AMD製CPUを搭載した「T3a」インスタンスの 性能をLinuxカーネルのビルド時間で比較してみた

はじめに

AWSチームのすずきです。

2019/4/24、AMDのEPYC サーバープロセッサーを搭載した「T3a」ファミリーのインスタンスが、バージニア、オレゴン、アイルランド、オハイオ、シンガポールリージョンで利用可能になりました。

• Now Available – AMD EPYC-Powered Amazon EC2 T3a Instances

今回、LinuxカーネルのSRPMパッケージのリビルドの所要時間を測定、「T3a」と既存インスタンスとの性能を比較する機会がありましたので、紹介させていただきます。

T3aスペック一覧

Instance Name	vCPUs	RAM	EBS-Optimized Bandwidth	Network Bandwidth	料金(US$)
t3a.nano	2	0.5 GiB	Up to 1.5 Gbps	Up to 5 Gbps	0.0052
t3a.micro	2	1 GiB	Up to 1.5 Gbps	Up to 5 Gbps	0.0104
t3a.small	2	2 GiB	Up to 1.5 Gbps	Up to 5 Gbps	0.0208
t3a.medium	2	4 GiB	Up to 1.5 Gbps	Up to 5 Gbps	0.0416
t3a.large	2	8 GiB	Up to 2.1 Gbps	Up to 5 Gbps	0.0832
t3a.xlarge	4	16 GiB	Up to 2.1 Gbps	Up to 5 Gbps	0.1664
t3a.2xlarge	8	32 GiB	Up to 2.1 Gbps	Up to 5 Gbps	0.3328

※料金は米国リージョン、Unix/Linux 1時間単価

CPU情報

• AmazonLinux2の「lscpu」コマンドを利用してCPU情報を確認しました。
• CPUモデルは「AMD EPYC 7571」、先行してリリースされていた「M5a」「R5a」と共通でした。

$ lscpu
Architecture:        x86_64
CPU op-mode(s):      32-bit, 64-bit
Byte Order:          Little Endian
CPU(s):              2
On-line CPU(s) list: 0,1
Thread(s) per core:  2
Core(s) per socket:  1
Socket(s):           1
NUMA node(s):        1
Vendor ID:           AuthenticAMD
CPU family:          23
Model:               1
Model name:          AMD EPYC 7571
Stepping:            2
CPU MHz:             2199.650
BogoMIPS:            4399.30
Hypervisor vendor:   KVM
Virtualization type: full
L1d cache:           32K
L1i cache:           64K
L2 cache:            512K
L3 cache:            8192K
NUMA node0 CPU(s):   0,1
Flags:               fpu vme de pse tsc msr pae mce cx8 apic sep mtrr pge mca cmov pat pse36 clflush mmx fxsr sse sse2 ht syscall nx mmxext fxsr_opt pdpe1gb rdtscp lm constant_tsc rep_good nopl nonstop_tsc cpuid extd_apicid tsc_known_freq pni pclmulqdq ssse3 fma cx16 sse4_1 sse4_2 movbe popcnt aes xsave avx f16c rdrand hypervisor lahf_lm cmp_legacy cr8_legacy abm sse4a misalignsse 3dnowprefetch topoext vmmcall fsgsbase bmi1 avx2 smep bmi2 rdseed adx smap clflushopt sha_ni xsaveopt xsavec xgetbv1 clzero xsaveerptr arat npt nrip_save

AMD EPYCプロセッサを搭載した低コストEC2のM5aとR5aが発表されました！

T3a、T3 比較

比較方法

Amazon Linux2 ユーザデータを利用して、EC2インスタンスの起動時に Kernel SRPM パッケージのリビルドを実施。 t3a.large、t3.large のそれぞれの所要時間を測定しました。

環境

• AMI: Amazon Linux2 (amzn2-ami-hvm-2.0.20190313-x86_64-gp2 (ami-061392db613a6357b)
• インスタンス: t3a.large、t3.large
• リージョン: us-west-2c
• SRPMパッケージ: kernel-4.14.109-99.92.amzn2.src.rpm

UserData

#cloud-config
repo_update: true
repo_upgrade: all
packages:
  - rpmdevtools
  - m4
  - gcc
  - xmlto
  - asciidoc
  - openssl-devel
  - elfutils-devel
  - zlib-devel 
  - binutils-devel 
  - newt-devel 
  - bison 
  - audit-libs-devel 
  - numactl-devel 
  - pciutils-devel 
  - pesign 
  - hmaccalc
  - 'perl(ExtUtils::Embed)' 
runcmd:
  # rpmbuild
  - groupadd mock
  - useradd -G mock mockbuild
  - su -c "mkdir -p /tmp/$$; cd /tmp/$$; yumdownloader --source kernel.x86_64; ls -la; time rpmbuild --rebuild \`ls\` " mockbuild 
  # s3copy
  - cat /var/log/cloud-init-output.log | gzip > /var/log/cloud-init-output.log.gz
  - aws s3 cp /var/log/cloud-init-output.log.gz s3://${S3Bucket}/`curl http://169.254.169.254/latest/meta-data/instance-type`/
  - aws s3 sync /home/mockbuild/rpmbuild s3://${S3Bucket}/`curl http://169.254.169.254/latest/meta-data/instance-type`/
  # shutdown
  - shutdown -h now

結果

• 実行時間(real)、「t3a」と「t3」はほぼ一致、10%単価の安い「T3a」が費用対効果に優れる結果となりました。
• ユーザCPU(user)の実行効率、「T3a」は「T3」に5%程度劣る模様ですが、システム時間(sys)は「T3a」が「T3」より優れ、相殺されている事が伺えました。

インスタンス	real (実時間)	user (ユーザ時間)	sys (システム時間)	単価(オンデマンド1時間)	実行時間課金額
t3a.large	40m38.760s	66m34.276s	5m50.582s	$0.075	$0.051
t3.large	40m39.620s	63m55.735s	7m21.634s	$0.084	$0.057

他インスタンスとの比較

• 「M5」「M5a」「C5」「M4」「M3」の「Large」インスタンスでも、 同様の手順でKernel SRPM パッケージのリビルド時間を測定しました。
• 「T3」「T3a」のバースト課金は、Base性能を超過したCPU時間を (user + sys) - (real * 2コア * 0.3 (largeのBase性能)) との計算で求め、vCPU1時間単価0.05$を掛けて求めました。
• 「T3」「T3a」はT3無制限(unlimited)を無効とし、「large」のベース性能(30%)に抑えた状態での測定も実施しました。

結果

インスタンス	real	user	sys	単価(オンデマンド1時間)	課金額(実行時間+バースト)
c5.large	36m9.620s	56m30.844s	6m55.215s	$0.085	$0.051
m5.large	38m41.216s	61m32.127s	7m4.547s	$0.096	$0.062
m5a.large	43m26.286s	70m35.178s	6m12.498s	$0.086	$0.062
c4.large	47m42.874s	71m21.230s	7m44.200s	$0.100	$0.080
m4.large	51m29.677s	78m2.551s	8m5.953s	$0.100	$0.086
t3a.large	40m38.760s	66m34.276s	5m50.582s	$0.075	$0.088 ($0.051 + $0.037)
t3.large	40m39.620s	63m55.735s	7m21.634s	$0.084	$0.094 ($0.057 + $0.037)
m3.large	59m1.889s	93m3.751s	10m33.206s	$0.133	$0.131
t3a.large (base性能)	123m59.920s	66m44.836s	5m58.416s	$0.075	$0.155
t3.large (base性能)	125m19.227s	65m47.800s	7m29.696s	$0.084	$0.174

• 「T3a」「T3」インスタンス、CPU性能は「M5」に匹敵、「M4」の20%、「M3」の30% 良好な環境として利用できる事が確認できました。
• CPU負荷平均が「T3a」「T3」のベースライン性能に収まる利用の場合、「T3a」の費用対効果が優れる可能性があります。
• CPU性能を必要とするワークロードを旧世代のインスタンスで稼働させている場合、M3→最新世代のインスタンス採用により2倍の改善が図れる可能性があります。

まとめ

Intel製のCPUのインスタンスを搭載する「T3」と同等の性能、10%廉価な単価で利用できる「T3a」インスタンス、 単体でも費用対効果の良い利用が期待できます。

さらに、オートスケールやスポットフリートでは複数のインスタンスタイプを組み合わせた利用により在庫不足を回避する事が可能ですが、 従来「T2」を「T3」と組み合わせた場合、「T2」がボトルネックになりがちでした。

性能差の少ない「T3a」「T3」の組み合わせであれば、バランスのよい利用が期待できます。

EC2のオートスケールが複数インスタンスタイプの混在指定に対応、廉価なスポット利用が実現しやすくなりました。

また、過去にEC2インスタンスで利用されているCPUに深刻な脆弱性が報告され、システム影響を伴うメンテナンスが求められる事がありましたが、 採用するCPUに多様性をもたせる事で、影響範囲を抑えるといった効果も期待できると思われます。

プロセッサの脆弱性「Meltdown」と「Spectre」についてまとめてみた

2019年4月現在、東京リージョンでは「T3a」は未リリースですが、 AMDのEPYC サーバープロセッサーを搭載したインスタンスとして「M5a」「R5a」の利用が可能です。 費用対効果に優れたインスタンスとしてお試しください。

Amazon EC2 M5a および R5a インスタンスをご利用いただけるリージョンが増えました