AWS EC2 实例管理 — 云端虚拟机，按小时/秒计费的弹性计算资源¶

一句话说明¶

AWS EC2（Elastic Compute Cloud）是亚马逊的云虚拟机服务，可以几分钟内创建一台运行 Linux/Windows 的服务器，随时启停，按实际使用时间付费，适合运行生信流程、机器学习训练等高计算任务。

安装与配置¶

# 通过 AWS CLI 管理 EC2（需先安装 AWS CLI 并配置凭证）
aws configure                         # 配置 Access Key 和区域

# 或者直接用 AWS Console（网页控制台）
# https://console.aws.amazon.com/ec2/

# 安装 AWS Systems Manager Session Manager（免 SSH 密钥连接）
# 在实例上安装 SSM Agent（Amazon Linux 2023 默认已装）
# 本地安装 Session Manager Plugin
# https://docs.aws.amazon.com/systems-manager/session-manager/

核心用法¶

# ── 创建实例（CLI 方式）──
aws ec2 run-instances \
  --image-id ami-0d52744d6551d851e \    # Amazon Linux 2023 AMI ID（东京区域）
  --instance-type t3.medium \           # 实例类型：2 vCPU, 4GB RAM
  --key-name my-keypair \               # SSH 密钥对名称
  --security-group-ids sg-xxxxxxxxxx \  # 安全组（防火墙规则）
  --subnet-id subnet-xxxxxxxxxx \       # 子网
  --tag-specifications \
    'ResourceType=instance,Tags=[{Key=Name,Value=bioinfo-worker}]' \  # 实例名称
  --block-device-mappings \
    '[{"DeviceName":"/dev/xvda","Ebs":{"VolumeSize":100,"VolumeType":"gp3"}}]' \  # 100GB SSD
  --count 1                             # 启动1个实例

# ── 查看实例 ──
aws ec2 describe-instances \
  --filters "Name=tag:Name,Values=bioinfo-worker" \  # 按名称过滤
  --query 'Reservations[*].Instances[*].[InstanceId,State.Name,PublicIpAddress]' \
  --output table

# ── 启动/停止/终止 ──
aws ec2 start-instances --instance-ids i-xxxxxxxxxx    # 启动（恢复）
aws ec2 stop-instances --instance-ids i-xxxxxxxxxx     # 停止（停计费，数据保留）
aws ec2 terminate-instances --instance-ids i-xxxxxxxxxx  # 终止（永久删除！）

# ── SSH 连接 ──
ssh -i ~/.ssh/my-keypair.pem ec2-user@<公网IP>      # Amazon Linux 用 ec2-user
ssh -i ~/.ssh/my-keypair.pem ubuntu@<公网IP>        # Ubuntu 用 ubuntu

实战案例¶

# ── 用 spot 实例跑生信流程（比按需便宜60-90%）──
aws ec2 run-instances \
  --image-id ami-0d52744d6551d851e \
  --instance-type r6i.4xlarge \         # 内存优化：16 vCPU, 128GB RAM（生信常用）
  --instance-market-options '{"MarketType":"spot","SpotOptions":{"SpotInstanceType":"one-time"}}' \
  --key-name my-keypair \
  --iam-instance-profile Name=EC2-S3-Access-Role \  # 允许访问 S3 的 IAM 角色
  --user-data file://startup.sh         # 启动时自动运行的脚本

# startup.sh — 实例启动后自动运行的脚本
cat > startup.sh << 'SCRIPT'
#!/bin/bash
# 设置 conda 环境
source /home/ec2-user/miniconda3/etc/profile.d/conda.sh
conda activate bioinfo                  # 激活生信环境

# 从 S3 下载输入数据
aws s3 sync s3://my-raw-bucket/sample/ /data/input/

# 运行 FASTQC 质控
fastqc /data/input/*.fastq -o /data/results/ -t 16

# 上传结果
aws s3 sync /data/results/ s3://my-results-bucket/qc-results/

# 完成后关机（节省费用）
sudo shutdown -h now
SCRIPT

# ── 创建快照备份（类似虚拟机快照）──
# 先获取实例的根磁盘 ID
VOLUME_ID=$(aws ec2 describe-instances \
  --instance-ids i-xxxxxxxxxx \
  --query 'Reservations[0].Instances[0].BlockDeviceMappings[0].Ebs.VolumeId' \
  --output text)

aws ec2 create-snapshot \
  --volume-id $VOLUME_ID \
  --description "bioinfo-worker-backup-$(date +%Y%m%d)"  # 带日期的快照描述

# ── 批量运行实例（并行处理多个样本）──
SAMPLES=("S001" "S002" "S003" "S004")

for SAMPLE in "${SAMPLES[@]}"; do
  aws ec2 run-instances \
    --image-id ami-0d52744d6551d851e \
    --instance-type r6i.2xlarge \         # 8 vCPU, 64GB
    --instance-market-options '{"MarketType":"spot"}' \
    --user-data "$(echo "#!/bin/bash
      conda activate bioinfo
      aws s3 cp s3://raw-bucket/${SAMPLE}.fastq /tmp/
      # ... 运行分析
      aws s3 sync /results/ s3://results-bucket/${SAMPLE}/
      sudo shutdown -h now" | base64)" \  # user-data 需要 base64 编码
    --tag-specifications "ResourceType=instance,Tags=[{Key=Name,Value=worker-${SAMPLE}}]"
  echo "启动实例处理样本 ${SAMPLE}"
done

常见报错与解决¶

报错	原因	解决方法
`InsufficientInstanceCapacity`	该区域该类型实例不够	换 AZ（可用区）或实例类型
SSH `Connection refused`	安全组未开放22端口	检查安全组入站规则
`RequestLimitExceeded`	API 调用太频繁	加 `--cli-connect-timeout 60` 并重试
Spot 实例被回收	AWS 需要容量	使用持久 Spot 请求，或改为按需实例
实例内存不足 OOM	实例内存小	升级实例类型（r 系列内存优化型）

速查表¶

# 常用实例类型（生信场景）
t3.medium    # 2 vCPU  4GB   $0.048/h  适合开发测试
m6i.4xlarge  # 16vCPU 64GB  $0.768/h  通用计算
r6i.4xlarge  # 16vCPU 128GB $0.960/h  内存密集（组装）
c6i.8xlarge  # 32vCPU 64GB  $1.360/h  CPU 密集（比对）
p3.2xlarge   # 8 vCPU 61GB  $3.060/h  + 1 Tesla V100 GPU（深度学习）

# 常用 CLI 命令
aws ec2 describe-instances      # 列出实例
aws ec2 run-instances           # 创建实例
aws ec2 start-instances         # 启动
aws ec2 stop-instances          # 停止
aws ec2 terminate-instances     # 终止（删除）
aws ec2 describe-spot-price-history  # 查看 Spot 价格历史

# 区域与 AMI
aws ec2 describe-images --owners amazon --filters "Name=name,Values=al2023-ami-*"  # 查找最新 AMI

# 官方文档：https://docs.aws.amazon.com/ec2/
# 实例选型：https://instances.vantage.sh/（第三方比价）