剛剛,，阿里云正式對(duì)外發(fā)布全新處理器：CIPU,。

不僅架構(gòu)全自研，還號(hào)稱要“替代CPU成為新一代云計(jì)算核心硬件”!

云計(jì)算搞了這么些年,，CPU在數(shù)據(jù)中心可一直還是牢牢占據(jù)“C位”。

就在去年,，阿里還花大力氣推出了5nm的服務(wù)器CPU倚天710,。

這怎么就突然要打破傳統(tǒng)了呢?

CIPU，這個(gè)比CPU多了一個(gè)I的新面孔,，究竟什么來頭?

CIPU究竟是什么?

CIPU全稱Cloud Infrastructure Process Units,，意為云基礎(chǔ)設(shè)施處理器。

從名字上就能看出,，這是一顆云端處理器,，專門用于連接服務(wù)器內(nèi)硬件和云上虛擬化資源,。

據(jù)阿里云介紹，之所以用CIPU取代以CPU為核心的架構(gòu),，就是為了更好地“壓榨”服務(wù)器硬件,、獲取更多虛擬化資源，并讓已有的資源用起來更順手,。

軟件上,，CIPU接入飛天云操作系統(tǒng)，更高效地完成虛擬化資源編排調(diào)度的工作;

硬件上,，飛天操作系統(tǒng)通過CIPU能快速云化管理數(shù)據(jù)中心物理設(shè)備,，并對(duì)網(wǎng)絡(luò)和存儲(chǔ)硬件進(jìn)行加速，這樣一來不僅不會(huì)再浪費(fèi)CPU的算力,，還能增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)和存儲(chǔ)性能,。

從功能來說，它擁有四大特性：

云原生最佳載體,，即每個(gè)裸金屬系統(tǒng)能運(yùn)行2000個(gè)容器,，并用沙箱容器技術(shù)為容器提供更安全的隔離，鏈路啟動(dòng)速度在50ms以內(nèi);

芯片直接實(shí)現(xiàn)IO引擎,，其中存儲(chǔ)I/O操作每秒可進(jìn)行300萬次,，網(wǎng)絡(luò)I/O最高每秒5000萬個(gè)分組數(shù)據(jù)包，存儲(chǔ)長尾時(shí)延降低50%;

芯片級(jí)安全加固,，即能高速卸載加密后的數(shù)據(jù),，將芯片級(jí)硬件的不可篡改性映射到軟件上;

增強(qiáng)型融合網(wǎng)絡(luò)，即在RDMA技術(shù)加持下,，網(wǎng)絡(luò)延遲最低達(dá)到5微秒,，帶寬最高能達(dá)到200GB。

從性能來說,，它又給計(jì)算,、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)三類資源帶來了不少提升。

計(jì)算上,，CIPU能快速接入不同類型資源的神龍?jiān)品?wù)器,，單容器虛擬化消耗減少50%，啟動(dòng)速度快350%,。以運(yùn)行部分?jǐn)?shù)據(jù)庫和服務(wù)器為例,，Nginx性能就提升了89%，Redis提升68%,，MySQL提升60%,，此外對(duì)于AI和大數(shù)據(jù)場景也有提升。

存儲(chǔ)上,，CIPU能對(duì)存算分離架構(gòu)的塊存儲(chǔ)接入進(jìn)行硬件加速,，存儲(chǔ)時(shí)延最低達(dá)到30微秒,，帶寬最高200Gbps，支持云上多計(jì)算節(jié)點(diǎn)NVME共享訪問云盤塊存儲(chǔ),，Oracle RAC,、SAP Hana等高可用數(shù)據(jù)庫無縫上云。

網(wǎng)絡(luò)上,，CIPU對(duì)高帶寬物理網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了硬件加速,，基礎(chǔ)帶寬達(dá)到200GB，并采用自研的RDMA-Solar協(xié)議,，網(wǎng)絡(luò)時(shí)延降低至16us,，相較自建物理機(jī)的集群吞吐量提升30%、業(yè)務(wù)高峰期延遲下降90%,。

有意思的是,，阿里云這款CIPU處理器，其實(shí)已經(jīng)在內(nèi)部打磨好幾年了,。

它最初的“靈感”,，來自于阿里云內(nèi)部一個(gè)叫做神龍卡的設(shè)備。

神龍卡誕生于2017年,，從功能上來講有點(diǎn)類似于AWS發(fā)布的一款名叫Nitro的平臺(tái)(集成了虛擬機(jī)監(jiān)視器,、帶外管理等功能)，甚至比AWS發(fā)布的時(shí)間更早一點(diǎn),。

經(jīng)過了好幾輪迭代后,，神龍卡逐漸加入了編排調(diào)度、硬件加速等更多能力,，最終誕生了CIPU的雛形，隨后也在繼續(xù)完善這一款產(chǎn)品,。

一方面,，據(jù)阿里云智能云架構(gòu)總監(jiān)黃瑞瑞介紹，在這幾年里,，CIPU已經(jīng)承受過像“雙十一”這種體量的性能&壓力“測試”了,。

另一方面，有不少阿里云的客戶,，也或多或少已經(jīng)使用過基于CIPU的云計(jì)算服務(wù),。雖然客戶可能對(duì)底層硬件層沒有直接的感知，但阿里云的網(wǎng)絡(luò),、存儲(chǔ)等性能,，這幾年確實(shí)在不斷上升，例如,，不久前阿里云就成為國內(nèi)唯一獲評(píng)全球十大計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)研究機(jī)構(gòu)的中國企業(yè),。

如今來看,，CIPU的出現(xiàn)確實(shí)再次打破了云計(jì)算的“瓶頸”，將整體性能提升了一大部分,。

不過,，要說推翻CPU在云數(shù)據(jù)中心里“C位”的想法，倒也不是阿里一家有之,。

在市面上相似概念的產(chǎn)品里,，CIPU相比IPU、DPU來說,，又究竟有什么不同?

為什么是CIPU?

要說清楚這件事兒,，還是得從云計(jì)算技術(shù)的發(fā)展歷程說起。

過去十幾年來云計(jì)算技術(shù)的發(fā)展,，可以大體分為兩個(gè)階段,。

第一階段，在分布式技術(shù)的推動(dòng)之下,，互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)開始將業(yè)務(wù)從大型機(jī)向分布式系統(tǒng)遷移,，打下了分布式架構(gòu)的底座。

第二階段,，資源池化技術(shù)出現(xiàn),。這一技術(shù)通過計(jì)算存儲(chǔ)分離的架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)資源的統(tǒng)一調(diào)度編排,，使得彈性計(jì)算成為可能,。

對(duì)于用戶而言，這也就意味著云計(jì)算可靠性和可用性的極大提升,。

在這兩個(gè)階段,，計(jì)算體系架構(gòu)都是以CPU為核心的。

但當(dāng)云計(jì)算發(fā)展到今天,，以大數(shù)據(jù)應(yīng)用為代表的數(shù)據(jù)密集型場景越來越多,，這種以CPU為中心的架構(gòu)便開始暴露短板：

首先，以CPU為中心的架構(gòu)會(huì)導(dǎo)致計(jì)算和網(wǎng)絡(luò)傳輸之間的時(shí)延較大,。

其次,，大數(shù)據(jù)應(yīng)用增多，導(dǎo)致數(shù)據(jù)中心內(nèi)部數(shù)據(jù)遷移量增大,，以CPU為中心的架構(gòu)無法提供高帶寬,。

再者，以阿里云為例,，其在全球27個(gè)國家和地區(qū),、84個(gè)可用區(qū)管理著上百萬臺(tái)服務(wù)器。但以CPU為中心的架構(gòu)很難解決這種超大規(guī)?；A(chǔ)設(shè)施的復(fù)雜管理問題,。

如此一來,，解決之道也就指向了一個(gè)方向：打破以CPU為中心的傳統(tǒng)云計(jì)算體系架構(gòu)，定義新一代云計(jì)算基礎(chǔ)技術(shù),。

而這也正是如今各大廠商所追逐的最新技術(shù)熱點(diǎn),。

比如英偉達(dá)的DPU(Data Processing Units)，2020年10月一經(jīng)發(fā)布,，便在業(yè)界引發(fā)熱議,。

顧名思義，DPU側(cè)重解決的是數(shù)據(jù)遷移帶寬的問題,。作為集成加速平臺(tái),，DPU能夠從CPU上卸載關(guān)鍵的網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)和安全任務(wù),，降低CPU的開銷,。

老黃當(dāng)時(shí)表示：

數(shù)據(jù)中心已成為新型計(jì)算單元，而DPU是其重要的組成部分,。CPU,、GPU和DPU的結(jié)合，可構(gòu)成完全可編程的單一AI計(jì)算單元,，提供前所未有的安全性和算力,。

而英特爾也緊隨其后，提出了“IPU”(Infrastructure Processing Units)的概念,。

相比于DPU,，IPU更強(qiáng)調(diào)虛擬化云化能力，通過網(wǎng)絡(luò)虛擬化,、存儲(chǔ)虛擬化,、網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)管理以及安全等功能，加速網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施,，釋放CPU核來提高應(yīng)用程序性能,。

盡管在概念上有些許區(qū)分，但無論是DPU還是IPU,，都是想通過軟件定義+硬件加速的方式，替代CPU成為數(shù)據(jù)中心的核心硬件,。

由此也可以看出,，阿里云此番推出的CIPU，更像是IPU和DPU的綜合體,，既能云化虛擬化管控?cái)?shù)據(jù)中心,，又能解決數(shù)據(jù)遷移帶寬的問題。

而更大的區(qū)別在于,，阿里云本身就是一家云廠商,，還是有飛天云操作系統(tǒng)的那一種,。

這就意味著，與英偉達(dá),、英特爾這樣的硬件廠商不同,，阿里云對(duì)于云計(jì)算技術(shù)發(fā)展各個(gè)階段所面臨的問題，有更為切身的體會(huì),。

前文提到,，CIPU是一顆專門為飛天系統(tǒng)設(shè)計(jì)的處理器。也就是說,，它從設(shè)計(jì)之初,，就是貼合云計(jì)算行業(yè)痛點(diǎn)、結(jié)合飛天系統(tǒng)特點(diǎn)去做的,。

這樣的軟硬一體化,，一方面，既能通過硬件提供高性能,，又能通過軟件提供靈活性,。

另一方面，從一開始就避免了適配性的問題,，能通過1+1>2的方式,，做到更強(qiáng)的性能、更低的價(jià)格,、更高的穩(wěn)定性,。

自主研發(fā)的云計(jì)算

如此看來，最先享受到這波技術(shù)發(fā)展紅利的,，就是云上用戶們——

云計(jì)算能做到更高的性價(jià)比了,。

而作為CIPU背后的云廠商，阿里云此番技術(shù)發(fā)布,，也扣上了云計(jì)算技術(shù)國產(chǎn)化在新階段的重要一環(huán),。

以阿里云自身為例：

2009年，阿里云自研云計(jì)算操作系統(tǒng)飛天誕生,。雙11,、12306春運(yùn)購票等大家津津樂道的極限并發(fā)場景，都跑在這個(gè)系統(tǒng)之上,。

2017年,，為了解決服務(wù)器虛擬化性能損耗的問題，阿里云自主研發(fā)了神龍架構(gòu)(就是上文提到的神龍卡),，通過把虛擬化轉(zhuǎn)移到專用硬件中進(jìn)行加速,，實(shí)現(xiàn)了性能“0損耗”。

在云存儲(chǔ)技術(shù)方面，阿里云自研的盤古分布式存儲(chǔ)系統(tǒng),，推動(dòng)了面向數(shù)據(jù)中心ZNSSSD國際標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展,。與西部數(shù)據(jù)(WD)共同提出的NVMe2.0，是目前云計(jì)算業(yè)內(nèi)最為先進(jìn)的軟硬一體深度融合的分布式存儲(chǔ)系統(tǒng),。

去年,，阿里云還發(fā)布了首款CPU倚天710，刷新了Arm服務(wù)器芯片性能紀(jì)錄,。

……

從網(wǎng)絡(luò)到存儲(chǔ),，從軟件到硬件，通過13年的技術(shù)積累,、自主研發(fā),，阿里云作為國內(nèi)云廠商的代表，正在世界云計(jì)算的舞臺(tái)上發(fā)出越來越高的聲量,。

而CIPU的推出,，則意味著這種在技術(shù)自主化方面的努力，或許已更進(jìn)一步：

嘗試打破海外云廠商,、硬件廠商定義的傳統(tǒng)發(fā)展路線,，走出一條自己的新路。

每當(dāng)技術(shù)發(fā)展到一個(gè)更新?lián)Q代的新階段,，圍繞話語權(quán)的競爭往往精彩不斷,，影響更甚于科技圈本身。

5G如是,，云技術(shù)亦如是,。

好戲或許才剛剛開場。