三問CIPU，阿里雲的葫蘆不賣“藥”_風聞

作者 | 魏啓揚

來源 | 洞見新研社

不久前結束的阿里雲峯會上，阿里雲釋放了一枚“重磅炸彈”，發佈了一款自研的雲數據中心專用處理器，這款處理器取名為CIPU（Cloud Infrastructure Processing Units 數據中心專用處理器）。

很多媒體都對CIPU的功能特點進行了非常詳盡的解讀，我們就不再贅述。

簡而言之，CIPU是一顆雲端處理器，向下接入物理的計算、存儲、網絡資源，快速雲化並進行硬件加速；向上接入飛天雲操作系統，管控阿里雲全球上百萬台服務器。

圖源：阿里雲官方

無論是阿里雲公佈的數據指標，還是業內專家的評價，都指向一個結論——CIPU很NB，它讓中國在爭取雲計算的定義權中，處在有利位置。

“阿里雲提出的CIPU技術，把上一代計算架構的中心完全打破了，在基礎技術上實現了世界領先，跟國際巨頭站在同一個起跑線上。”

——中國工程院院士鄭緯民

不就是一顆芯片嘛，CIPU到底有啥特殊，CIPU對於阿里，對於整個雲計算行業而言，又意味着什麼

01，已經有CPU了，為什麼還需要CIPU？

一般來説，驅動創新的力量有兩個，要麼是解決已有問題，要麼是創造新的機會。

CIPU誕生則是這兩股力量兼而有之。

我們先來看看雲計算發展到現在到底出了什麼問題。

阿里雲智能總裁張建鋒（花名：行癲）將雲計算過去十多年的發展總結成兩個階段：

第一階段是分佈式和虛擬化技術替代了大型機，滿足了當時企業因業務擴張而帶來的算力彈性需求；

第二階段出現了資源池化技術，通過把計算和存儲資源分離，然後再規模化編排和調度，形成了超大規模的計算和存儲資源池。

這兩個階段，CPU在雲計算體系架構中都是無可爭議的C位，可隨着以大數據應用為代表的數據密集型場景越來越多，海量數據在不同系統中搬運計算，CUP維持”C位”逐漸變得“力不從心”，這種以CPU為中心的傳統架構的短板也暴露出來了。

首先是慢。

在分佈式體系架構下，很多大型應用會分散在多個子系統中去部署，這就對各系統之間的延遲提出了很高的要求，此外，由於大數據應用的增長，數據中心內部數據的遷移流量也在增大，這對網絡帶寬又是一個挑戰。

其次是超大規模的複雜管理。

這裏既包含了雲計算超大規模基礎設施的硬件管理，也有云內部超大應用、複雜應用的管理。像阿里雲在全球27個國家和地區、84個可用區、2800個網絡節點，運營着上百萬台服務器，服務着全球400多萬客户，如此大的規模，其中的管理難度和成本超乎想象。

矛盾點在於，CPU最開始時並不是為了搭載雲操作系統而設計的，CPU的優勢是單核性能強，在指令性計算任務處理時，性能優異，但對數據處理並不擅長，數據吞吐能力弱，一旦遇到分佈式大數據系統就要消耗大量的資源用於數據搬運。

針對上述短板，英偉達和英特爾分別給出了DPU和IPU兩個解決方案。

DPU做的是集成加速平台，即對CPU部分功能進行卸載，優化，減輕CPU的負擔，側重解決數據遷移帶寬不夠用，速度“慢”的問題。

IPU強調虛擬化雲化能力，通過網絡虛擬化、存儲虛擬化、網絡存儲管理以及安全等功能，加速網絡基礎設施，釋放CPU核來提高應用程序性能，側重解決“超大規模複雜管理”的問題。

很明顯，無論是DPU還是IPU，都不是完美的解決方案，阿里雲已經是個成年人了，它不做選擇題，CIPU就是在這樣的背景下誕生了，既能雲化虛擬化管控數據中心，又能解決數據遷移帶寬的問題。

阿里雲官方公佈，基於CIPU和飛天雲計算架構體系，在通用計算、大數據、人工智能等核心場景的計算測試性能：

●在通用分佈式計算領域，Redis性能提升了68%、MySQL提升了60%，Nginx提升了30%；

●高吞吐類的互聯網業務上雲之後，比自建物理機的集羣吞吐量提升了30%，業務高峯期延遲下降了90%；

●在大數據和AI等計算與數據雙密集場景下，相比傳統的TCP網絡，彈性RDMA高性能網絡的吞吐能力提升30%以上；

●雲原生方面，容器啓動速度快了350%，在Serverless 場景下6秒可拉起3000個彈性容器實例。

阿里雲在CIPU的研發過程中採用了“軟件定義+硬件加速”的思路，將其定位為飛天雲操作系統的專用處理器，如此一來，不但通過硬件提高性能解決雲計算發展中遇到的痛點，還能通過軟件提供靈活性，在系統、應用和資源的管理上大大加強。

02，雲廠商那麼多，為什麼是阿里雲發佈CIPU？

第二問題最直接的答案是阿里雲自身業務需求的驅動。

上文有提到，如今阿里雲的IDC規模已經極為龐大，在全球範圍內管理着上百萬台服務器，阿里雲遇到的問題肯定比99%的雲廠商都要多，加之行業內還沒有出現公認的“完美方案”，而阿里雲恰恰又有解決上述問題的能力，研發CIPU也就順理成章。

早在2016年，阿里巴巴內部就開始了技術長征，2017年發佈了一個叫“神龍卡”的設備，用來應對傳統CPU計算架構系統難以解決的問題，阿里雲後續還對“神龍卡”進行了多輪迭代，逐漸完善了編排調度、硬件加速等更多能力，以“神龍卡”為基礎，阿里雲又進行了一次從0到1的創新，即我們現在看到的CIPU。

事實上，在過去的幾年裏，CIPU已經承受過像“雙十一”、12306春運搶票這種體量的性能和壓力測試，甚至有一些阿里雲的客户提前“嚐鮮”，使用過基於CIPU的雲計算服務了，雖然用户層面對底層硬件層的感知不明顯，但阿里雲的工程師們心裏還是很清楚，“自己用過覺得好，才是真的好”。

在阿里雲自身業務的驅動之外，出於行業競爭的需求，也推動着阿里雲去做像CIPU這樣的創新。

比如亞馬遜AWS推出了Nitro方案，早在2017年時就想用Nitro系統來取代以CPU為核心的計算架構體系。

從技術原理來看，Nitro與CIPU類似，他們的區別在於，Nitro將硬件芯片和軟件系統集成到了一起，其外部形態就是一個盒子；而CIPU則由專用芯片和控制器構成，對接飛天操作系統，並對其進行管理。

張建峯在接受媒體專訪時表示，“雲計算越來越接近進入下一個時代了——全新的架構定義，全新的軟件界面，硬件加速。”

張建峯講述了雲計算行業當前的現狀，同時也暗喻着，在新一代主流雲計算架構沒有確定之前，這是一個難得的窗口機會，一個重新定義雲計算的機會。

舉個例子，一些做設計的用户在渲染時要用到很高的算力，於是會花很多成本用在配置電腦上，但如果用到雲電腦，就可以節省很大一塊前期投入，此外，用户的數據全在雲上，有加密、熔斷等保護機制，比存在本地硬盤還要安全很多。

此外在辦公、遊戲、娛樂等很多場景中，雲電腦也都有着自己的獨特優勢。

想象一下，當我們不再需要物理主機時，雲計算市場將會發生怎樣變化？

阿里雲發佈CIPU，努力構建新一代的雲計算架構體系，從表面上看是與AWS這樣的友商在技術層面的針鋒相對與**“明爭”，實則是關乎未來生存與發展的“暗鬥”**。

03，説得天花亂墜，CIPU能為阿里雲帶來什麼？

阿里雲在2022財年實現了成立13年來的首次年度盈利。

5月26日，阿里發佈的2022財年的業績報表披露，雲業務同比增長23%，全年收入在抵銷跨分部交易前和抵銷後分別為1001.8億元和745.68億元，並且實現了11.46億的盈利。

這只是阿里雲的一個新起點，阿里雲的野心遠遠不止於此。

此次阿里雲在發佈CIPU的同時，提出了**“Back to Basic”**戰略，要重新回到雲計算的本質。

如何理解？

對照着英特爾和微軟聯手的wintel聯盟，蘋果A系列芯片與IOS操作系統的組合，我們可以發現，就像鞋子要合腳一樣，硬件和軟件必須相互結合，才能讓系統性能達到最佳。

阿里雲過去在雲計算的軟件方面已經跑得足夠遠，足夠快。

2009年，阿里雲自研雲技術操作系統飛天團隊寫下第一行代碼，在飛天系統之下，阿里雲此後又陸續構建了網絡虛擬化洛神平台、計算虛擬化神龍平台、存儲虛擬化盤古平台三大核心組件，目前已經擁有了比較完備的軟件基礎設施，如今配上能協調各方能力的CIPU，阿里雲的追求的不再是計算系統性能的再上台階，而是雲計算下一輪技術主導權競爭的主動。

用張建峯的話來説，阿里雲是**“既要做英特爾，也要做IBM”**。

在Back to Basic戰略下，阿里雲實際上形成了兩個平台，一個是向用户提供大數據分析、AI等能力，滿足產業互聯網時代下用户的數字化轉型與創新方面的需求；另一個是阿里雲面向終端用户的“雲釘一體”與低代碼，為用户提供入口與快速開發的能力。

簡而言之，阿里雲要完成既能處理任務，也能處理數據的進化，不但能向用户提供資源，還能向用户提供能力。

過去基於分佈式系統，雲計算行業實際上建立的是一個可彈性售賣的系統，只要有能力做分佈式系統的廠商，都能邁進雲計算的大門，而如今隨着CIPU的誕生，新的計算體系架構下，雲服務的門檻實際上是被抬高了，於阿里雲而言，其競爭力進一步加強，亦是阿里雲在2020年提出的“做深基礎、做厚中台、做強生態、做好服務”戰略中“做深基礎”的延伸。

另外一個維度，如果站在雲計算發展史，亦或是新一輪全球科技競爭的大背景下，CIPU的發佈或許有更深刻的意義。

鄭緯民院士的評述是，“這是一件改變格局的事情，改變了原本由西方技術制定的遊戲規則，讓我國IT產業建立了全球領導力。”

最後總結一句，CIPU或許只是雲計算漫長髮展過程中的一小步，但一定能在中國雲計算發展史中佔據重要位置，同時也極有可能是阿里雲的與友商拉開差距的開始。