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Histórico das Instâncias Amazon EC2
t2.nano
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O que esperar dessa sessão
• Definindo o desempenho de sistema e como
caracterizar as diferentes tarefas (workloads)
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desempenho com flexibilidade e agilidade
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considerando os diferentes tipos disponíveis
Definindo Desempenho
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Contratando um Servidor
?
• O que desempenho em
perspectiva significa:
– Tempo de resposta
– Taxa de transferência
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Definindo desempenho: Baseado em Perspectiva
Aplicação
Bibliotecas
Chamadas de Sistema
Kernel
Dispositivos
Tarefa (Workload)
Modelo Simples de Desempenho para Thread Única
• Usando CPU: executando (em modo usuário)
• Sem utilização de CPU: espera por ciclos de processamento,
espera por I/O de disco ou rede, thread locks, paginação de
memória ou para mais execuções
Fatores de Desempenho
Recursos Fatores de Desempenho Indicadores
CPU Sockets, número de cores,
frequência do clock, capacidade de
burst
Utilização de CPU e fila de execução
Memória Capacidade de memória Memória livre, paginação, uso de swap
Interface de
rede
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capacidade máxima de banda
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por segundo (IOPS), throughput
Fila de espera, utilização de discos,
erros de disco
Utilização de Recursos
• Para alguns cenários, a eficiência é baseada na utilização dos
recursos
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necessário foi contratado
Exemplo: Aplicação Web
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Exemplo: Aplicação Web
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Kernel
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PV-HVM
• Hardware assisted virtualization (HVM)
• PV-HVM usa drivers PV apropriadamente para operações que são
lentas quando emuladas
• Exemplo: Rede e IO de disco
Dica: Use PV-HVM AMIs COM EBS
Desempenho de CPU e Agendamento (Scheduling)
• Hypervisor garante que cada instância irá receber o seu
tempo de CPU
• Ajuste de alocação de recursos
• Sem restrição vs. com restrição (Concorrência)
• Alocação de recursos variáveis
• Diferentes ações podem ser tomadas, dependendo da
necessidade
• Necessidade de uso
• Tempo de resposta / término
• Compartilhamentos
Resumo: Instâncias C4
Intel E5-2666 v3 com 2.9 GHz
Controles P-state e C-state
Modelo vCPU Memória (GiB) EBS (Mbps)
c4.large 2 3.75 500
c4.xlarge 4 7.5 750
c4.2xlarge 8 15 1,000
c4.4xlarge 16 30 2,000
c4.8xlarge 36 60 4,000
• Ao entrar no estado de espera (idle), cores sem ociosidade
podem ter até 300MHz adicionais de capacidade
• Mas… o estado de espera (idle state) requer mais tempo
para ser encerrado, talvez não seja apropriado para uma
aplicação muito sensível a latência
Novo: Instâncias C4 - Controle P-state e C-state
Dica: Controle do P-state para AVX2
• Se uma aplicação faz uso constante do AVX2 de todos os
processadores, o processador pode tentar extrair mais
potência do que precisa
• O processador irá reduzir a frequência de maneira
transparente
• Alterações excessivas na frequência da CPU podem deixar
sua aplicação lenta
Resumo: Instâncias T2
• Instâncias de baixo custo $0.013 por hora
• Desempenho “Burstable”
• Alocação da variação da CPU baseada em créditos
Modelo vCPU Créditos de
CPU / Hora
Memória
(GiB)
Armazenamento
t2.nano 1 3 0,5 Apenas EBS
t2.micro 1 6 1 Apenas EBS
t2.small 1 12 2 Apenas EBS
t2.medium 2 24 4 Apenas EBS
t2.large 2 36 8 Apenas EBS
Como os Créditos Funcionam
Taxa de Referência
(Baseline)
Saldo
de
Crédito
• O crédito de CPU fornece
desempenho para um processador
por um minuto
• A instância ganha créditos de CPU
constantemente
• A instância consome os créditos
quando solicitado
• Os créditos expiram depois de 24
horas
Taxa de
Burst
Dica: Monitore a utilização de créditos
Monitore o Desempenho de CPU na Instância
• Indicadores de execuções
• User time
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• O que acontece se trocar os tipos de instâncias? (PV
para HVM) m3,m4,c3,c4
Entregando desempenho de I/O com Instâncias
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• Requisições entre dispositivos virtuais e hardware
compartilhado
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Resumo: Instâncias I2
16 vCPU: 3.2 TB SSD; 32 vCPU: 6.4 TB SSD
365K IOPS de leituras aleatórias na instância com 32
vCPU
Modelo vCPU Memória
(GiB)
Armazenamento IOPS
Leitura
IOPS
Escrita
i2.xlarge 4 30.5 1 x 800 SSD 35,000 35,000
i2.2xlarge 8 61 2 x 800 SSD 75,000 75,000
i2.4xlarge 16 122 4 x 800 SSD 175,000 155,000
i2.8xlarge 32 244 8 x 800 SSD 365,000 315,000
Dica: Use Kernel 3.8+
• Amazon Linux 13.09 ou mais recente
• Ubuntu 14.04 ou mais recente
• RHEL7 ou mais recente
• Outras distribuições…
Dica: Amazon Linux
• Tempo de boot mais rápido
• Drivers otimizados
• Tunning de kernel e drivers realizado pelo time da AWS
• Preparada para enhanced networking
Hardware
Modelo Compartilhado: Rede
Driver Domain Guest Domain Guest Domain
VMM
Frontend
driver
Frontend
driver
Backend
driver
Device
Driver
CPU
Física
Memória
Física
Dispositivo
de Rede
CPU
Virtual
Memória
Virtual
CPU
Scheduling
Sockets
Aplicação
Hardware
Modelo Compartilhado: Rede
Driver Domain Guest Domain Guest Domain
VMM
Frontend
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Frontend
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CPU
Física
Memória
Física
Dispositivo
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CPU
Virtual
Memória
Virtual
CPU
Scheduling
Sockets
Aplicação
Hardware
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Driver Domain Guest Domain Guest Domain
VMM
Frontend
driver
Frontend
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Backend
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Device
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Física
Memória
Física
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CPU
Virtual
Memória
Virtual
CPU
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Frontend
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Física
Memória
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Virtual
Memória
Virtual
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Frontend
driver
Frontend
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Backend
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Device
Driver
CPU
Física
Memória
Física
Dispositivo
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CPU
Virtual
Memória
Virtual
CPU
Scheduling
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Enhanced Networking
• SR-IOV elimina a necessidade do Driver Domain
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Hardware
Driver Domain Guest Domain Guest Domain
VMM
Frontend
driver
Driver
de Rede
Backend
driver
Device
Driver
CPU
Física
Memória
Física
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CPU
Virtual
Memória
Virtual
CPU
Scheduling
Sockets
Aplicação
Depois do Enhanced Networking
Hardware
Driver Domain Guest Domain Guest Domain
VMM
Frontend
driver
Driver
de Rede
Backend
driver
Device
Driver
CPU
Física
Memória
Física
Dispositivo de
Rede SR-IOV
CPU
Virtual
Memória
Virtual
CPU
Scheduling
Sockets
Aplicação
Depois do Enhanced Networking
Dica: Use Enhanced Networking
• Para grande quantidade de pacotes por segundo
• Baixa variação de latência
• Escolha um sistema operacional que suporte isso
• Verifique se instância ou AMI possui suporte a SR-IOV
Documentação: http://amzn.to/1bK0gVU
• Em muitas novas AMI’s, Enhanced
Networking já vem configurado
• Últimas AMIs do Amazon Linux
• AMI do Windows Server 2012 R2
SR-IOV (Enhanced Networking): Já vem
configurado?
SR-IOV SR-IOV(Enhanced Networking): Ativo
(Linux)
Não Sim!
[ec2-user@ip-10-0-3-70 ~]$
ethtool -i eth0
driver: vif
version:
firmware-version:
bus-info: vif-0
…
[ec2-user@ip-10-0-3-70 ~]$
ethtool -i eth0
driver: ixgbevf
version: 2.14.2+amzn
firmware-version: N/A
bus-info: 0000:00:03.0
…
SR-IOV SR-IOV(Enhanced Networking): Ativo
(Windows)
Não Sim!
Enhanced Networking - Desempenho
9.53 Gbits/sec
Dica: Use Placement Group
• Para grande quantidade de pacotes por segundo
• Baixa variação de latência
• Escolha um sistema operacional que suporte isso
• Verifique se instância ou AMI possui suporte a SR-IOV
Documentação: http://amzn.to/1JAFY2p
Placement Group
Elastic
network
interface
Subnet A
us-east-1a
10.0.1.0/24
10.0.1.100
Subnet A2
us-east-1a
10.0.2.0/24
10.0.1.101
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10.0.2.51
Subnet C
us-east-1c
10.0.3.0/24
10.0.3.99
Instance
1
Instance
2
Instance
3 Instance
4
Placement group
Placement Group
Elastic
network
interface
Subnet A
us-east-1a
10.0.1.0/24
10.0.1.100
Subnet A2
us-east-1a
10.0.2.0/24
10.0.1.101
10.0.2.50
10.0.2.51
Subnet C
us-east-1c
10.0.3.0/24
10.0.3.99
Instance
1
Instance
2
Instance
3 Instance
4
Ping entre instâncias sem Placement Group
Avg: 0.167msec
Ping entre instâncias com Placement Group
Avg: .099msec
Resumo
• Procure a melhor instância para a sua necessidade
– Defina desempenho (mais memória, CPU ou capacidade de rede)
– Monitore a utilização dos recursos
– Faça mudanças
Escolha de instância = Tuning de desempenho
• PV-HVM
• Controle do C state e P state
• Monitore os créditos de CPU das instâncias T2
• Monitore o desempenho de I/O em disco
• Enhanced Networking
• Placement Group
Recapitulando: Obtendo mais de sua instância
EC2
Próximos Passos
• Acesse nossa documentação de instâncias Amazon
EC2
• http://amzn.to/1OpWzIO
• Tire suas dúvidas em nosso estande
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Amazon EC2 avançado

  • 1. © 2016, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved. Thiago Paulino | Arquiteto de Soluções 02 de Junho de 2016 Amazon EC2 avançado Melhorando o desempenho
  • 2. InstânciasAPIs Rede EC2 EC2 Opções de compra Amazon Elastic Compute Cloud é Abrangente
  • 3. Host Server Hypervisor Guest 1 Guest 2 Guest n Amazon EC2 Instâncias
  • 4. 2006 2008 2010 2012 2014 2016 m1.small m1.large m1.xlarge c1.medium c1.xlarge m2.xlarge m2.4xlarge m2.2xlarge cc1.4xlarge t1.micro cg1.4xlarge cc2.8xlarge m1.medium hi1.4xlarge m3.xlarge m3.2xlarge hs1.8xlarge cr1.8xlarge c3.large c3.xlarge c3.2xlarge c3.4xlarge c3.8xlarge g2.2xlarge i2.xlarge i2.2xlarge i2.4xlarge i2.4xlarge m3.medium m3.large r3.large r3.xlarge r3.2xlarge r3.4xlarge r3.8xlarge t2.micro t2.small t2.med c4.large c4.xlarge c4.2xlarge c4.4xlarge c4.8xlarge d2.xlarge d2.2xlarge d2.4xlarge d2.8xlarge g2.8xlarge t2.large m4.large m4.xlarge m4.2xlarge m4.4xlarge m4.10xlarge Histórico das Instâncias Amazon EC2 t2.nano x1.32xlarge
  • 5. O que esperar dessa sessão • Definindo o desempenho de sistema e como caracterizar as diferentes tarefas (workloads) • Como as instâncias Amazon EC2 entregam desempenho com flexibilidade e agilidade • Como extrair o máximo das instâncias Amazon EC2 considerando os diferentes tipos disponíveis
  • 7. • Servidores são contratados para executar tarefas • O desempenho é medido baseado na tarefa a ser executada Contratando um Servidor ?
  • 8. • O que desempenho em perspectiva significa: – Tempo de resposta – Taxa de transferência – Consistência Definindo desempenho: Baseado em Perspectiva Aplicação Bibliotecas Chamadas de Sistema Kernel Dispositivos Tarefa (Workload)
  • 9. Modelo Simples de Desempenho para Thread Única • Usando CPU: executando (em modo usuário) • Sem utilização de CPU: espera por ciclos de processamento, espera por I/O de disco ou rede, thread locks, paginação de memória ou para mais execuções
  • 10. Fatores de Desempenho Recursos Fatores de Desempenho Indicadores CPU Sockets, número de cores, frequência do clock, capacidade de burst Utilização de CPU e fila de execução Memória Capacidade de memória Memória livre, paginação, uso de swap Interface de rede Limite de transferência, quantidade de pacotes Capacidade de recebimento de dados, transmissão de dados baseado na capacidade máxima de banda Discos Operações de IO (Entrada/Saida) por segundo (IOPS), throughput Fila de espera, utilização de discos, erros de disco
  • 11. Utilização de Recursos • Para alguns cenários, a eficiência é baseada na utilização dos recursos • Algo com 100% de utilização não pode aceitar mais tarefas ou execuções • Baixa utilização pode indicar que mais recurso do que o necessário foi contratado
  • 12. Exemplo: Aplicação Web • MediaWiki instalado e rodando em Apache com 140 páginas de conteúdo • A carga de acesso aumenta em grandes intervalos de tempo
  • 13. Exemplo: Aplicação Web • Uso de memória
  • 17. • Escolher a melhor instância é equivalente a ajuste de desempenho • Desligar instâncias é tão fácil quanto ligar • Encontre o tipo de instância ideal para sua aplicação Escolha da instância = Ajuste do desempenho
  • 18. Entregando Desempenho Computacional com Instâncias Amazon EC2
  • 19. X86 Virtualização de CPU: Antes do Intel VT-x VMM Aplicação Kernel PV • Transações binárias para instruções privilegiadas • Para-virtualização (PV) • PV precisará sempre passar pelo VMM, adicionando latência • Aplicações com syscall (System Call) são mais afetadas
  • 20. X86 Virtualização de CPU: Depois do Intel VT-x Kernel Aplicação VMM PV-HVM • Hardware assisted virtualization (HVM) • PV-HVM usa drivers PV apropriadamente para operações que são lentas quando emuladas • Exemplo: Rede e IO de disco
  • 21. Dica: Use PV-HVM AMIs COM EBS
  • 22. Desempenho de CPU e Agendamento (Scheduling) • Hypervisor garante que cada instância irá receber o seu tempo de CPU • Ajuste de alocação de recursos • Sem restrição vs. com restrição (Concorrência) • Alocação de recursos variáveis • Diferentes ações podem ser tomadas, dependendo da necessidade • Necessidade de uso • Tempo de resposta / término • Compartilhamentos
  • 23. Resumo: Instâncias C4 Intel E5-2666 v3 com 2.9 GHz Controles P-state e C-state Modelo vCPU Memória (GiB) EBS (Mbps) c4.large 2 3.75 500 c4.xlarge 4 7.5 750 c4.2xlarge 8 15 1,000 c4.4xlarge 16 30 2,000 c4.8xlarge 36 60 4,000
  • 24. • Ao entrar no estado de espera (idle), cores sem ociosidade podem ter até 300MHz adicionais de capacidade • Mas… o estado de espera (idle state) requer mais tempo para ser encerrado, talvez não seja apropriado para uma aplicação muito sensível a latência Novo: Instâncias C4 - Controle P-state e C-state
  • 25. Dica: Controle do P-state para AVX2 • Se uma aplicação faz uso constante do AVX2 de todos os processadores, o processador pode tentar extrair mais potência do que precisa • O processador irá reduzir a frequência de maneira transparente • Alterações excessivas na frequência da CPU podem deixar sua aplicação lenta
  • 26. Resumo: Instâncias T2 • Instâncias de baixo custo $0.013 por hora • Desempenho “Burstable” • Alocação da variação da CPU baseada em créditos Modelo vCPU Créditos de CPU / Hora Memória (GiB) Armazenamento t2.nano 1 3 0,5 Apenas EBS t2.micro 1 6 1 Apenas EBS t2.small 1 12 2 Apenas EBS t2.medium 2 24 4 Apenas EBS t2.large 2 36 8 Apenas EBS
  • 27. Como os Créditos Funcionam Taxa de Referência (Baseline) Saldo de Crédito • O crédito de CPU fornece desempenho para um processador por um minuto • A instância ganha créditos de CPU constantemente • A instância consome os créditos quando solicitado • Os créditos expiram depois de 24 horas Taxa de Burst
  • 28. Dica: Monitore a utilização de créditos
  • 29. Monitore o Desempenho de CPU na Instância • Indicadores de execuções • User time • System time (kernel mode) • Espera por I/O, threads bloqueadas por I/O de disco • O que acontece se trocar os tipos de instâncias? (PV para HVM) m3,m4,c3,c4
  • 30. Entregando desempenho de I/O com Instâncias Amazon EC2
  • 31. I/O e Virtualização de Dispositivos • Requisições entre dispositivos virtuais e hardware compartilhado • Modelo compartilhado • Intel VT-d • Acesso direto ao IOMMU para dispositivo físico/dedicado • Enhanced Networking
  • 32. Resumo: Instâncias I2 16 vCPU: 3.2 TB SSD; 32 vCPU: 6.4 TB SSD 365K IOPS de leituras aleatórias na instância com 32 vCPU Modelo vCPU Memória (GiB) Armazenamento IOPS Leitura IOPS Escrita i2.xlarge 4 30.5 1 x 800 SSD 35,000 35,000 i2.2xlarge 8 61 2 x 800 SSD 75,000 75,000 i2.4xlarge 16 122 4 x 800 SSD 175,000 155,000 i2.8xlarge 32 244 8 x 800 SSD 365,000 315,000
  • 33. Dica: Use Kernel 3.8+ • Amazon Linux 13.09 ou mais recente • Ubuntu 14.04 ou mais recente • RHEL7 ou mais recente • Outras distribuições…
  • 34. Dica: Amazon Linux • Tempo de boot mais rápido • Drivers otimizados • Tunning de kernel e drivers realizado pelo time da AWS • Preparada para enhanced networking
  • 35. Hardware Modelo Compartilhado: Rede Driver Domain Guest Domain Guest Domain VMM Frontend driver Frontend driver Backend driver Device Driver CPU Física Memória Física Dispositivo de Rede CPU Virtual Memória Virtual CPU Scheduling Sockets Aplicação
  • 36. Hardware Modelo Compartilhado: Rede Driver Domain Guest Domain Guest Domain VMM Frontend driver Frontend driver Backend driver Device Driver CPU Física Memória Física Dispositivo de Rede CPU Virtual Memória Virtual CPU Scheduling Sockets Aplicação
  • 37. Hardware Modelo Compartilhado: Rede Driver Domain Guest Domain Guest Domain VMM Frontend driver Frontend driver Backend driver Device Driver CPU Física Memória Física Dispositivo de Rede CPU Virtual Memória Virtual CPU Scheduling Sockets Aplicação
  • 38. Hardware Modelo Compartilhado: Rede Driver Domain Guest Domain Guest Domain VMM Frontend driver Frontend driver Backend driver Device Driver CPU Física Memória Física Dispositivo de Rede CPU Virtual Memória Virtual CPU Scheduling Sockets Aplicação
  • 39. Hardware Modelo Compartilhado: Rede Driver Domain Guest Domain Guest Domain VMM Frontend driver Frontend driver Backend driver Device Driver CPU Física Memória Física Dispositivo de Rede CPU Virtual Memória Virtual CPU Scheduling Sockets Aplicação
  • 40. Enhanced Networking • SR-IOV elimina a necessidade do Driver Domain • A placa de rede física é exposta para a instância Amazon EC2 • Requer um driver especial, isso quer dizer: • O sistema operacional de sua instância precisa saber disso • A instância EC2 precisa suportar essa funcionalidade
  • 41. Hardware Driver Domain Guest Domain Guest Domain VMM Frontend driver Driver de Rede Backend driver Device Driver CPU Física Memória Física Dispositivo de Rede SR-IOV CPU Virtual Memória Virtual CPU Scheduling Sockets Aplicação Depois do Enhanced Networking
  • 42. Hardware Driver Domain Guest Domain Guest Domain VMM Frontend driver Driver de Rede Backend driver Device Driver CPU Física Memória Física Dispositivo de Rede SR-IOV CPU Virtual Memória Virtual CPU Scheduling Sockets Aplicação Depois do Enhanced Networking
  • 43. Dica: Use Enhanced Networking • Para grande quantidade de pacotes por segundo • Baixa variação de latência • Escolha um sistema operacional que suporte isso • Verifique se instância ou AMI possui suporte a SR-IOV Documentação: http://amzn.to/1bK0gVU
  • 44. • Em muitas novas AMI’s, Enhanced Networking já vem configurado • Últimas AMIs do Amazon Linux • AMI do Windows Server 2012 R2 SR-IOV (Enhanced Networking): Já vem configurado?
  • 45. SR-IOV SR-IOV(Enhanced Networking): Ativo (Linux) Não Sim! [ec2-user@ip-10-0-3-70 ~]$ ethtool -i eth0 driver: vif version: firmware-version: bus-info: vif-0 … [ec2-user@ip-10-0-3-70 ~]$ ethtool -i eth0 driver: ixgbevf version: 2.14.2+amzn firmware-version: N/A bus-info: 0000:00:03.0 …
  • 46. SR-IOV SR-IOV(Enhanced Networking): Ativo (Windows) Não Sim!
  • 47. Enhanced Networking - Desempenho 9.53 Gbits/sec
  • 48. Dica: Use Placement Group • Para grande quantidade de pacotes por segundo • Baixa variação de latência • Escolha um sistema operacional que suporte isso • Verifique se instância ou AMI possui suporte a SR-IOV Documentação: http://amzn.to/1JAFY2p
  • 49. Placement Group Elastic network interface Subnet A us-east-1a 10.0.1.0/24 10.0.1.100 Subnet A2 us-east-1a 10.0.2.0/24 10.0.1.101 10.0.2.50 10.0.2.51 Subnet C us-east-1c 10.0.3.0/24 10.0.3.99 Instance 1 Instance 2 Instance 3 Instance 4
  • 50. Placement group Placement Group Elastic network interface Subnet A us-east-1a 10.0.1.0/24 10.0.1.100 Subnet A2 us-east-1a 10.0.2.0/24 10.0.1.101 10.0.2.50 10.0.2.51 Subnet C us-east-1c 10.0.3.0/24 10.0.3.99 Instance 1 Instance 2 Instance 3 Instance 4
  • 51. Ping entre instâncias sem Placement Group Avg: 0.167msec
  • 52. Ping entre instâncias com Placement Group Avg: .099msec
  • 54. • Procure a melhor instância para a sua necessidade – Defina desempenho (mais memória, CPU ou capacidade de rede) – Monitore a utilização dos recursos – Faça mudanças Escolha de instância = Tuning de desempenho
  • 55. • PV-HVM • Controle do C state e P state • Monitore os créditos de CPU das instâncias T2 • Monitore o desempenho de I/O em disco • Enhanced Networking • Placement Group Recapitulando: Obtendo mais de sua instância EC2
  • 56. Próximos Passos • Acesse nossa documentação de instâncias Amazon EC2 • http://amzn.to/1OpWzIO • Tire suas dúvidas em nosso estande