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近日，阿里云正式對(duì)外發(fā)布了全新處理器：CIPU，并宣稱CIPU未來(lái)或?qū)⑻娲鶦PU成為云計(jì)算的管控和加速中心。

CPU指中央處理器，它的規(guī)格決定了一臺(tái)服務(wù)器工作效能的高低，當(dāng)前的云計(jì)算基于以CPU為中心的體系架構(gòu)，以軟件定義的方式進(jìn)行優(yōu)化，在數(shù)據(jù)量暴漲的情況下已然觸及瓶頸。

CIPU則是指云基礎(chǔ)設(shè)施處理器，它能通過(guò)特定的操作系統(tǒng)，將阿里云再全球的200 多萬(wàn)臺(tái)服務(wù)器變成一臺(tái)“超級(jí)計(jì)算機(jī)”，為客戶提供更高性能、更低價(jià)格、更可靠的云計(jì)算服務(wù)。

一家小店的運(yùn)營(yíng)能力，再怎么提高也有限度，兩百萬(wàn)家小店高效協(xié)同之下，運(yùn)營(yíng)能力的提升可想而知。而從個(gè)體計(jì)算機(jī)的集群到“超級(jí)計(jì)算機(jī)”的誕生，也更符合云計(jì)算的定義。

可以說(shuō)，CIPU從源頭再造了云計(jì)算全新發(fā)展路徑，這種回歸源頭突破瓶頸的方式，與整個(gè)現(xiàn)代科技的發(fā)展路徑不謀而合，正如基礎(chǔ)科學(xué)是土壤，應(yīng)用技術(shù)是樹木，當(dāng)參天大樹難以長(zhǎng)成的時(shí)候，最需要的往往是厚植培育土壤。

01

云計(jì)算遭遇什么瓶頸？

要想更深入地理解阿里云對(duì)以CIPU取代CPU成為云計(jì)算體系架構(gòu)中心的信心，還需要將之放入云計(jì)算發(fā)展歷程當(dāng)中來(lái)看。

在過(guò)去十多年里，云計(jì)算技術(shù)經(jīng)歷了兩個(gè)發(fā)展階段。第一個(gè)階段是分布式和虛擬化技術(shù)替代了大型機(jī)、小型機(jī)，滿足了當(dāng)時(shí)企業(yè)業(yè)務(wù)擴(kuò)展帶來(lái)的算力彈性需求。

企業(yè)通過(guò)分布式架構(gòu)將計(jì)算能力打散到不同的機(jī)器上，解放供應(yīng)鏈的彈性，同時(shí)引入虛擬化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)分時(shí)復(fù)用，解決單個(gè)集群資源利用率相對(duì)較低的問(wèn)題。

這種分布式架構(gòu)讓企業(yè)具備了云的基礎(chǔ)技術(shù)能力，但沒(méi)有云計(jì)算的核心生產(chǎn)力，比如沒(méi)有達(dá)到即開即用的資源彈性、按需擴(kuò)容、線性可擴(kuò)展性等，難以滿足規(guī)模不斷擴(kuò)大的業(yè)務(wù)需求。

第二階段是資源池化技術(shù)，把計(jì)算和存儲(chǔ)資源分離，再規(guī)?；幣藕驼{(diào)度，提供了超大規(guī)模的計(jì)算和存儲(chǔ)資源池。

這種通過(guò)將不同的物理資源變成虛擬化的資源，進(jìn)行統(tǒng)一池化管理的技術(shù)，推動(dòng)了公有云時(shí)代的加速到來(lái)，企業(yè)不再需要自己管理這些資源，而是由云廠商提供統(tǒng)一調(diào)度、統(tǒng)一管理和統(tǒng)一編排，以提高資源的利用率。

如果說(shuō)分布式和虛擬化技術(shù)成就了云計(jì)算的崛起，資源池化技術(shù)則是大大降低了云計(jì)算的使用門檻。但它們都是通過(guò)軟件定義的方法，基于傳統(tǒng)的以CPU為中心的體系架構(gòu)去做優(yōu)化，隨著數(shù)字經(jīng)濟(jì)的到來(lái)，“以軟件定義為主”的云計(jì)算再次無(wú)法滿足產(chǎn)業(yè)需求。

云廠商們發(fā)現(xiàn)管理基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)模越來(lái)越大，復(fù)雜度也越來(lái)越高，數(shù)據(jù)密集型的計(jì)算越來(lái)越多，一個(gè)純軟件定義的、以 CPU 為中心的云體系結(jié)構(gòu)，虛擬化的代價(jià)很高，費(fèi)用會(huì)不斷增加，也難以實(shí)現(xiàn)對(duì)云計(jì)算低時(shí)延、高帶寬的需求。

行業(yè)期待著、也努力著推動(dòng)下一代云計(jì)算的發(fā)展。2020年之后，部分芯片巨頭陸續(xù)推出了相關(guān)數(shù)據(jù)中心產(chǎn)品，如英偉達(dá)的DPU（Data Processing Unit，數(shù)據(jù)處理器）和英特爾的IPU（Infrastructure Processing Units，基礎(chǔ)設(shè)施處理器），與阿里云推出CIPU一樣，都是希望設(shè)計(jì)一個(gè)新的管控中心，以替換掉CPU的管控職能。

02

CIPU的破局思路

那么，這些誕生之初就被賦予了替代CPU使命的產(chǎn)品，是如何解決以CPU為中心的云計(jì)算所面臨的瓶頸呢？

首先來(lái)看DPU。它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%的增幅。而網(wǎng)絡(luò)帶寬每年依舊還有35%左右的增長(zhǎng)，這意味著，處理性能和帶寬增速的比例從原來(lái)的大概1：1，變成了現(xiàn)在的1：10左右。

因此，DPU側(cè)重的是數(shù)據(jù)遷移帶寬能力，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，直接效果是給 CPU“減負(fù)”。

再來(lái)看IPU。IPU緊隨DPU之后，作用也有所類似。IPU通過(guò)專用協(xié)議加速器來(lái)加速基礎(chǔ)設(shè)施功能，包括存儲(chǔ)虛擬化、網(wǎng)絡(luò)虛擬化和安全，通過(guò)把軟件中的存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)虛擬化功能從CPU轉(zhuǎn)移到IPU，從而釋放CPU核心，還能允許靈活的工作負(fù)載分配，提高數(shù)據(jù)中心利用率。

因此，IPU更強(qiáng)調(diào)虛擬化云化能力，它擴(kuò)展了英特爾的智能網(wǎng)卡功能，旨在應(yīng)對(duì)當(dāng)下日益復(fù)雜的數(shù)據(jù)中心，提高數(shù)據(jù)密集場(chǎng)景的計(jì)算能力。

盡管技術(shù)路徑上有所區(qū)分，但無(wú)論是DPU還是IPU，都是想通過(guò)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。

CIPU則更像是兩者的綜合體，它向下接入物理的計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)資源，快速云化并進(jìn)行硬件加速；向上接入飛天云操作系統(tǒng)，管控阿里云全球上百萬(wàn)臺(tái)服務(wù)器，讓算力虛擬化損耗降到0，并通過(guò)規(guī)?；瘧?yīng)用RDMA網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，讓訪問(wèn)云端比訪問(wèn)本地硬盤更快。

因此，CIPU既能解決數(shù)據(jù)遷移帶寬的問(wèn)題，也能云化虛擬化管控?cái)?shù)據(jù)中心。同時(shí)，搭載飛天系統(tǒng)設(shè)計(jì)后，實(shí)現(xiàn)了軟硬件一體化，既能通過(guò)硬件提供高性能，又能通過(guò)軟件提供靈活性。

而CIPU和飛天云操作系統(tǒng)還出自阿里云同一大的研發(fā)團(tuán)隊(duì)之手。阿里云基礎(chǔ)產(chǎn)品首席架構(gòu)師黃瑞瑞就曾在媒體采訪中指出：“向上設(shè)計(jì)的飛天云操作系統(tǒng)和向下的 CIPU，兩者之間結(jié)合的效果一定是大于 2 的，因?yàn)楸旧砭褪且惑w化的?！?/span>

03

3.0的云計(jì)算新生態(tài)

寶劍鋒從磨礪出，在正式推出CIPU和飛天云操作系統(tǒng)之前，阿里云在技術(shù)積累這條道路上已經(jīng)走了十余年。

2009年，阿里云自主研發(fā)云計(jì)算操作系統(tǒng)飛天誕生，這個(gè)系統(tǒng)幫助多個(gè)平臺(tái)解決了必不可少的極限并發(fā)場(chǎng)景，如天貓的雙十一購(gòu)物節(jié)，12306的春運(yùn)購(gòu)票高峰等等。

2017年，阿里云再度自研發(fā)神龍架構(gòu)，通過(guò)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”，一定程度上解決了服務(wù)器虛擬化性能損耗的問(wèn)題。

此后，經(jīng)過(guò)數(shù)輪迭代，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，并在不斷完善后推出。

不難發(fā)現(xiàn)，阿里云先是通過(guò)對(duì)飛天系統(tǒng)的定義和迭代，實(shí)現(xiàn)了對(duì)于客戶需求清晰化的感知。然后才去做 CIPU，通過(guò)深度定制底層基礎(chǔ)設(shè)施，實(shí)現(xiàn)了客戶對(duì)于云計(jì)算的極致性能和體驗(yàn)。

與此同時(shí)，CIPU和飛天系統(tǒng)還可以與其他自研產(chǎn)品，如神龍計(jì)算平臺(tái)、盤古存儲(chǔ)平臺(tái)和洛神網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)等進(jìn)行深度的適配。實(shí)際上，阿里云已經(jīng)打造了以飛天云操作系統(tǒng)為核心，自研芯片、服務(wù)器、計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)、安全等軟硬一體的新型計(jì)算體系架構(gòu)。

新型科技產(chǎn)業(yè)中，技術(shù)和產(chǎn)品的突破意味著生產(chǎn)力的變革和競(jìng)爭(zhēng)格局的重塑，因此，技術(shù)路線之爭(zhēng)或許還是企業(yè)乃至產(chǎn)業(yè)的命運(yùn)之爭(zhēng)。

一如新能源技術(shù)，磷酸鐵鋰電池之爭(zhēng)與三元鋰電池之爭(zhēng)，單晶硅片與多晶硅片之爭(zhēng)等等，背后都是一個(gè)個(gè)企業(yè)的沒(méi)落與崛起。又如移動(dòng)通信技術(shù)，國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)從1G的空白、2G的跟隨、3G的同步，實(shí)現(xiàn)了5G的超越。

云計(jì)算也是如此。CIPU和飛天系統(tǒng)的推出意味著阿里云找到了一條打破云計(jì)算傳統(tǒng)發(fā)展路線的全新途徑，一旦成為主流，阿里云將擁有定義下一代云計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)力，成為中國(guó)在云計(jì)算，乃至IT產(chǎn)業(yè)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中的一大助力。

正如鄭緯民院士所言，阿里云的CIPU將使得中國(guó)在爭(zhēng)取云計(jì)算的定義權(quán)中處于有利位置，改變了原本由西方技術(shù)制定的游戲規(guī)則，讓我國(guó)IT產(chǎn)業(yè)建立了全球領(lǐng)導(dǎo)力。這一改變格局的事，讓他對(duì)中國(guó)在下一個(gè)技術(shù)時(shí)代擁有自己的一席之地表示樂(lè)觀。

當(dāng)然，技術(shù)的發(fā)展往往是一個(gè)不斷突破、不斷前進(jìn)的過(guò)程，技術(shù)的路線之爭(zhēng)也常常是一個(gè)艱難且漫長(zhǎng)的過(guò)程，CIPU和飛天系統(tǒng)不會(huì)是云計(jì)算競(jìng)爭(zhēng)的終點(diǎn)，阿里云仍需要不斷研發(fā)更多高附加值且代表產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向的產(chǎn)品，以爭(zhēng)奪云計(jì)算的話語(yǔ)權(quán)。