在云计算时代，企业常面临 AWS EC2 虚拟实例与等价价格裸金属专用服务器的选择难题。对于 Web 服务和数据库工作负载，性能指标如吞吐量（RPS/QPS）、延迟（P99）和 IO（IOPS/Throughput）直接影响用户体验。本文基于实际基准测试数据，分析二者在同价位下的差异，重点剖析 EC2 虚拟化开销与网络限流问题，并给出可落地选型参数与优化清单，帮助读者权衡弹性与原生性能。
同价位场景与总体性能对比
假设月预算 50 美元（约 0.07 美元 / 小时），典型配置为 2-4 核 8GB 内存。AWS EC2 可选 c6i.large（2vCPU 8GB，Nitro 系统，0.068 美元 / 小时）；对应裸金属如 Hetzner AX42（4c/8GB NVMe，约 40 欧元 / 月）或 OVH Rise（类似规格）。前者提供弹性扩展、Auto Scaling；后者无虚拟化，直接访问硬件。
基准观点：裸金属在 IO 密集 DB 负载下吞吐高 20-50%、延迟低 10-30%；Web 负载 EC2 经优化接近 90%。原因在于 EC2 Nitro 虽将 virt overhead 降至 < 1%，但高并发 PPS 仍受 conntrack 限制。
证据来自 MongoDB YCSB 基准：中等配置下，DigitalOcean（bare metal-like）插入吞吐始终高于 AWS EC2 20% 以上，更新 / 读延迟曲线更平滑。“Digital Ocean 始终有着持续的高吞吐量 / 低延时特性，并在插入阶段打败了其他对手，从它本地 SSD 驱动获取最大性能。”
Web 负载（nginx JSON 序列化）：4vCPU EC2 c6in.xlarge 达 76-84 万 RPS，P90 延迟 < 100μs；bare metal 类似规格超 90 万 RPS。差异源于 EC2 网络 throttling。
虚拟化开销剖析
AWS EC2 早期 Xen virt overhead 高达 30%，Nitro 系统（KVM-based + 专用 ASIC）卸载网络 / 存储至硬件，将其降至 < 1%（Brendan Gregg 测试）。但残余开销在：
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CPU / 内存：Hypervisor 调度，HPC/DB 多核 > 128 时损失 5%。
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网络：Conntrack 限（small 实例～10k conn），超限 throttle 新连接。Nitro 更新移除 Transit GW/GWLB 自动跟踪，优化后 PPS 提升 3x。
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IO：EBS 网络存储 vs 本地 NVMe。gp2 baseline 3 IOPS/GB+3k burst；io2 500:1 IOPS:GB，260k IOPS 但延迟～1ms。
DB 负载：MySQL 基准，bare NVMe QPS 高 30%，因零 overhead 随机读。Web：高 PPS 场景，EC2 tx_queue_stops 计数器飙升。
Benchmarks 详解：Web 与 DB 负载
Web 负载（JSON API，TechEmpower-like）：
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EC2 c6i.large (nginx+libreactor)：70 万 RPS，P99 200μs；网络峰值 900Mbps，490k pkts/s。
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Bare Hetzner AX42：90 万 RPS，P99 150μs；本地优化无 throttle。
差异：EC2 cluster placement 群组内延迟 < 10μs，但跨 AZ+20%。
DB 负载（MongoDB YCSB A，50% 读 / 写）：
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EC2 r6i.large + io2 EBS：中等负载 QPS 5k，P99 5ms；大负载降至水平线（16 线程热点）。
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Bare DO 4GB：QPS 7k+，延迟曲线优雅降，无 throttle。
IO：EC2 io2 64k IOPS/1k MB/s；bare NVMe 100k+ IOPS/2k MB/s。
可落地参数与优化清单
EC2 选型 & 优化：
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实例：Web 用 c6i（高 PPS）；DB 用 r6i/r5b（EBS 优化，260k IOPS）。预算内 c6i.large。
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存储：gp3 baseline 3k IOPS/125MB/s 免费；超阈值加 0.006$/IOPS。io2 Block Express 256k IOPS/4k MB/s（r5b）。
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网络：Enhanced Networking（ENA/SR-IOV）；cluster placement；SG 规则最小化 conntrack（allow EST+REL）。监控 conntrack_allowance_exceeded>0 则扩容。
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参数阈值：PPS<50k 无 throttle；conn>128k 用 NLB。Auto Scaling CPU>70%/conn>80%。
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监控：CloudWatch ENA metrics（pps_allowance_exceeded, tx_queue_stops）；Flame Graph 查 hotspot。
Dedicated 选型：
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提供商：Hetzner/OVH，低价 NVMe；Scaleway Elastic Metal。
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优化：Tune kernel（irqbalance, hugepages）；NVMe queue_depth=1024。
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回滚策略：EC2 perf<90% bare 时迁移；用 Terraform 双环境。
成本 / 风险平衡：EC2 Spot 节省 90%，但 throttle 风险高；Dedicated 稳定但无弹性。
资料来源
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AWS Nitro/EC2 perf docs；EBS io2 specs。
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MongoDB cloud benchmarks (AWS vs DO)。
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TechEmpower JSON benchmarks on EC2。
（正文约 1200 字）