今年的阿里云峰會(huì)又釋放出了一個(gè)重磅炸彈。6月13日，阿里云正式對(duì)外發(fā)布自主研發(fā)的云基礎(chǔ)設(shè)施處理器（CIPU）。官方消息稱(chēng)，CIPU將向下對(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，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。多位專(zhuān)家認(rèn)為，CIPU的登場(chǎng)將徹底顛覆傳統(tǒng)以中央處理器（CPU）為核心的計(jì)算架構(gòu)，成為定義下一代云的關(guān)鍵。

CIPU究竟是什么？

如果不是圈內(nèi)人，或許會(huì)被CPU、DPU、IPU、CIPU這些“長(zhǎng)相相似”的專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)搞得暈頭轉(zhuǎn)向。CPU指中央處理器，是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)算和控制核心，相當(dāng)于人的“大腦”。在沒(méi)有云計(jì)算以前，數(shù)據(jù)中心的規(guī)模通常不會(huì)太大，CPU能夠滿(mǎn)足基本的算力需求。但進(jìn)入云時(shí)代以后，超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心涌現(xiàn)，需要管理的服務(wù)器太多，會(huì)消耗CPU大量的算力，且CPU與虛擬化系統(tǒng)以及網(wǎng)絡(luò)之間的配合度沒(méi)那么高，傳統(tǒng)計(jì)算架構(gòu)也就不再適用了。

DPU是適用于數(shù)據(jù)中心的處理器，雖然能夠滿(mǎn)足大規(guī)模計(jì)算與管理需求，但它純屬硬件范疇，沒(méi)有軟件的配合，重點(diǎn)側(cè)重解決的是數(shù)據(jù)遷移帶寬的問(wèn)題，無(wú)法針對(duì)特定系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化。相較之下，IPU同樣適用于數(shù)據(jù)中心，但它更強(qiáng)調(diào)虛擬化、云化能力，主要是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)虛擬化、存儲(chǔ)虛擬化、網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)管理以及安全等功能來(lái)加速網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施、提升應(yīng)用程序性能。

而此次阿里云推出的CIPU是為新型云數(shù)據(jù)中心量身定制的專(zhuān)用處理器，能與飛天云操作系統(tǒng)結(jié)合實(shí)現(xiàn)軟硬一體化，通過(guò)硬件提供高性能，通過(guò)軟件保障靈活性，在加速和管理計(jì)算資源方面更勝一籌。它更像是DPU和IPU的綜合體，既能解決數(shù)據(jù)遷移帶寬的問(wèn)題，又能云化、虛擬化管控?cái)?shù)據(jù)中心。

阿里云自研的飛天云操作系統(tǒng)把分布在全球的上百萬(wàn)臺(tái)服務(wù)器變成一臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)，單集群可達(dá)10萬(wàn)臺(tái)規(guī)模，千億級(jí)文件數(shù)，EB級(jí)別存儲(chǔ)空間。而CIPU的職責(zé)就是協(xié)助飛天云操作系統(tǒng)對(duì)這上百萬(wàn)臺(tái)服務(wù)器進(jìn)行統(tǒng)一納管和整體編排、調(diào)度。

“數(shù)據(jù)中心的計(jì)算、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)一旦接入CIPU，資源即可被高效的云化管理，通過(guò)CIPU的硬件加速，將實(shí)現(xiàn)超高的性能。”阿里云智能總裁張建鋒說(shuō)道。具體來(lái)看，CIPU與網(wǎng)絡(luò)結(jié)合，可對(duì)高帶寬物理網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行硬件加速，建設(shè)大規(guī)模的彈性RDMA（遠(yuǎn)程直接數(shù)據(jù)存取）分布式高性能網(wǎng)絡(luò)（時(shí)延最低可達(dá)5us）；CIPU與存儲(chǔ)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，提供超高性能的云盤(pán)（每秒讀寫(xiě)次數(shù)最高可達(dá)300萬(wàn)，長(zhǎng)尾時(shí)延降低50%）；CIPU與計(jì)算結(jié)合，快速接入不同類(lèi)型資源的神龍計(jì)算平臺(tái)，帶來(lái)算力的“0”損耗，以及硬件級(jí)安全的加固隔離。

張建鋒表示，被CIPU云化的算力資源，通過(guò)飛天操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)規(guī)模化，靈活高效地管理和調(diào)度，用戶(hù)既能享受到跟物理機(jī)一樣的性能，又擁有遠(yuǎn)超物理機(jī)的敏捷性，還能享受到云計(jì)算的彈性。

實(shí)際上，這種以CIPU為核心的計(jì)算架構(gòu)在阿里云內(nèi)部系統(tǒng)中已打磨多年，在通用計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能等核心場(chǎng)景的計(jì)算測(cè)試中展現(xiàn)了優(yōu)越的性能。阿里云智能云架構(gòu)總監(jiān)黃瑞瑞透露稱(chēng)，CIPU已經(jīng)承受過(guò)像“雙11”這種體量的性能與壓力“測(cè)試”。同時(shí)阿里云用戶(hù)或多或少都使用過(guò)基于CIPU的云計(jì)算服務(wù)，只是由于不需要修改任何代碼，他們對(duì)底層硬件的變化往往是無(wú)感的，只會(huì)感覺(jué)到云上算力資源跑得更快，服務(wù)更穩(wěn)定，性?xún)r(jià)比也更高了。

阿里云在下一盤(pán)“大棋”

“今年我們最重要的策略是B2B，就是Back to Basic，回到云計(jì)算的本質(zhì)，云計(jì)算的核心競(jìng)爭(zhēng)力是技術(shù)，堅(jiān)持在技術(shù)的長(zhǎng)征路上，不斷取得新的突破。”張建鋒的一席話隱隱點(diǎn)明了阿里云做CIPU的初心——做深基礎(chǔ)，夯實(shí)底座。

追溯云計(jì)算本源，虛擬化是其最底層的核心技術(shù)之一。如果把云計(jì)算看作一個(gè)雙層蛋糕，下面一層是無(wú)數(shù)臺(tái)物理機(jī)，上面一層則是用虛擬化技術(shù)變出來(lái)的無(wú)數(shù)虛擬機(jī)。不過(guò)，這種虛擬化會(huì)讓計(jì)算性能受到損耗。換句話說(shuō)，經(jīng)過(guò)虛擬化技術(shù)提供的計(jì)算力是“打折”了的，而且越是密集計(jì)算的場(chǎng)景，虛擬化帶來(lái)的損耗問(wèn)題越明顯，無(wú)數(shù)企業(yè)因此被擋在云計(jì)算的大門(mén)之外。

CIPU的出現(xiàn)從根本上解決了虛擬損耗問(wèn)題。阿里云自研云操作系統(tǒng)——飛天包含三層架構(gòu)：最上面一層是飛天原生級(jí)服務(wù)，包括云原生應(yīng)用、數(shù)據(jù)計(jì)算與管理、AI與機(jī)器學(xué)習(xí)等；中間一層是飛天系統(tǒng)級(jí)服務(wù)，包括彈性計(jì)算產(chǎn)品、云存儲(chǔ)產(chǎn)品、云網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品、云安全產(chǎn)品等；最下面一層是飛天的內(nèi)核，包括神龍計(jì)算、盤(pán)古存儲(chǔ)、洛神網(wǎng)絡(luò)及安全四大內(nèi)核。CIPU與飛天的四大內(nèi)核進(jìn)行了深度適配，讓飛天云操作系統(tǒng)得以向下延伸定義硬件，將算力的虛擬化損耗直接降為0。CIPU和飛天雙劍合璧，發(fā)揮出了“1+1>2”的效果。

一方面，CIPU與飛天云操作系統(tǒng)的結(jié)合，可以說(shuō)，徹底顛覆了數(shù)據(jù)中心原本的底層計(jì)算與控制邏輯。阿里云技術(shù)產(chǎn)品負(fù)責(zé)人蔣江偉指出，“CIPU要控制的是數(shù)以百萬(wàn)的節(jié)點(diǎn)的存儲(chǔ)的資源、網(wǎng)絡(luò)的資源，這是單一CPU做不到的。”另一方面，它還將對(duì)傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)終端形態(tài)、軟件應(yīng)用和開(kāi)發(fā)界面產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。比如，基于新架構(gòu)，阿里云的無(wú)影（云桌面）將云網(wǎng)端之間的計(jì)算存儲(chǔ)資源再均衡，把高算力的工作從本地向云轉(zhuǎn)移，讓用戶(hù)能夠更靈活、更強(qiáng)勁、更安全定義自己的終端。

據(jù)了解，阿里云在全球27個(gè)國(guó)家和地區(qū)、84個(gè)可用區(qū)、2800個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，運(yùn)營(yíng)著上百萬(wàn)臺(tái)服務(wù)器。如此大規(guī)模的基礎(chǔ)設(shè)施在“飛天云操作系統(tǒng)+CIPU”的穩(wěn)定支持下，服務(wù)器非預(yù)期宕機(jī)率低于萬(wàn)分之一，足以代表目前業(yè)界的領(lǐng)先水平。

“阿里云推出CIPU是國(guó)內(nèi)專(zhuān)有化芯片發(fā)展的一個(gè)里程碑事件，”北京計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)數(shù)字經(jīng)濟(jì)專(zhuān)委會(huì)秘書(shū)長(zhǎng)王娟指出，“通用芯片與專(zhuān)用芯片是交替出現(xiàn)的，分別解決數(shù)據(jù)處理中的不同場(chǎng)景需求。不同于更注重產(chǎn)品通用性的傳統(tǒng)處理器廠商，阿里云推出的CIPU是新型數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)而生，它將基礎(chǔ)設(shè)施構(gòu)建在專(zhuān)門(mén)的處理器上，對(duì)未來(lái)大型云網(wǎng)一體的新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)具有重大意義。”

下一代云，如何定義？

在過(guò)去十多年，云計(jì)算技術(shù)發(fā)展經(jīng)歷了兩個(gè)階段：第一階段是分布式技術(shù)，推動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)從大機(jī)向分布式系統(tǒng)遷移；第二階段誕生了資源池化技術(shù)，通過(guò)計(jì)算存儲(chǔ)分離的架構(gòu)，對(duì)資源統(tǒng)一的調(diào)度編排，提高云計(jì)算的可靠性和可用性。

這兩個(gè)階段都是基于傳統(tǒng)的、以CPU為中心的計(jì)算體系架構(gòu)，只能解決部分計(jì)算需求。隨著數(shù)據(jù)密集型計(jì)算越來(lái)越多，云計(jì)算面臨著計(jì)算和網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臅r(shí)延大、難以滿(mǎn)足數(shù)據(jù)中心內(nèi)部交互流量劇增帶來(lái)的高帶寬需求、超大規(guī)模基礎(chǔ)設(shè)施難管理等諸多挑戰(zhàn)，正在呼喚一種全新的計(jì)算架構(gòu)。

在張建鋒看來(lái)，云計(jì)算最重要的特點(diǎn)是用軟件來(lái)重新定義，極大地提升了整個(gè)云資源利用的敏捷性。但軟件定義必然會(huì)帶來(lái)一些性能上的損失。“下一代云”不僅要滿(mǎn)足大規(guī)模計(jì)算與管理要求，還需滿(mǎn)足軟件定義的靈活性要求，同時(shí)還得保持硬件設(shè)備的原生性能。

阿里云推出的這種以“飛天+CIPU”為中心的體系架構(gòu)，把云計(jì)算的操作系統(tǒng)和硬件體系結(jié)構(gòu)做到了完美的融合，在低延時(shí)、高性能的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了算力的規(guī)模化。這是對(duì)數(shù)據(jù)中心內(nèi)部體系結(jié)構(gòu)的一次顛覆性變革，同時(shí)也為整個(gè)云計(jì)算產(chǎn)業(yè)的未來(lái)發(fā)展方向提供了全新的思路。

發(fā)生在底層的創(chuàng)新往往是最具顛覆性的。自研芯片的創(chuàng)新將會(huì)成為云廠商改變?cè)朴?jì)算游戲規(guī)則的重要能力。中國(guó)工程院院士鄭緯民認(rèn)為：“過(guò)去這些年，在云計(jì)算領(lǐng)域我國(guó)主要在軟件層面有所創(chuàng)新，發(fā)展了一些開(kāi)源生態(tài)，但整體還是在傳統(tǒng)IT的格局下追趕。現(xiàn)在，阿里云提出了CIPU完全打破上一代計(jì)算架構(gòu)，在基礎(chǔ)技術(shù)上實(shí)現(xiàn)了世界領(lǐng)先。”

“云計(jì)算越來(lái)越接近進(jìn)入下一個(gè)時(shí)代——全新的架構(gòu)定義，全新的軟件界面，硬件加速。我們錯(cuò)過(guò)了PC時(shí)代，但云這個(gè)時(shí)代大家起步是一樣的。現(xiàn)在是重新定義云的窗口期，如果我們定義好了，中國(guó)云計(jì)算就有了超車(chē)的機(jī)會(huì)。”張建鋒如是說(shuō)道。