云计算的「反内卷」之刃，为什么会是CIPU？

编辑 | 王川

暗流涌动的云计算市场，正在酝酿一场“华山论剑”，这场对决的关键正是炙手可热的新型云数据中心专用处理器。

这场对决，气氛正在变得热烈，前有英伟达让DPU（Data Processing Unit）概念一炮而红，后有英特尔与谷歌合作，祭出IPU（Infrastructure Processing Unit）强势接招。

本周，阿里云带着新发布的CIPU（Cloud infrastructure Processing Units）处理器，以强者的姿态闯入了云计算3.0时代“华山论剑”的武林大会。

实际上，功能上看，CIPU、DPU、IPU、CIPU大抵相仿，都是为新型云数据中心设计的专用处理器。阿里云认为，未来CIPU将替代CPU成为云计算的管控和加速中心。

同一本武功秘籍，却生出了三套武功。这场“论剑”的输赢，绝不止在功夫上见高低。

云计算巨头们真正在争夺的，是下一代云计算标准的定义权，成为新时代的“武林盟主”。

阿里云的加入，让这场武林大会变得更加有趣。

毕竟，中国工程院院士、清华大学郑纬民教授对阿里云最新发布的CIPU也赞赏有佳，他认为，“CIPU完全打破上一代计算架构，是在基础技术上实现了世界领先的云数据中心专用处理器。”

CIPU，将如何打开云计算的新战场？ 

阿里云智能总裁张建锋发布CIPU

CIPU、IPU、DPU对于大部分人而言是新概念，但对于全球领先的云服务提供商们，已然成为了必争之地。

因为，这一全新的处理器已经成为了大型云服务提供商们进入云计算3.0时代的关键。

阿里云智能总裁张建锋认为，过去十多年，云计算技术经历了两个发展阶段：第一阶段是分布式和虚拟化技术替代了大型机，满足了当时企业所需的算力规模；第二阶段出现了资源池化技术，以阿里巴巴为例，通过计算存储分离架构，将计算、存储、网络资源分别池化，突破了规模和稳定性的瓶颈，提供了超大规模的云计算服务。

“随着数据密集型计算场景的普及，用户对低时延、高带宽的需求也越来越高，传统以CPU为中心的计算体系架构无法适应这一趋势。为了解决这一问题，阿里云相关研发团队早在2015年就开始技术攻关，不断深入计算、网络、存储核心技术，深入垂直整合，才演进出以CIPU为中心的全新架构形态，云计算开始进入第三阶段。” 张建锋同时表示。

传统以CPU为中心的云计算架构中，CPU不仅需要承担计算任务，还要负责逻辑控制，随着数据密集型计算越来越多，这种架构会导致计算和网络传输的时延大，并且无法提供高带宽，研发全新的CIPU//IPU/DPU加速计算芯片，才能满足越来越多数据密集型计算需求成为了业界共识，这也成了云计算巨头们的新战场。

中科驭数CEO鄢贵海说：“DPU诞生的背景是带宽与计算性能的增速失调。CPU的性能从5-10年前每年30%的增幅，到三年前大概只有每年不到3%的性能增幅。而网络带宽每年依旧还有35%左右的增长。处理性能和带宽增速的比例从原来的大概1:1，变成了现在的1:10左右。”

大禹智芯CEO李爽指出，“当有10倍以上的差距时，就需要思考新的架构。DPU实际上是架构转移。”

可以看到，无论是传统芯片巨头，还是云服务提供商，还有初创公司，都在近几年涌入了这一赛道。据雷峰网了解，全球头部的云服务提供商都在自研DPU。但阿里云自研的CIPU，优势突出。 

与CPU和GPU这类通用计算芯片有着显著区别，DPU/IPU/CIPU是典型的应用驱动型芯片。既然是应用驱动型芯片，软硬件的融合以及对应用场景的理解就至关重要。

阿里云虚拟化技术负责人蒋林泉说，“CIPU是我们根据业务定义的芯片，向上接入飞天云操作系统，将全球数百万台服务器连成一台超级计算机，向下对数据中心的计算、存储、网络资源快速云化并进行硬件加速。我们自研的CIPU能够更精准解决云操作系统中管理、控制、调度，以及部分核心业务加速的问题。”

CIPU架构示意图 

那CIPU是IPU和DPU的综合体吗？阿里云技术产品负责人蒋江伟认为，“这种说法对，也不对。如果单拿出一个IPU或者DPU，它没有类似飞天这样的操作系统，其实没那么大价值。CIPU天然需要跟云计算操作系统才能产生一个价值。”

多位业界人士也对雷峰网表示，DPU作为应用驱动的芯片，与云计算服务提供商基础架构的融合程度是DPU成功的关键。实际上，不同的云服务提供商底层软硬件架构不同，所以外部芯片设计公司设计的DPU/IPU很难与云服务提供商完美适配，像阿里云这样体量足够大的云服务提供商自研CIPU优势明显。

但相比同样是云服务提供商自研的芯片，比如AWS，阿里云的CIPU又有何独特之处？

蒋林泉认为：“我们都迈入了类似的新阶段，但在不同的市场里，我们看到的风景不太一样。首先，产品的性能上，CIPU无论是计算、网络、存储的性能都远超其它产品，这是因为国内客户对性能和性价比的追求非常极致，也与我们对垂直技术栈的深入有关。另一方面，我们与海外云服务提供商面向的客户也有明显不同，国外有很多成熟的企业用户，而国内有许多中小客户，他们更需要普惠的服务。”

当然，要证明CIPU在实际应用中带来的价值，数据是最为直观的体现。要知道，在拥有CIPU和飞天操作系统的新一代云计算架构体系下，阿里云的计算、网络、存储的性能实现了全面飞跃。

计算层面，CIPU能够快速接入不同类型资源的神龙计算平台，带来算力的“0”损耗，以及硬件级安全的加固隔离。

体现在不同的场景中，主流通用计算场景下，Nginx性能提升了89%，Redis性能提升了68%、MySQL提升了60%。大数据和AI 场景下，AI深度学习场景训练性能提升30%，Spark计算性能提升30%。

CIPU与网络的结合，基础带宽从100G升级至200G，网络时延从22us降低至16us，RDMA协议下更可低至5.5us。

特别值得一提的是，CIPU能够对高带宽物理网络进行硬件加速，通过建设大规模的eRDMA分布式高性能网络，让一般只有在超算里才能使用的“贵族化”技术RDMA在阿里云中普惠化。

CIPU与存储的结合，对存算分离架构的块存储接入进行硬件加速，云盘存储IOPS最高可达300万，长尾时延降低50%，全面超越市面上所有云产品，云端能提供比本地更安全可靠且高性能的存储能力。

CIPU带来的云计算核心三要素计算、存储、网络性能的全面提升，不仅会对云、对数据中心内部产生影响，也会改变传统计算机终端、以及软件应用分发的形态。同时也意味着，云计算正在进入下一个时代。

阿里云认为，新一代的云计算要从数据中心的内部做体系化创新，从以往的以CPU为中心的体系架构，进入以CIPU为中心的体系架构。

云计算体系架构的变化，也将引发下一代云计算标准的定义权之争。过去的经验告诉我们，只有业界的佼佼者才能拥有定义标准的权利。

“今天我们可以清晰得看到，阿里云做到了软硬件完美结合，成为‘飞天+CIPU’支撑的云计算技术体系”，张建锋说，“阿里云核心技术一直走在世界前列，这个新型体系是技术长征路上的新的里程碑，这个新型的技术体系正在定义下一代云计算架构。”

阿里云有这样的底气，关键在于过去13年核心技术的自研，构建出了自研芯片、服务器、计算、存储、网络等软硬一体的新型计算体系架构。2003年图灵奖得主Alan Kay曾说过，只要你是真正认真对待软件的人，就应该自己做硬件，才能够获得差异化的体验。

操作系统和软件是离最终用户最近的产品，只有对它有深刻的认知，才能提供有差异化和有竞争力的产品。

阿里云正是选择了这样的自研之路，首先自研了中国唯一的云操作系统——飞天，将遍布全球的上百万台服务器连接成一台超级计算机，单集群可达10万台规模，千亿级文件数，EB级别存储空间。

有了云操作系统飞天，想要进一步提升就需要由上而下，从系统到软件再到硬件掌握核心技术。这又回到了计算、存储和网络三大要素。

在计算层，为了解决服务器长久以来的虚拟化性能损耗的问题，阿里云自主研发了神龙架构。在存储层，阿里自研的分布式存储系统盘古，采用了分布式系统先进的容错架构和柔性平台设计，大幅提高了存储系统的可靠性和安全性。网络层，阿里云自研的络神韵网络支撑起百万级的用户业务部署，让更多能够人体验到云计算带来的高效便捷服务。

阿里云还通过自研数据库PolarDB，进一步提升可用性、并发处理、弹性能力，能够高效应对“双11”般的流量洪峰。

在此基础上，阿里云去年发布了自研的磐久服务器和龙蜥操作系统，磐久服务器采用了最新型的模块化设计，带来了服务器交付效率提升50%。龙蜥操作系统性能大幅提升的同时，支持x86、ARM、龙芯(LoongArch)等多种芯片架构和计算场景，也让阿里云成为全球支持CPU种类最多的云厂商。

去年阿里云发布的倚天710 CPU，由于是针对云计算设计的产品，更是能够带来业界领先的极致性能。今年发布的CIPU，是阿里云自然而然的选择，更是认真对待软件走向硬件自研的正确路径。

过去多年的自研，已经让阿里云站在了云计算领域的山峰。最新发布的自研产品CIPU，让阿里云拥有了承接上层飞天操作系统和底层计算、网络、存储的最强连接，再一次打破数据中心瓶颈，带领数据中心从以CPU为中心转向以CIPU为中心，推动云计算向3.0时代迈进。

在云计算的新阶段，阿里云将拥有定义下一代云计算标准的实力，有机会站上全球云计算领域之巅。