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作者 | 包永剛
編輯 | 王川
CIPU成武林爭(zhēng)霸焦點(diǎn)的背后，是對(duì)下一代云計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)定義權(quán)的爭(zhēng)奪。
暗流涌動(dòng)的云計(jì)算市場(chǎng)，正在醞釀一場(chǎng)“華山論劍”，這場(chǎng)對(duì)決的關(guān)鍵正是炙手可熱的新型云數(shù)據(jù)中心專用處理器。
這場(chǎng)對(duì)決，氣氛正在變得熱烈，前有英偉達(dá)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(qiáng)勢(shì)接招。
本周，阿里云帶著新發(fā)布的CIPU（Cloud infrastructure Processing Units）處理器，以強(qiáng)者的姿態(tài)闖入了云計(jì)算3.0時(shí)代“華山論劍”的武林大會(huì)。
實(shí)際上，功能上看，CIPU、DPU、IPU、CIPU大抵相仿，都是為新型云數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)的專用處理器。阿里云認(rèn)為，未來CIPU將替代CPU成為云計(jì)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(chǎng)“論劍”的輸贏，絕不止在功夫上見高低。
云計(jì)算巨頭們真正在爭(zhēng)奪的，是下一代云計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)的定義權(quán)，成為新時(shí)代的“武林盟主”。
阿里云的加入，讓這場(chǎng)武林大會(huì)變得更加有趣。
畢竟，中國(guó)工程院院士、清華大學(xué)鄭緯民教授對(duì)阿里云最新發(fā)布的CIPU也贊賞有佳，他認(rèn)為，“CIPU完全打破上一代計(jì)算架構(gòu)，是在基礎(chǔ)技術(shù)上實(shí)現(xiàn)了世界領(lǐng)先的云數(shù)據(jù)中心專用處理器。”
CIPU，將如何打開云計(jì)算的新戰(zhàn)場(chǎng)？
阿里云智能總裁張建鋒發(fā)布CIPU
云計(jì)算正邁入3.0時(shí)代，IPU/DPU/CIPU成新戰(zhàn)場(chǎng)
CIPU、IPU、DPU對(duì)于大部分人而言是新概念，但對(duì)于全球領(lǐng)先的云服務(wù)提供商們，已然成為了必爭(zhēng)之地。
因?yàn)?，這一全新的處理器已經(jīng)成為了大型云服務(wù)提供商們進(jìn)入云計(jì)算3.0時(shí)代的關(guān)鍵。
阿里云智能總裁張建鋒認(rèn)為，過去十多年，云計(jì)算技術(shù)經(jīng)歷了兩個(gè)發(fā)展階段：第一階段是分布式和虛擬化技術(shù)替代了大型機(jī)，滿足了當(dāng)時(shí)企業(yè)所需的算力規(guī)模；第二階段出現(xiàn)了資源池化技術(shù)，以阿里巴巴為例，通過計(jì)算存儲(chǔ)分離架構(gòu)，將計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)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(jì)算服務(wù)。
“隨著數(shù)據(jù)密集型計(jì)算場(chǎng)景的普及，用戶對(duì)低時(shí)延、高帶寬的需求也越來越高，傳統(tǒng)以CPU為中心的計(jì)算體系架構(gòu)無法適應(yīng)這一趨勢(shì)。為了解決這一問題，阿里云相關(guān)研發(fā)團(tuán)隊(duì)早在2015年就開始技術(shù)攻關(guān)，不斷深入計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)核心技術(shù)，深入垂直整合，才演進(jìn)出以CIPU為中心的全新架構(gòu)形態(tài)，云計(jì)算開始進(jìn)入第三階段。” 張建鋒同時(shí)表示。
傳統(tǒng)以CPU為中心的云計(jì)算架構(gòu)中，CPU不僅需要承擔(dān)計(jì)算任務(wù)，還要負(fù)責(zé)邏輯控制，隨著數(shù)據(jù)密集型計(jì)算越來越多，這種架構(gòu)會(huì)導(dǎo)致計(jì)算和網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臅r(shí)延大，并且無法提供高帶寬，研發(fā)全新的CIPU//IPU/DPU加速計(jì)算芯片，才能滿足越來越多數(shù)據(jù)密集型計(jì)算需求成為了業(yè)界共識(shí)，這也成了云計(jì)算巨頭們的新戰(zhàn)場(chǎng)。
中科馭數(shù)CEO鄢貴海說：“DPU誕生的背景是帶寬與計(jì)算性能的增速失調(diào)。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(wǎng)絡(luò)帶寬每年依舊還有35%左右的增長(zhǎng)。處理性能和帶寬增速的比例從原來的大概1:1，變成了現(xiàn)在的1:10左右。”
大禹智芯CEO李爽指出，“當(dāng)有10倍以上的差距時(shí)，就需要思考新的架構(gòu)。DPU實(shí)際上是架構(gòu)轉(zhuǎn)移。”
可以看到，無論是傳統(tǒng)芯片巨頭，還是云服務(wù)提供商，還有初創(chuàng)公司，都在近幾年涌入了這一賽道。據(jù)雷峰網(wǎng)了解，全球頭部的云服務(wù)提供商都在自研DPU。但阿里云自研的CIPU，優(yōu)勢(shì)突出。
2、CIPU有何獨(dú)特之處？
與CPU和GPU這類通用計(jì)算芯片有著顯著區(qū)別，DPU/IPU/CIPU是典型的應(yīng)用驅(qū)動(dòng)型芯片。既然是應(yīng)用驅(qū)動(dòng)型芯片，軟硬件的融合以及對(duì)應(yīng)用場(chǎng)景的理解就至關(guān)重要。
阿里云虛擬化技術(shù)負(fù)責(zé)人蔣林泉說，“CIPU是我們根據(jù)業(yè)務(wù)定義的芯片，向上接入飛天云操作系統(tǒng)，將全球數(shù)百萬臺(tái)服務(wù)器連成一臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)，向下對(duì)數(shù)據(jù)中心的計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)資源快速云化并進(jìn)行硬件加速。我們自研的CIPU能夠更精準(zhǔn)解決云操作系統(tǒng)中管理、控制、調(diào)度，以及部分核心業(yè)務(wù)加速的問題。”
CIPU架構(gòu)示意圖
那CIPU是IPU和DPU的綜合體嗎？阿里云技術(shù)產(chǎn)品負(fù)責(zé)人蔣江偉認(rèn)為，“這種說法對(duì)，也不對(duì)。如果單拿出一個(gè)IPU或者DPU，它沒有類似飛天這樣的操作系統(tǒng)，其實(shí)沒那么大價(jià)值。CIPU天然需要跟云計(jì)算操作系統(tǒng)才能產(chǎn)生一個(gè)價(jià)值。”
多位業(yè)界人士也對(duì)雷峰網(wǎng)表示，DPU作為應(yīng)用驅(qū)動(dòng)的芯片，與云計(jì)算服務(wù)提供商基礎(chǔ)架構(gòu)的融合程度是DPU成功的關(guān)鍵。實(shí)際上，不同的云服務(wù)提供商底層軟硬件架構(gòu)不同，所以外部芯片設(shè)計(jì)公司設(shè)計(jì)的DPU/IPU很難與云服務(wù)提供商完美適配，像阿里云這樣體量足夠大的云服務(wù)提供商自研CIPU優(yōu)勢(shì)明顯。
但相比同樣是云服務(wù)提供商自研的芯片，比如AWS，阿里云的CIPU又有何獨(dú)特之處？
蔣林泉認(rèn)為：“我們都邁入了類似的新階段，但在不同的市場(chǎng)里，我們看到的風(fēng)景不太一樣。首先，產(chǎn)品的性能上，CIPU無論是計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)的性能都遠(yuǎn)超其它產(chǎn)品，這是因?yàn)閲?guó)內(nèi)客戶對(duì)性能和性價(jià)比的追求非常極致，也與我們對(duì)垂直技術(shù)棧的深入有關(guān)。另一方面，我們與海外云服務(wù)提供商面向的客戶也有明顯不同，國(guó)外有很多成熟的企業(yè)用戶，而國(guó)內(nèi)有許多中小客戶，他們更需要普惠的服務(wù)。”
當(dāng)然，要證明CIPU在實(shí)際應(yīng)用中帶來的價(jià)值，數(shù)據(jù)是最為直觀的體現(xiàn)。要知道，在擁有CIPU和飛天操作系統(tǒng)的新一代云計(jì)算架構(gòu)體系下，阿里云的計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)的性能實(shí)現(xiàn)了全面飛躍。
計(jì)算層面，CIPU能夠快速接入不同類型資源的神龍計(jì)算平臺(tái)，帶來算力的“0”損耗，以及硬件級(jí)安全的加固隔離。
體現(xiàn)在不同的場(chǎng)景中，主流通用計(jì)算場(chǎng)景下，Nginx性能提升了89%，Redis性能提升了68%、MySQL提升了60%。大數(shù)據(jù)和AI 場(chǎng)景下，AI深度學(xué)習(xí)場(chǎng)景訓(xùn)練性能提升30%，Spark計(jì)算性能提升30%。
CIPU與網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合，基礎(chǔ)帶寬從100G升級(jí)至200G，網(wǎng)絡(luò)時(shí)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?qū)Ω邘捨锢砭W(wǎng)絡(luò)進(jìn)行硬件加速，通過建設(shè)大規(guī)模的eRDMA分布式高性能網(wǎng)絡(luò)，讓一般只有在超算里才能使用的“貴族化”技術(shù)RDMA在阿里云中普惠化。
CIPU與存儲(chǔ)的結(jié)合，對(duì)存算分離架構(gòu)的塊存儲(chǔ)接入進(jìn)行硬件加速，云盤存儲(chǔ)IOPS最高可達(dá)300萬，長(zhǎng)尾時(shí)延降低50%，全面超越市面上所有云產(chǎn)品，云端能提供比本地更安全可靠且高性能的存儲(chǔ)能力。
CIPU帶來的云計(jì)算核心三要素計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)性能的全面提升，不僅會(huì)對(duì)云、對(duì)數(shù)據(jù)中心內(nèi)部產(chǎn)生影響，也會(huì)改變傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)終端、以及軟件應(yīng)用分發(fā)的形態(tài)。同時(shí)也意味著，云計(jì)算正在進(jìn)入下一個(gè)時(shí)代。
阿里云認(rèn)為，新一代的云計(jì)算要從數(shù)據(jù)中心的內(nèi)部做體系化創(chuàng)新，從以往的以CPU為中心的體系架構(gòu)，進(jìn)入以CIPU為中心的體系架構(gòu)。
3、CIPU之爭(zhēng)背后，是下一代云計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)的定義權(quán)爭(zhēng)奪
云計(jì)算體系架構(gòu)的變化，也將引發(fā)下一代云計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)的定義權(quán)之爭(zhēng)。過去的經(jīng)驗(yàn)告訴我們，只有業(yè)界的佼佼者才能擁有定義標(biāo)準(zhǔn)的權(quán)利。
“今天我們可以清晰得看到，阿里云做到了軟硬件完美結(jié)合，成為‘飛天+CIPU’支撐的云計(jì)算技術(shù)體系”，張建鋒說，“阿里云核心技術(shù)一直走在世界前列，這個(gè)新型體系是技術(shù)長(zhǎng)征路上的新的里程碑，這個(gè)新型的技術(shù)體系正在定義下一代云計(jì)算架構(gòu)。”
阿里云有這樣的底氣，關(guān)鍵在于過去13年核心技術(shù)的自研，構(gòu)建出了自研芯片、服務(wù)器、計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)等軟硬一體的新型計(jì)算體系架構(gòu)。2003年圖靈獎(jiǎng)得主Alan Kay曾說過，只要你是真正認(rèn)真對(duì)待軟件的人，就應(yīng)該自己做硬件，才能夠獲得差異化的體驗(yàn)。
操作系統(tǒng)和軟件是離最終用戶最近的產(chǎn)品，只有對(duì)它有深刻的認(rèn)知，才能提供有差異化和有競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品。
阿里云正是選擇了這樣的自研之路，首先自研了中國(guó)唯一的云操作系統(tǒng)——飛天，將遍布全球的上百萬臺(tái)服務(wù)器連接成一臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)，單集群可達(dá)10萬臺(tái)規(guī)模，千億級(jí)文件數(shù)，EB級(jí)別存儲(chǔ)空間。
有了云操作系統(tǒng)飛天，想要進(jìn)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(shù)。這又回到了計(jì)算、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)三大要素。
在計(jì)算層，為了解決服務(wù)器長(zhǎng)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(gòu)。在存儲(chǔ)層，阿里自研的分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)盤古，采用了分布式系統(tǒng)先進(jìn)的容錯(cuò)架構(gòu)和柔性平臺(tái)設(shè)計(jì)，大幅提高了存儲(chǔ)系統(tǒng)的可靠性和安全性。網(wǎng)絡(luò)層，阿里云自研的絡(luò)神韻網(wǎng)絡(luò)支撐起百萬級(jí)的用戶業(yè)務(wù)部署，讓更多能夠人體驗(yàn)到云計(jì)算帶來的高效便捷服務(wù)。
阿里云還通過自研數(shù)據(jù)庫(kù)PolarDB，進(jìn)一步提升可用性、并發(fā)處理、彈性能力，能夠高效應(yīng)對(duì)“雙11”般的流量洪峰。
在此基礎(chǔ)上，阿里云去年發(fā)布了自研的磐久服務(wù)器和龍蜥操作系統(tǒng)，磐久服務(wù)器采用了最新型的模塊化設(shè)計(jì)，帶來了服務(wù)器交付效率提升50%。龍蜥操作系統(tǒng)性能大幅提升的同時(shí)，支持x86、ARM、龍芯(LoongArch)等多種芯片架構(gòu)和計(jì)算場(chǎng)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(duì)云計(jì)算設(shè)計(jì)的產(chǎn)品，更是能夠帶來業(yè)界領(lǐng)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(rèn)真對(duì)待軟件走向硬件自研的正確路徑。
過去多年的自研，已經(jīng)讓阿里云站在了云計(jì)算領(lǐng)域的山峰。最新發(fā)布的自研產(chǎn)品CIPU，讓阿里云擁有了承接上層飛天操作系統(tǒng)和底層計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)的最強(qiáng)連接，再一次打破數(shù)據(jù)中心瓶頸，帶領(lǐng)數(shù)據(jù)中心從以CPU為中心轉(zhuǎn)向以CIPU為中心，推動(dòng)云計(jì)算向3.0時(shí)代邁進(jìn)。
在云計(jì)算的新階段，阿里云將擁有定義下一代云計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)力，有機(jī)會(huì)站上全球云計(jì)算領(lǐng)域之巔。
