作者 ｜ 包永剛

編輯 ｜ 王川

以通信技術(shù)稱霸全球的摩托羅拉曾經(jīng)幾乎就是手機(jī)的代名詞。卻只因一塊彩屏、一個(gè)滑蓋就滿盤皆輸，被諾基亞奪取了手機(jī)市場的霸權(quán)。

2007年，蘋果同樣也僅僅用電容觸摸屏上的輕輕一劃，就宣告了諾基亞時(shí)代的終結(jié)。

在命運(yùn)為摩托羅拉和諾基亞的故事中，我們讀到了由命運(yùn)書寫的詩歌中相似的韻腳。

歷史不會重演，但會押韻。

同樣的事情也發(fā)生在服務(wù)器市場。

20世紀(jì)末到21世紀(jì)初，計(jì)算性能介于大型機(jī)和PC之間的小型機(jī)幾乎是所有企業(yè)算力的載體。

當(dāng)時(shí)，IBM、惠普、SUN等巨頭在小型機(jī)市場的戰(zhàn)國爭霸已經(jīng)進(jìn)入白熱化階段。

正在奮力拼殺的巨頭們沒有想到，最后終結(jié)他們的會是“小白”英特爾。

彼時(shí)英特爾正靠著x86架構(gòu) CPU在PC處理器市場如魚得水。一朝云計(jì)算風(fēng)起，英特爾乘勢殺入，竟最終在這個(gè)彼時(shí)巨頭環(huán)伺的市場中稱霸多年。

2007年前后，消費(fèi)互聯(lián)網(wǎng)的興起引爆了全球互聯(lián)網(wǎng)的流量，數(shù)據(jù)量呈現(xiàn)指數(shù)型暴增，傳統(tǒng)以CPU為中心的計(jì)算架構(gòu)，已經(jīng)難以滿足超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心的需求，就在此時(shí)，歷史又落下了熟悉的韻腳。

近幾年，英特爾和AMD在x86 CPU在服務(wù)器市場激烈競爭。但AWS、阿里云等主流云計(jì)算廠商也在過去幾年開啟了自研服務(wù)器芯片的研發(fā)，并逐步在各自數(shù)據(jù)中心部署應(yīng)用。

在剛剛舉行的2022云棲大會上，阿里云智能總裁宣布自研CPU倚天710已大規(guī)模應(yīng)用，這是中國首個(gè)云上大規(guī)模應(yīng)用的自研CPU，阿里倚天710 實(shí)例在數(shù)據(jù)庫、大數(shù)據(jù)、視頻編解碼、AI推理等核心場景中的性價(jià)比提升30%以上，單位算力功耗降低60%以上。

在云計(jì)算邁向3.0的時(shí)代，輪到了阿里云和AWS這樣的全球云計(jì)算巨頭定義芯片，這些擁有自上而下自研軟硬件的系統(tǒng)公司，為什么會是下一場云計(jì)算賽場的主角？

傳統(tǒng)架構(gòu)攔路，云計(jì)算巨頭不得不自研芯片了

過去的十年間，信息的生成、處理和存儲方式發(fā)生了根本性的轉(zhuǎn)變。面對互聯(lián)網(wǎng)高速發(fā)展的業(yè)務(wù)，急劇增長的用戶，脈沖流量讓傳統(tǒng)的IOE（IBM小型機(jī)、Oracle數(shù)據(jù)庫、EMC存儲）技術(shù)架構(gòu)捉襟見肘，解決算力不足的問題幾乎只能靠擴(kuò)大采購規(guī)模，搭建一套全新的技術(shù)架構(gòu)才是最優(yōu)解。

十多年前的云計(jì)算公司，最重要的任務(wù)是擴(kuò)大數(shù)據(jù)中心的規(guī)模，自研芯片有些遙不可及。但有遠(yuǎn)見和抱負(fù)的云計(jì)算公司，那時(shí)起就邁上了通過自研解決問題的長路，從自己擅長的操作系統(tǒng)起步。

自研操作系統(tǒng)，能夠解決云計(jì)算巨頭的當(dāng)務(wù)之急。傳統(tǒng)的服務(wù)器集群采用集中式架構(gòu)，這對于要管理遍布全球服務(wù)器的大型云計(jì)算公司來說是一個(gè)巨大的障礙，分布式架構(gòu)才是更好選擇。國內(nèi)開啟自研云計(jì)算操作系統(tǒng)序幕的公司正是當(dāng)前國內(nèi)云計(jì)算排名第一的阿里云，早在2009年，阿里云就啟動了分布式操作系統(tǒng)飛天操作系統(tǒng)的研發(fā)。

在分布式操作系統(tǒng)的支持下，云計(jì)算服務(wù)提供商就有能力將遍布全球的服務(wù)器連接在一起，讓算力成為可在線獲取的資源。經(jīng)過四年的研發(fā)和技術(shù)攻關(guān)，阿里云在2013年5月實(shí)現(xiàn)了單一集群5000臺服務(wù)器規(guī)模，創(chuàng)造了歷史。

有了早期的算力底座，阿里云克服了十多年來雙11和12306春運(yùn)購票等極限并發(fā)場景挑戰(zhàn)。

基于分布式架構(gòu)的云計(jì)算讓算力獲取的效率大幅提升的同時(shí)，也面臨著虛擬化損耗的問題。

虛擬化技術(shù)是云計(jì)算提供商為客戶按需分配資源的關(guān)鍵。但虛擬化技術(shù)如同黑洞般吸走了一部分服務(wù)器的性能，盡管云服務(wù)提供商針對軟件層做了不少優(yōu)化，減少了算力損耗，但要徹底根除虛擬化帶來的算力浪費(fèi)一度讓云計(jì)算產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)譄o策。

既然通過軟件的方式解決不了，那云計(jì)算公司就只能踏上他們并不擅長的自研硬件之路了。以AWS和阿里云為首的云計(jì)算公司的思路很簡單，打造一個(gè)專用硬件負(fù)責(zé)傳統(tǒng)芯片不擅長的虛擬化調(diào)度工作，用軟硬件結(jié)合的方式解決虛擬化帶來的損耗問題。

2017年9月，阿里云推出第一代神龍架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了性能0損耗，首次徹底釋放了云計(jì)算的潛力。神龍架構(gòu)在多年迭代之后，如今已演化為CIPU系統(tǒng)。

自2009年以來從軟件到硬件的自研，也讓阿里云切實(shí)感受到了強(qiáng)大的技術(shù)實(shí)力能夠帶來的優(yōu)勢。過去的數(shù)年間，阿里云連續(xù)多年穩(wěn)坐亞太第一、全球前三云計(jì)算廠商的位置。

如今，云計(jì)算巨頭們的核心目標(biāo)已經(jīng)不再是業(yè)務(wù)擴(kuò)張的速度，深入底層技術(shù)，提高更具性價(jià)比和滿足差異化的需求成為新的目標(biāo)。此時(shí)，AWS、阿里云等全球領(lǐng)先的云計(jì)算巨頭們又不約而同地將目光投向了能夠提升云計(jì)算性價(jià)比的云原生CPU。

自研CPU與云計(jì)算融合，1+1>2

“云計(jì)算發(fā)展到一定規(guī)模，想要加速創(chuàng)新為客戶帶來更多收益的時(shí)，就會發(fā)現(xiàn)自研芯片成了非做不可。”阿里巴巴集團(tuán)研究員、阿里云彈性計(jì)算產(chǎn)品線負(fù)責(zé)人張獻(xiàn)濤對雷峰網(wǎng)說。

對于云計(jì)算的最終用戶而言，直接感知CIPU的優(yōu)勢并不容易，能夠運(yùn)行各種業(yè)務(wù)的CPU能夠帶來明顯的感知。最容易感知的當(dāng)然就是性價(jià)比，阿里云彈性計(jì)算產(chǎn)品總監(jiān)王志坤透露，倚天710云實(shí)例的性價(jià)比提升超30%，單位算力功耗降低60%。

能夠帶來如此高性價(jià)比的倚天710，是去年云棲大會平頭哥發(fā)布的首款為云而生的高性能CPU，這款采用Armv9架構(gòu)，核心數(shù)量高達(dá)128個(gè)的CPU，發(fā)布之時(shí)就引起了業(yè)界的廣泛關(guān)注。

一位前海思員工對平頭哥的倚天710給出了很高的評價(jià)，他說：“阿里平頭哥在短時(shí)間內(nèi)就能設(shè)計(jì)出倚天710這樣的高性能通用CPU，確實(shí)是有很強(qiáng)的實(shí)力。我認(rèn)為目前國內(nèi)實(shí)力最強(qiáng)的芯片設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)就是平頭哥。”

一般而言，傳統(tǒng)芯片公司研發(fā)一款高性能通用CPU的周期大概是5-7年。阿里云能以較短時(shí)間研發(fā)出并大規(guī)模部署自研CPU，強(qiáng)大的芯片設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)之外，還有云計(jì)算和自研芯片產(chǎn)生的1加1大于2的效果。

“我們自研的CPU是為云而生，阿里云服務(wù)幾百萬客戶，更了解客戶的需求，在芯片定義的時(shí)候目標(biāo)更加明確，自然能縮短研發(fā)周期?！睆埆I(xiàn)濤說，“這與傳統(tǒng)CPU的定義有明顯的差別，傳統(tǒng)芯片公司離最終的用戶更遠(yuǎn)，并且為了保證產(chǎn)品的通用性，往往就需要更長研發(fā)周期?！?/p>

離應(yīng)用和客戶更近，也讓云計(jì)算提供商自研的芯片在測試和部署方面，也有天然的優(yōu)勢。

比如倚天710成功流片回來之后很快就應(yīng)用于阿里巴巴集團(tuán)內(nèi)部核心業(yè)務(wù)，2021年雙11期間，天貓雙11核心交易系統(tǒng)平滑遷移至倚天實(shí)例，算力性價(jià)比提升30%。

“經(jīng)歷雙11的考驗(yàn)之后，我們對倚天710就更有底氣了。于是在今年春節(jié)后，我們就開始了基于倚天710云實(shí)例的客戶邀請測試，經(jīng)過內(nèi)外部業(yè)務(wù)場景的驗(yàn)證，如今已大規(guī)模應(yīng)用?！睆埆I(xiàn)濤透露。

不過，對于Arm架構(gòu)高性能CPU，許多人可能仍心存擔(dān)憂。但包括倚天710在內(nèi)的多款A(yù)rm服務(wù)器CPU都證明了Arm CPU在云計(jì)算領(lǐng)域的潛力。

王志坤解釋，倚天710的可以提供更高物理核的性能，除了我們的CPU是為云而生的原因外，還有非常關(guān)鍵的是阿里系統(tǒng)和編譯器的團(tuán)隊(duì)做了大量的優(yōu)化工作，通過編譯器的優(yōu)化，取得了顯著的性能提升。

基于倚天710的云實(shí)例的性價(jià)比已經(jīng)展現(xiàn)出巨大的競爭力，匯量科技廣告推理精排業(yè)務(wù)使用倚天710實(shí)例在CPU性能和內(nèi)網(wǎng)帶寬上均實(shí)現(xiàn)了提升，綜合性價(jià)比提升40%以上。

被性價(jià)比吸引的用戶，仍然會擔(dān)心遷移的挑戰(zhàn)。

得益于軟件到硬件的全棧自研，阿里云提供豐富的生態(tài)工具，支持全應(yīng)用生態(tài)適配，0代碼修改即可完成主流業(yè)務(wù)遷移。

“只要使用的是高級語言開發(fā)的應(yīng)用，幾乎都可以實(shí)現(xiàn)0代碼修改完成業(yè)務(wù)遷移。”王志坤表示。

不過，相比于將傳統(tǒng)業(yè)務(wù)遷移到基于自研CPU實(shí)現(xiàn)更高性價(jià)比，云計(jì)算與自研芯片融合更大的魔力在于滿足更多差異化需求，面向未來的云原生應(yīng)用。

云計(jì)算正在創(chuàng)造芯新范式

“過去，云計(jì)算業(yè)務(wù)要從硬件底層進(jìn)行定制或創(chuàng)新時(shí)，必須和芯片供應(yīng)溝通，周期很長，但科技的發(fā)展日新月異，可能會錯(cuò)過一些機(jī)會?！睆埆I(xiàn)濤說，“有了自研的軟件和芯片，每一行代碼都是我們自研的情況下，不僅可以實(shí)現(xiàn)更好的軟硬件協(xié)同，也是云計(jì)算實(shí)現(xiàn)計(jì)算體系變革的最好時(shí)代。”

這就意味著，在可以預(yù)見的未來，傳統(tǒng)IT基礎(chǔ)設(shè)施以CPU為核心的架構(gòu)，將變革為以CIPU為中心的架構(gòu)，CPU將成為CIPU的外設(shè)，與CIPU連接的CPU、GPU、AI加速器等將提供更加強(qiáng)大的算力，為更多云原生應(yīng)用的出現(xiàn)提供基礎(chǔ)。

云原生應(yīng)用一個(gè)典型的應(yīng)用就是云手游，在這一領(lǐng)域，新架構(gòu)CPU在云計(jì)算領(lǐng)域相比傳統(tǒng)架構(gòu)有不可替代的優(yōu)勢。

“十年前的云，很多應(yīng)用只是從云下遷入云上。基于倚天710帶來的高性價(jià)比、高能效的云計(jì)算，會涌現(xiàn)越來越多云原生的應(yīng)用，促進(jìn)云原生生態(tài)的繁榮?！蓖踔纠ふJ(rèn)為。

如今，已經(jīng)有了一些云原生的數(shù)據(jù)庫和軟件系統(tǒng)，比如阿里的PolarDB、Flink。在此基礎(chǔ)上，也會發(fā)展出新的軟硬件開發(fā)范式。 

正如阿里云智能總裁張建鋒所說，“云計(jì)算的發(fā)展進(jìn)入了新的階段，芯片、操作系統(tǒng)和上層應(yīng)用的原生融合已是大勢所趨，未來十年，軟硬件一體化的自研計(jì)算體系是云服務(wù)商的立身之本，只有在核心技術(shù)和產(chǎn)品的研發(fā)上持續(xù)創(chuàng)新才能搶占定義權(quán)?！?/p>

未來兩年，阿里云20%的新增算力將使用自研CPU。這足以表明，阿里云將堅(jiān)定在芯片領(lǐng)域的投入，做深基礎(chǔ)，提供差異化的能力，繼續(xù)保持在云計(jì)算領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)力。

縱觀整個(gè)科技產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀，也可以看到，以蘋果為代表的系統(tǒng)公司，已經(jīng)充分發(fā)揮了自己離最終用戶更近，能夠通過自研芯片提供差異化以及更好的產(chǎn)品和服務(wù)，并且改變著芯片產(chǎn)業(yè)的格局。

以阿里云和AWS為代表的云計(jì)算巨頭，也正在提供差異化服務(wù)和產(chǎn)品的路上，他們也將擁有下一個(gè)云計(jì)算時(shí)代的定義權(quán)，同時(shí)還將深遠(yuǎn)影響芯片產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。雷峰網(wǎng)(公眾號：雷峰網(wǎng))

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