作者 ｜ 包永剛

編輯 ｜ 王川

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

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

在命運為摩托羅拉和諾基亞的故事中，我們讀到了由命運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)生在服務器市場。

20世紀末到21世紀初，計算性能介于大型機和PC之間的小型機幾乎是所有企業(yè)算力的載體。

當時，IBM、惠普、SUN等巨頭在小型機市場的戰(zhàn)國爭霸已經(jīng)進入白熱化階段。

正在奮力拼殺的巨頭們沒有想到，最后終結他們的會是“小白”英特爾。

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

2007年前后，消費互聯(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為中心的計算架構，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，歷史又落下了熟悉的韻腳。

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

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)模應用，這是中國首個云上大規(guī)模應用的自研CPU，阿里倚天710 實例在數(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比提升30%以上，單位算力功耗降低60%以上。

在云計算邁向3.0的時代，輪到了阿里云和AWS這樣的全球云計算巨頭定義芯片，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算賽場的主角？

傳統(tǒng)架構攔路，云計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)生了根本性的轉變。面對互聯(lián)網(wǎng)高速發(fā)展的業(yè)務，急劇增長的用戶，脈沖流量讓傳統(tǒng)的IOE（IBM小型機、Oracle數(shù)據(jù)庫、EMC存儲）技術架構捉襟見肘，解決算力不足的問題幾乎只能靠擴大采購規(guī)模，搭建一套全新的技術架構才是最優(yōu)解。

十多年前的云計算公司，最重要的任務是擴大數(shù)據(jù)中心的規(guī)模，自研芯片有些遙不可及。但有遠見和抱負的云計算公司，那時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)，能夠解決云計算巨頭的當務之急。傳統(tǒng)的服務器集群采用集中式架構，這對于要管理遍布全球服務器的大型云計算公司來說是一個巨大的障礙，分布式架構才是更好選擇。國內(nèi)開啟自研云計算操作系統(tǒng)序幕的公司正是當前國內(nèi)云計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，云計算服務提供商就有能力將遍布全球的服務器連接在一起，讓算力成為可在線獲取的資源。經(jīng)過四年的研發(fā)和技術攻關，阿里云在2013年5月實現(xiàn)了單一集群5000臺服務器規(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春運購票等極限并發(fā)場景挑戰(zhàn)。

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

虛擬化技術是云計算提供商為客戶按需分配資源的關鍵。但虛擬化技術如同黑洞般吸走了一部分服務器的性能，盡管云服務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一度讓云計算產(chǎn)業(yè)鏈束手無策。

既然通過軟件的方式解決不了，那云計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算公司的思路很簡單，打造一個專用硬件負責傳統(tǒng)芯片不擅長的虛擬化調(diào)度工作，用軟硬件結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，實現(xiàn)了性能0損耗，首次徹底釋放了云計算的潛力。神龍架構在多年迭代之后，如今已演化為CIPU系統(tǒng)。

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

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

自研CPU與云計算融合，1+1>2

“云計算發(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，就會發(fā)現(xiàn)自研芯片成了非做不可。”阿里巴巴集團研究員、阿里云彈性計算產(chǎn)品線負責人張獻濤對雷峰網(wǎng)說。

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

能夠帶來如此高性價比的倚天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，核心數(shù)量高達128個的CPU，發(fā)布之時就引起了業(yè)界的廣泛關注。

一位前海思員工對平頭哥的倚天710給出了很高的評價，他說：“阿里平頭哥在短時間內(nèi)就能設計出倚天710這樣的高性能通用CPU，確實是有很強的實力。我認為目前國內(nèi)實力最強的芯片設計團隊就是平頭哥。”

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。阿里云能以較短時間研發(fā)出并大規(guī)模部署自研CPU，強大的芯片設計團隊之外，還有云計算和自研芯片產(chǎn)生的1加1大于2的效果。

“我們自研的CPU是為云而生，阿里云服務幾百萬客戶，更了解客戶的需求，在芯片定義的時候目標更加明確，自然能縮短研發(fā)周期。”張獻濤說，“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，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>

離應用和客戶更近，也讓云計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用于阿里巴巴集團內(nèi)部核心業(yè)務，2021年雙11期間，天貓雙11核心交易系統(tǒng)平滑遷移至倚天實例，算力性價比提升30%。

“經(jīng)歷雙11的考驗之后，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云實例的客戶邀請測試，經(jīng)過內(nèi)外部業(yè)務場景的驗證，如今已大規(guī)模應用?！睆埆I濤透露。

不過，對于Arm架構高性能CPU，許多人可能仍心存擔憂。但包括倚天710在內(nèi)的多款Arm服務器CPU都證明了Arm CPU在云計算領域的潛力。

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，還有非常關鍵的是阿里系統(tǒng)和編譯器的團隊做了大量的優(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的云實例的性價比已經(jīng)展現(xiàn)出巨大的競爭力，匯量科技廣告推理精排業(yè)務使用倚天710實例在CPU性能和內(nèi)網(wǎng)帶寬上均實現(xiàn)了提升，綜合性價比提升40%以上。

被性價比吸引的用戶，仍然會擔心遷移的挑戰(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，支持全應用生態(tài)適配，0代碼修改即可完成主流業(yè)務遷移。

“只要使用的是高級語言開發(fā)的應用，幾乎都可以實現(xiàn)0代碼修改完成業(yè)務遷移?！?/strong>王志坤表示。

不過，相比于將傳統(tǒng)業(yè)務遷移到基于自研CPU實現(xiàn)更高性價比，云計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用。

云計算正在創(chuàng)造芯新范式

“過去，云計算業(yè)務要從硬件底層進行定制或創(chuàng)新時，必須和芯片供應溝通，周期很長，但科技的發(fā)展日新月異，可能會錯過一些機會?！睆埆I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，不僅可以實現(xiàn)更好的軟硬件協(xié)同，也是云計算實現(xiàn)計算體系變革的最好時代。”

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

云原生應用一個典型的應用就是云手游，在這一領域，新架構CPU在云計算領域相比傳統(tǒng)架構有不可替代的優(yōu)勢。

“十年前的云，很多應用只是從云下遷入云上。基于倚天710帶來的高性價比、高能效的云計算，會涌現(xiàn)越來越多云原生的應用，促進云原生生態(tài)的繁榮?！蓖踔纠ふJ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，“云計算的發(fā)展進入了新的階段，芯片、操作系統(tǒng)和上層應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算體系是云服務商的立身之本，只有在核心技術和產(chǎn)品的研發(fā)上持續(xù)創(chuàng)新才能搶占定義權?！?/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，阿里云將堅定在芯片領域的投入，做深基礎，提供差異化的能力，繼續(xù)保持在云計算領域的領導力。

縱觀整個科技產(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，并且改變著芯片產(chǎn)業(yè)的格局。

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

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