优化AWS解决方案架构以提高性能效率

亚马逊网络服务（AWS）提供各种资源和服务来帮助您构建SaaS和PaaS解决方案，但是，挑战在于实现和保持性能效率，这在交付业务价值方面具有自己的重要份额。本文重点介绍了设计和运行可靠、安全、高效且经济高效的云应用程序的一些最佳做法，这些应用程序可提供性能效率。有两个主要领域需要关注：

选择和配置云资源以获得更高的性能

查看和监控性能

1. 选择和配置云资源以获得更高的性能

计算：在 AWS 中，计算以三种形式提供：实例、容器和函数。可以根据工作负载选择要用于体系结构中每个组件的计算形式。在构建计算使用时，您应通过以下方式利用 AWS 弹性计算选项：

选择最佳实例系列和类型，以确保您拥有正确的计算、内存、网络和存储功能，以及最符合工作负载需求的正确配置

优化操作系统设置，如卷管理、RAID、块大小和设置

使用 Amazon ECS 服务构建容器时，您应该使用数据为工作负载选择最佳类型，并考虑容器配置选项，例如内存、CPU 和租赁配置

实现性能的关键 AWS 计算服务：

AWS Lambda：要使用 AWS Lambda 提供最佳性能，请选择函数所需的内存量。例如，选择 256 MB 内存会为您的 Lambda 函数分配大约是请求 128 MB 内存的两倍。您还可以控制每个函数允许运行的时间（最多 300 秒）

AWS 竞价型实例：使用竞价型实例以低成本生成负载，并在生产中遇到瓶颈之前发现瓶颈

存储：AWS 提供块、文件系统、对象和存档等存储解决方案。您可以通过考虑共享能力、文件大小、缓存大小、延迟要求、预期吞吐量和数据持久性等特征来选择任何一项。

实现性能的关键 AWS 存储服务：

您可以从 Amazon S3、Amazon Glacier、Amazon Elastic Block Store （Amazon EBS）、Amazon Elastic File System （Amazon EFS） 或 Amazon EC2 实例存储中选择最适合您需求的 AWS 服务。以下是 AWS 存储服务及其特征的摘要。

参考：AWS 架构完善的框架 – AWS 的性能效率支柱白皮书

数据库：在 AWS 中，有四种方法可以满足数据库要求：关系在线事务处理 （OLTP）、非关系数据库 （NoSQL）、数据仓库和在线分析处理 （OLAP） 以及数据索引和搜索。在管理数据时，应考虑以下准则。

选择最适合您的访问模式的数据库解决方案，或考虑更改您的访问模式（例如，索引、密钥分布、分区或水平扩展）以与存储解决方案保持一致，以最大限度地提高性能

确定解决方案可能需要的不同特征（例如，可用性、一致性、分区容错、延迟、持久性、可伸缩性和查询功能），以便可以选择适当的数据库和存储技术，如关系、NoSQL 或仓库

考虑所选数据库方法的配置选项，例如存储优化、数据库级设置、内存和缓存

实现性能的关键 AWS 数据库服务：

Amazon RDS：请考虑使用自动只读副本（不适用于 Oracle 或 SQL Server）来横向扩展读取性能、SSD 支持的存储选项和预配的 IOPS。这些副本允许读取密集型工作负载使用多个服务器，而不是使中央数据库过载

Amazon DynamoDB Accelerator （DAX）：它通过数据库前面的读取/直写分布式缓存层提供吞吐量 Auto Scaling 支持，为缓存中的实体提供亚毫秒级延迟

Amazon Redshift：当您需要可扩展的 SQL 操作时，请使用 Amazon Redshift。如果您指定排序键、分布键和列编码，Amazon Redshift 将提供最佳性能，因为这些可以显著提高存储、I/O 和查询性能

Amazon Athena：它提供了一个完全托管的Presto服务，可以在具有大量结构化程度较低的数据的数据湖上运行查询

Amazon ElastiCache：它用作内存数据存储和缓存，以支持要求亚毫秒级响应时间、高吞吐量和低延迟的最苛刻的应用程序

网络：在 AWS 中，联网通过计算、存储、网络、路由和边缘服务以多种不同的类型和配置提供。

为基于部署的用户位置、数据位置以及安全性和合规性要求选择适当的一个或多个区域

使用内容分发网络 （CDN） 和域名系统 （DNS） 等边缘服务来减少延迟。但是，您需要确保已正确配置DNS和HTTP / HTTPS的缓存控制，以获得最大的好处

使用应用程序负载均衡器进行 HTTP 和 HTTPS 流量请求路由，用于使用微服务和容器的现代应用程序架构

使用网络负载均衡器对需要极端性能的 TCP 流量进行负载平衡。它能够每秒处理数百万个请求，同时保持超低延迟，并且还经过优化以处理突发和不稳定的流量模式

实现性能的关键 AWS 网络服务：

亚马逊 EBS 优化实例：它们提供优化的配置堆栈，以最大程度地减少 Amazon EBS I/O 与来自实例的其他流量之间的争用

亚马逊 S3 传输加速：Amazon S3 提供内容加速作为一项功能，使外部用户能够从 CloudFront 的网络优化中受益，从而将数据上传到 Amazon S3。

Amazon Elastic Network Adapters （ENA）： 它通过在单个置放群组内为您的实例提供 20 Gbps 的网络容量来提供进一步的优化

AWS CloudFront： 它是一个全球 CDN 提供全球边缘站点网络，用于缓存内容并为最终用户提供高性能网络连接

亚马逊路线 53：它提供基于延迟的路由 （LBR），通过将客户路由到 AWS 终端节点（适用于 EC2 实例、弹性 IP 地址或 ELB 负载均衡器）来帮助提高应用程序的性能

Amazon Virtual Private Cloud （Amazon VPC）：使用 VPC 终端节点，您的 VPC 与其他 AWS 服务之间的数据将在 Amazon 网络内传输，从而有助于保护您的实例免受互联网流量的影响并提高性能

AWS Direct Connect： 它提供与 AWS 环境的专用连接，从 50 Mbps 到 10 Gbps

2.审查和监控绩效

确定解决方案的高性能 AWS 架构方法后，您应该设置一个自动化流程来执行/监控/查看性能，以确保您选择的资源类型和配置选项符合您的自定义和行业基准。

绩效衡量指标和基准：构建您自己的自定义或行业标准基准，例如 TPC-DS（对数据仓库工作负载进行基准测试）。还建议您同时使用技术和业务指标。例如，网站或移动应用的关键技术指标是呈现时间、线程计数、垃圾回收率和等待状态，而业务指标包括每个请求的总累积成本、每个用户和每个微服务的请求、降低成本的警报等。

自动化性能测试：设置 CICD 进程，以便在每个生成成功通过功能测试后自动触发性能测试。自动化应创建新环境，设置初始条件，加载测试数据，然后执行性能和负载测试。这些测试的结果应与生成相关联，以便可以跟踪随时间推移的性能变化

自动化测试：创建云解决方案测试自动化框架，该框架运行一系列测试脚本，这些脚本复制预先记录的用户旅程和数据访问模式，以尽可能预测生产中 AWS 资源使用情况的行为。您还可以使用软件或软件即服务 （SaaS） 解决方案来生成所需的负载

性能监控仪表板：对于每个构建版本，您的团队应可以看到关键技术和业务指标，以确保性能效率。创建可视化效果以监视性能问题、热点、等待状态或低利用率

关键 AWS 性能审查和监控服务：

Amazon CloudWatch：它有助于收集和发布自定义指标和业务指标，并设置警报，指示何时超出阈值，以通知测试超出预期性能

AWS 可信顾问： 它可以帮助您监控 EC2 利用率、服务限制、安全组中导致性能下降的大量规则、资源记录集、过度使用的 EBS、CloudFront 的 HTTP 请求标头、EC2 到 EBS 吞吐量、错误配置的 DNS 设置以及更多性能检查点，并建议所需的操作

审核编辑：郭婷