Alibaba Cloud Linux 2的操作系統是針對阿里云飛天虛擬化平臺開發的，針對阿里云的環境提供了很多優化和新特性，主要包括：

• 是阿里云上啟動最快的Linux發行版。

• 針對ECS大規格虛擬機、裸金屬服務器深度優化，特別是大規格實例的多任務的場景。

• 默認安裝阿里云常用軟件包，如阿里云CLI、cloud-init等，減少云資源的管理成本。

• 精簡系統，最小的安全攻擊面，最少的系統資源占用。

• 更完善的支持體系，在阿里云上提供多種渠道的技術支持體系。

• 更及時的軟件安全漏洞（CVE）修復。

• 支持內核熱補丁升級的能力，大大保障漏洞修復時的業務連續性。

應用實例在Alibaba Cloud Linux 2上運行的性能優勢包括：

• 針對ECS實例環境大幅優化啟動速度，在系統壓力來臨時快速的擴容啟動計算資源，啟動速度相對CentOS 7提升29%。

• 針對ECS實例環境優化了多任務的場景，提升大規格實例多任務的性能，同樣規格下能有16%的性能提升。

• 更高效的系統調用，系統調用的性能提升11%。

• Linux網絡棧的優化，綜合網絡性能相對CentOS 7提升7.8%。

• Alibaba Cloud Linux 2默認是編譯好BBR的擁塞控制算法的，在公網訪問較多的場景中允許您修改擁塞控制算法為BBR（Bottleneck Bandwidth and RTT），提升公網訪問的帶寬穩定性。

• 針對TLS協議，進行了加密優化。

• 支持新的Budget Fair Queueing的IO調度器，降低云盤的延遲。

阿里云容器化業務通過內核級的優化，讓容器任務混布的密度提升的同時不影響在線業務的響應。Alibaba Cloud Linux 2的操作系統和Kernel中包含了這些優化。ACK針對這些優化特性，提供了多場景的優化，促進容器化業務更快更平穩地運行。

• IPVS優化

  • 場景一：大規格機器（CPU數大于64）且有大量IPVS虛擬IP的場景。

    解決問題：IPVS的統計定時器（estimation timer）會定期計算各個連接當前的速率，在連接數多的情況下，該操作會長時間占用CPU，導致網絡收包不及時，引起Ping命令高達200ms的波動。

    優化方案：將IPVS的統計定時器放到節點中執行；同時添加sysctl命令關閉IPVS的統計。

    效果：不再有由于統計定時器引起的波動。

  • 場景二：容器滾動升級的場景。

    解決問題：在容器發生了滾動升級的時候，如果五元組沒有發生變化，新的TCP SYN包命中了舊的IPVS五元組連接記錄，并且需要被調度到新的目的地址的時候，IPVS默認會丟掉SYN包，導致SYN包重傳，從而引發1秒的延時問題。

    優化方案：在新Conntrack項已經存在的情況下，通過釋放Conntrack中的TIME_WAIT狀態的連接，將其調度并替換為新連接。

    效果：可以幾乎沒有時延地切換到新的真實節點（real server）。

• CoreDNS優化

  場景一：容器內大量DNS查詢導致Conntrack表滿的場景。

  解決問題：容器內的應用查詢固定的地址（addr）或端口（port）的DNS會讓相應Conntrack entry變成stream mode狀態。由于DNS請求的類型是UDP無狀態、問答式、時間短，因此導致Conntrack entry維護了很多無用的UDP Conntrack entries，不能及時清理，進而可能導致Conntrack表膨脹引起NAT的性能下降。

  優化方案：

  • 只有UDP連接持續2秒以上才會被設置成Stream mode狀態，從而避免了Conntrack entry的快速膨脹。

  • 縮短默認UDP Conntrack過期時間，從180s縮短到120s，讓其更快過期，減少對Conntrack entry的影響。

  效果：相同測試場景下UDP的Conntrack表項下降到原來的一半。

• 容器網絡性能優化

  在Alibaba Cloud Linux 2的節點上，容器服務Terway網絡插件支持IPVlan的容器網絡模式，在小包的場景下相對傳統Bridge和策略路由網絡性能提升40%。Alibaba Cloud Linux 2默認編譯了BBR的擁塞控制算法，在公網訪問較多的場景中允許您修改容器的擁塞控制算法為BBR，提升公網訪問的帶寬穩定性，在容器的公網連接和跨公網的鏡像拉取上性能大幅提升。

• 安全容器支持和優化

  阿里云與Kata Containers和Clear Linux社區合作。在彈性裸金屬實例上，您可以無縫地部署整套Kata Containers的解決方案。ACK還優化了安全沙箱（RunV）鏡像的啟動時間，使得Kata Containers的整體解決方案可以正常運行。ACK在此之上，提供了和普通集群體驗幾乎一致的安全沙箱容器集群，讓應用運行在一個輕量虛擬機沙箱環境中，適合于多用戶間的負載隔離，對不可信應用的隔離，在提升安全性的同時，對性能影響也做到非常小。

• AutoScaler優化

  Alibaba Cloud Linux 2針對ECS實例環境優化啟動速度，節點的啟動時間相對Centos 7的系統降低60%，結合容器服務ACK靈活高效的自動彈性伸縮，在應用壓力來臨時，容器服務ACK集群會自動根據負載狀況創建和啟動ECS的節點加入集群，并調度和啟動應用實例，Alibaba Cloud Linux 2的快速的擴容啟動的能力讓計算資源可以及時滿足流量峰值的需求。

• 資源監控和控制能力優化

  Alibaba Cloud Linux 2的內核提供了針對容器場景的PSI壓力模型、per-cgroup kswapd、Memory Priority等的細粒度可視化和控制能力。在Alibaba Cloud Linux 2的ACK集群中我們可以通過CGroup Controller來利用這些能力，可以實現細粒度BufferIO Control、TCP、CPUSet、Mem、NUMA等細粒度資源的配置和動態更新，在逐步提升資源利用率的同時也能保障應用間的互相干擾降到最低。

• AI和數據加速優化

  Alibaba Cloud Linux 2對大規格機型和多任務的優化可以提升高性能計算任務的速度，對存儲的流式讀寫的優化也可以提高模型大文件的讀寫性能，綜合起來大大加速AI和高性能計算任務的效率。實際測試場景如下：

  • 通過Alluxio利用64個線程加載OSS數據1152個文件144 GB，在CentOS需要3分25秒，Alibaba Cloud Linux 2只需2分19.037秒，速度是CentOS上的1.6倍。

  • 運行ResNet50 Batch 128模型訓練，數據緩存到Alluxio中，在CentOS下V100僅僅為5212.00 images/s。在Alibaba Cloud Linux 2下V100可以達到8746.59 images/s，速度是CentOS上的1.7倍。

• 容器資源增強展示優化

  由于當前多容器共宿主機的形態，導致容器中直觀看到的資源都是宿主機資源，對很多應用非常不友好。Alibaba Cloud Linux 2對內核的CGroup資源展示進行了優化，可以在容器內部正確顯示容器所占用的資源，例如TOP命令、CPUInfo和MemInfo接口的顯示信息，大大方便了您的觀測需求。

• 其他優化

  • 使用Linux 4.19的內核，ACK將阿里巴巴內核和容器化實踐融入其中。

  • 降低Overlayfs的性能損耗，減少容器化對存儲性能的損失。

  • 大量Sysctl Namespace化，在4.19的內核中大部分Sysctl配置都支持在容器中單獨設置，例如TCP的超時和重傳時間，不同應用有不同的超時和重傳的需求，但是在CentOS 7的內核中是無法修改的，在Alibaba Cloud Linux 2中支持對其做Pod級別的配置。