.

   1. Ändern Sie den Instance-Typ Ihrer angehaltenen Instance zu einem anderen D2-Instance-Typ als d2.8xlarge (wählen Sie Actions (Aktionen), Instance Settings, Change Instance Type aus und gehen Sie der Anleitung entsprechend vor).

   2. Fügen Sie die maxcpus=32-Option den Boot-Kernel-Parametern hinzu. Befolgen Sie dabei die betriebssystemspezifischen Anweisungen. Beispiel: Bearbeiten Sie für RHEL 6 die /boot/grub/menu.lst-Datei und fügen Sie die folgende Option dem aktuellen und aktiven kernel-Eintrag hinzu:

      default=0
      timeout=1
      splashimage=(hd0,0)/boot/grub/splash.xpm.gz
      hiddenmenu
      title Red Hat Enterprise Linux Server (2.6.32-504.3.3.el6.x86_64)
      root (hd0,0)
      kernel /boot/vmlinuz-2.6.32-504.3.3.el6.x86_64 maxcpus=32 console=ttyS0 ro root=UUID=9996863e-b964-47d3-a33b-3920974fdbd9 rd_NO_LUKS  KEYBOARDTYPE=pc KEYTABLE=us LANG=en_US.UTF-8 xen_blkfront.sda_is_xvda=1 console=ttyS0,115200n8 console=tty0 rd_NO_MD SYSFONT=latarcyrheb-sun16 crashkernel=auto rd_NO_LVM rd_NO_DM
      initrd /boot/initramfs-2.6.32-504.3.3.el6.x86_64.img

   3. Halten Sie die Instance an.

   4. (Optional) Erstellen Sie ein AMI aus der Instance, mit dem Sie zusätzliche d2.8xlarge-Instances für die zukünftige Verwendung starten können.

   5. Ändern Sie den Instance-Typ Ihrer angehaltenen Instance zu d2.8xlarge (wählen Sie Actions (Aktionen), Instance Settings, Change Instance Type aus und gehen Sie der Anleitung entsprechend vor).

   6. Starten Sie die Instance.

Versionshinweise

• Sie müssen speicheroptimierte Instances mit einem HVM-AMI starten. Weitere Informationen finden Sie unter Linux AMI-Virtualisierungstypen.

• Die folgenden Anforderungen gelten für I3en- und i3.metal-Instances:

  • NVMe-Treiber müssen installiert sein. EBS-Volumes werden als NVMe-Blockgeräte angezeigt.

  • Elastic Network Adapter (ENA)-Treiber müssen installiert sein.

  Die folgenden AMIs erfüllen diese Anforderungen:

  • Amazon Linux 2

  • Amazon Linux AMI 2018.03

  • Ubuntu 14.04 oder höher

  • Red Hat Enterprise Linux 7.4 oder höher

  • SUSE Linux Enterprise Server 12 SP2 oder höher

  • CentOS 7 oder höher

  • FreeBSD 11.1 oder höher

• Wenn eine i3.metal-Instance gestartet wird, wird der zugrunde liegende Server gestartet, wobei alle Hardware- und Firmwarekomponenten überprüft werden. Dies bedeutet, dass es ab dem Zeitpunkt, an dem die Instance in den Betriebszustand übergeht, 20 Minuten dauern kann, bis sie über das Netzwerk verfügbar wird.

• Zum Anfügen und Trennen von EBS-Volumes oder sekundären Netzwerkschnittstellen von einer Bare-Metal-Instance wird nativer PCIe-Hotplug-Support benötigt. Amazon Linux 2 und die neuesten Versionen von Amazon Linux AMI unterstützen im Gegensatz zu älteren Versionen native PCIe-Hotplugs. Sie müssen die folgenden Konfigurationsoptionen des Linux-Kernels aktivieren:

  CONFIG_HOTPLUG_PCI_PCIE=y
  CONFIG_PCIEASPM=y

• Bare-Metal-Instances nutzen anstelle eines auf dem E/A-Port basierenden seriellen Geräts ein PCI-basiertes serielles Gerät. Der Linux-Upstream-Kernel und die neuesten Amazon Linux AMIs unterstützen dieses Gerät. Bare-Metal-Instances ermöglichen dem System über eine ACPI SPCR-Tabelle zudem, das PCI-basierte serielle Gerät automatisch zu nutzen. Die neuesten Windows-AMIs nutzen automatisch das PCI-basierte serielle Gerät.

• Mit FreeBSD AMIs brauchen Bare Metal-Instances zum Starten beinahe eine Stunde und E/A an den lokalen NVMe-Speicher werden nicht abgeschlossen. Um dieses Problem zu vermeiden, fügen Sie die folgende Zeile zu /boot/loader.conf hinzu und führen Sie einen Neustart durch:

  hw.nvme.per_cpu_io_queues="0"

• Der d2.8xlarge-Instance-Typ bietet 36 vCPUs, was zu Startproblemen bei bestimmten Linux-Betriebssystemen mit einem vCPU-Limit von 32 führen kann. Weitere Informationen finden Sie unter Unterstützung für vCPUs.

• Die Gesamtanzahl der Instances, die Sie in einer Region starten können, ist begrenzt. Für bestimmte Instance-Typen gelten zusätzliche Einschränkungen. Weitere Informationen finden Sie unter Wie viele Instances kann ich in Amazon EC2 ausführen? Um eine Erweiterung des Limits zu beantragen, verwenden Sie das Amazon EC2-Instance-Beantragungsformular.