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作者 | 包永剛
編輯 | 王川
CIPU成武林爭霸焦點的背后，是對下一代云計算標準定義權的爭奪。
暗流涌動的云計算市場，正在醞釀一場“華山論劍”，這場對決的關鍵正是炙手可熱的新型云數據中心專用處理器。
這場對決，氣氛正在變得熱烈，前有英偉達讓DPU（Data Processing Unit）概念一炮而紅，后有英特爾與谷歌合作，祭出IPU（Infrastructure Processing Unit）強勢接招。
本周，阿里云帶著新發(fā)布的CIPU（Cloud infrastructure Processing Units）處理器，以強者的姿態(tài)闖入了云計算3.0時代“華山論劍”的武林大會。
實際上，功能上看，CIPU、DPU、IPU、CIPU大抵相仿，都是為新型云數據中心設計的專用處理器。阿里云認為，未來CIPU將替代CPU成為云計算的管控和加速中心。
同一本武功秘籍，卻生出了三套武功。這場“論劍”的輸贏，絕不止在功夫上見高低。
云計算巨頭們真正在爭奪的，是下一代云計算標準的定義權，成為新時代的“武林盟主”。
阿里云的加入，讓這場武林大會變得更加有趣。
畢竟，中國工程院院士、清華大學鄭緯民教授對阿里云最新發(fā)布的CIPU也贊賞有佳，他認為，“CIPU完全打破上一代計算架構，是在基礎技術上實現了世界領先的云數據中心專用處理器。”
CIPU，將如何打開云計算的新戰(zhàn)場？
阿里云智能總裁張建鋒發(fā)布CIPU
云計算正邁入3.0時代，IPU/DPU/CIPU成新戰(zhàn)場
CIPU、IPU、DPU對于大部分人而言是新概念，但對于全球領先的云服務提供商們，已然成為了必爭之地。
因為，這一全新的處理器已經成為了大型云服務提供商們進入云計算3.0時代的關鍵。
阿里云智能總裁張建鋒認為，過去十多年，云計算技術經歷了兩個發(fā)展階段：第一階段是分布式和虛擬化技術替代了大型機，滿足了當時企業(yè)所需的算力規(guī)模；第二階段出現了資源池化技術，以阿里巴巴為例，通過計算存儲分離架構，將計算、存儲、網絡資源分別池化，突破了規(guī)模和穩(wěn)定性的瓶頸，提供了超大規(guī)模的云計算服務。
“隨著數據密集型計算場景的普及，用戶對低時延、高帶寬的需求也越來越高，傳統(tǒng)以CPU為中心的計算體系架構無法適應這一趨勢。為了解決這一問題，阿里云相關研發(fā)團隊早在2015年就開始技術攻關，不斷深入計算、網絡、存儲核心技術，深入垂直整合，才演進出以CIPU為中心的全新架構形態(tài)，云計算開始進入第三階段。” 張建鋒同時表示。
傳統(tǒng)以CPU為中心的云計算架構中，CPU不僅需要承擔計算任務，還要負責邏輯控制，隨著數據密集型計算越來越多，這種架構會導致計算和網絡傳輸的時延大，并且無法提供高帶寬，研發(fā)全新的CIPU//IPU/DPU加速計算芯片，才能滿足越來越多數據密集型計算需求成為了業(yè)界共識，這也成了云計算巨頭們的新戰(zhàn)場。
中科馭數CEO鄢貴海說：“DPU誕生的背景是帶寬與計算性能的增速失調。CPU的性能從5-10年前每年30%的增幅，到三年前大概只有每年不到3%的性能增幅。而網絡帶寬每年依舊還有35%左右的增長。處理性能和帶寬增速的比例從原來的大概1:1，變成了現在的1:10左右。”
大禹智芯CEO李爽指出，“當有10倍以上的差距時，就需要思考新的架構。DPU實際上是架構轉移。”
可以看到，無論是傳統(tǒng)芯片巨頭，還是云服務提供商，還有初創(chuàng)公司，都在近幾年涌入了這一賽道。據雷峰網了解，全球頭部的云服務提供商都在自研DPU。但阿里云自研的CIPU，優(yōu)勢突出。
2、CIPU有何獨特之處？
與CPU和GPU這類通用計算芯片有著顯著區(qū)別，DPU/IPU/CIPU是典型的應用驅動型芯片。既然是應用驅動型芯片，軟硬件的融合以及對應用場景的理解就至關重要。
阿里云虛擬化技術負責人蔣林泉說，“CIPU是我們根據業(yè)務定義的芯片，向上接入飛天云操作系統(tǒng)，將全球數百萬臺服務器連成一臺超級計算機，向下對數據中心的計算、存儲、網絡資源快速云化并進行硬件加速。我們自研的CIPU能夠更精準解決云操作系統(tǒng)中管理、控制、調度，以及部分核心業(yè)務加速的問題。”
CIPU架構示意圖
那CIPU是IPU和DPU的綜合體嗎？阿里云技術產品負責人蔣江偉認為，“這種說法對，也不對。如果單拿出一個IPU或者DPU，它沒有類似飛天這樣的操作系統(tǒng)，其實沒那么大價值。CIPU天然需要跟云計算操作系統(tǒng)才能產生一個價值。”
多位業(yè)界人士也對雷峰網表示，DPU作為應用驅動的芯片，與云計算服務提供商基礎架構的融合程度是DPU成功的關鍵。實際上，不同的云服務提供商底層軟硬件架構不同，所以外部芯片設計公司設計的DPU/IPU很難與云服務提供商完美適配，像阿里云這樣體量足夠大的云服務提供商自研CIPU優(yōu)勢明顯。
但相比同樣是云服務提供商自研的芯片，比如AWS，阿里云的CIPU又有何獨特之處？
蔣林泉認為：“我們都邁入了類似的新階段，但在不同的市場里，我們看到的風景不太一樣。首先，產品的性能上，CIPU無論是計算、網絡、存儲的性能都遠超其它產品，這是因為國內客戶對性能和性價比的追求非常極致，也與我們對垂直技術棧的深入有關。另一方面，我們與海外云服務提供商面向的客戶也有明顯不同，國外有很多成熟的企業(yè)用戶，而國內有許多中小客戶，他們更需要普惠的服務。”
當然，要證明CIPU在實際應用中帶來的價值，數據是最為直觀的體現。要知道，在擁有CIPU和飛天操作系統(tǒng)的新一代云計算架構體系下，阿里云的計算、網絡、存儲的性能實現了全面飛躍。
計算層面，CIPU能夠快速接入不同類型資源的神龍計算平臺，帶來算力的“0”損耗，以及硬件級安全的加固隔離。
體現在不同的場景中，主流通用計算場景下，Nginx性能提升了89%，Redis性能提升了68%、MySQL提升了60%。大數據和AI 場景下，AI深度學習場景訓練性能提升30%，Spark計算性能提升30%。
CIPU與網絡的結合，基礎帶寬從100G升級至200G，網絡時延從22us降低至16us，RDMA協(xié)議下更可低至5.5us。
特別值得一提的是，CIPU能夠對高帶寬物理網絡進行硬件加速，通過建設大規(guī)模的eRDMA分布式高性能網絡，讓一般只有在超算里才能使用的“貴族化”技術RDMA在阿里云中普惠化。
CIPU與存儲的結合，對存算分離架構的塊存儲接入進行硬件加速，云盤存儲IOPS最高可達300萬，長尾時延降低50%，全面超越市面上所有云產品，云端能提供比本地更安全可靠且高性能的存儲能力。
CIPU帶來的云計算核心三要素計算、存儲、網絡性能的全面提升，不僅會對云、對數據中心內部產生影響，也會改變傳統(tǒng)計算機終端、以及軟件應用分發(fā)的形態(tài)。同時也意味著，云計算正在進入下一個時代。
阿里云認為，新一代的云計算要從數據中心的內部做體系化創(chuàng)新，從以往的以CPU為中心的體系架構，進入以CIPU為中心的體系架構。
3、CIPU之爭背后，是下一代云計算標準的定義權爭奪
云計算體系架構的變化，也將引發(fā)下一代云計算標準的定義權之爭。過去的經驗告訴我們，只有業(yè)界的佼佼者才能擁有定義標準的權利。
“今天我們可以清晰得看到，阿里云做到了軟硬件完美結合，成為‘飛天+CIPU’支撐的云計算技術體系”，張建鋒說，“阿里云核心技術一直走在世界前列，這個新型體系是技術長征路上的新的里程碑，這個新型的技術體系正在定義下一代云計算架構。”
阿里云有這樣的底氣，關鍵在于過去13年核心技術的自研，構建出了自研芯片、服務器、計算、存儲、網絡等軟硬一體的新型計算體系架構。2003年圖靈獎得主Alan Kay曾說過，只要你是真正認真對待軟件的人，就應該自己做硬件，才能夠獲得差異化的體驗。
操作系統(tǒng)和軟件是離最終用戶最近的產品，只有對它有深刻的認知，才能提供有差異化和有競爭力的產品。
阿里云正是選擇了這樣的自研之路，首先自研了中國唯一的云操作系統(tǒng)——飛天，將遍布全球的上百萬臺服務器連接成一臺超級計算機，單集群可達10萬臺規(guī)模，千億級文件數，EB級別存儲空間。
有了云操作系統(tǒng)飛天，想要進一步提升就需要由上而下，從系統(tǒng)到軟件再到硬件掌握核心技術。這又回到了計算、存儲和網絡三大要素。
在計算層，為了解決服務器長久以來的虛擬化性能損耗的問題，阿里云自主研發(fā)了神龍架構。在存儲層，阿里自研的分布式存儲系統(tǒng)盤古，采用了分布式系統(tǒng)先進的容錯架構和柔性平臺設計，大幅提高了存儲系統(tǒng)的可靠性和安全性。網絡層，阿里云自研的絡神韻網絡支撐起百萬級的用戶業(yè)務部署，讓更多能夠人體驗到云計算帶來的高效便捷服務。
阿里云還通過自研數據庫PolarDB，進一步提升可用性、并發(fā)處理、彈性能力，能夠高效應對“雙11”般的流量洪峰。
在此基礎上，阿里云去年發(fā)布了自研的磐久服務器和龍蜥操作系統(tǒng)，磐久服務器采用了最新型的模塊化設計，帶來了服務器交付效率提升50%。龍蜥操作系統(tǒng)性能大幅提升的同時，支持x86、ARM、龍芯(LoongArch)等多種芯片架構和計算場景，也讓阿里云成為全球支持CPU種類最多的云廠商。
去年阿里云發(fā)布的倚天710 CPU，由于是針對云計算設計的產品，更是能夠帶來業(yè)界領先的極致性能。今年發(fā)布的CIPU，是阿里云自然而然的選擇，更是認真對待軟件走向硬件自研的正確路徑。
過去多年的自研，已經讓阿里云站在了云計算領域的山峰。最新發(fā)布的自研產品CIPU，讓阿里云擁有了承接上層飛天操作系統(tǒng)和底層計算、網絡、存儲的最強連接，再一次打破數據中心瓶頸，帶領數據中心從以CPU為中心轉向以CIPU為中心，推動云計算向3.0時代邁進。
在云計算的新階段，阿里云將擁有定義下一代云計算標準的實力，有機會站上全球云計算領域之巔。
