取代CPU！阿里云重磅发布杀手锏CIPU，“下一代云计算我要我说了算”

阿里云今年最重要策略是“B2B”，也就是“Back to Basic”，回到云计算的本质，坚持在技术的长征路上，不断取得新的突破。同时，阿里云正式发布自主研发的云基础设施处理器CIPU，将在未来取代CPU成为新一代云计算的管控和加速中心。

6月13日，阿里云硬件研发又有了最新进展。在2022阿里云峰会上，阿里云正式发布了其自主研发的云基础设施处理器CIPU（Cloud infrastructure Procrssing Units），作为一款为新型云数据中心设计的专用处理器，它将在未来取代CPU成为新一代云计算的管控和加速中心。

会上，阿里云智能总裁张建锋表示，阿里云今年最重要策略是“B2B”，也就是“Back to Basic”，回到云计算的本质，坚持在技术的长征路上，不断取得新的突破。同时，他认为云计算进入了一个关键的突破期，“如果我们定义好下一代技术，中国云计算就有超车机会。”

CIPU引领云计算技术进入新阶段

5月26日，阿里发布2022财年业绩报表，云业务同比增长23%，全年收入在抵销跨分部交易前后分别达到1001.8亿元和745.67亿元，并创下了11.46亿元的盈利数据。这是阿里云成立13年以来实现的首次年度盈利，也是阿里云新的历史性时刻。

遥想当年，从无人看好的业务，到如今一跃成为中国云计算版图上最耀眼的那颗星，阿里云经历了13年的隐忍和克制，摸着石头过河，以飞天云操作系统为核心，自研了芯片、服务器、计算、存储、网络、安全等软硬一体的新型计算体系架构。如今，经过多年的沉淀和积累，阿里云终于有了勇气，去争夺云计算下一个阶段的定义权。

张建锋认为，在过去的十多年间，云计算已经经历了两个发展阶段，从分布式到资源池化，产生了非常多的创新。其中，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，把计算和存储资源分离，再规模化编排和调度，提供了超大规模的计算和存储资源池。

这两个阶段的演进推动云计算发展，但它们都是通过软件定义的方法，基于传统的以CPU为中心的体系架构去做优化，已经触及瓶颈。随着云计算规模的不断膨胀，大数据应用场景的逐渐增多，云计算整体也面临了多重挑战：

首先，计算和网络传输时延大。随着体系结构越来越分布，一个大型的应用会分散在多个子系统去部署，这些系统之间就需要高速地去互联；其次，随着大数据应用的不断增长，IDC内部的东西向流量越来越大，数据密集型计算也就越来越多；再者，以阿里云为例，其在全球四大洲的27个国家和地区、84个可用区、2800个网络节点，运营着上百万台服务，服务着400多万客户，系统规模越来越大、越来越复杂，也造成了超大规模基础设施的复杂管理问题。

因此张建锋表示，新一代的云计算要从数据中心的内部做体系化创新，打破以往的以CPU为中心的体系架构，进入以CIPU为中心的体系架构。而CIPU不仅能在以软件灵活定义整个基础设施，还能通过硬件加速实现性能大幅提升。

实际上，也并非只有阿里云在此赛道上追逐，比如英伟达在2020年10月发布的DPU（Data Processing Units），侧重于解决数据迁移带宽的问题，能够从CPU上卸载关键的网络、存储和安全任务，降低CPU的开销，一经面世便引发了业界的广泛热议。

随后英特尔也推出了IPU（Infrastructure Processing Units）的概念，强调虚拟化云化能力，通过网络虚拟化、存储虚拟化、网络存储管理以及安全等功能，加速网络基础设施，释放CPU来提高应用程序性能。可见无论英伟达还是英特尔，都是想要通过软件定义和硬件加速的方式，替代CPU成为数据中心的核心硬件。

比CPU多个I的CIPU到底是什么？

CIPU和CPU表面虽然只是一个“I”的差别，实际上却是两个时代的差距。CIPU作为一颗云端专用处理器，主要用于连接服务器内硬件和云上虚拟化资源。底层基础设施通过插入CIPU，能够托管在飞天云操作系统中，进而形成云上的统一虚拟资源池，为客户提供云上算力。

根据阿里云表述，CIPU向下接入物理的计算、存储、网络资源，快速云化并进行硬件加速；向上接入飞天云操作系统，管控阿里云全球上百万台服务器，让算力虚拟化损耗降到0，并通过规模化应用RDMA网络技术，让访问云端比访问本地硬盘更快。从性能上看，实现了计算、存储和网络三类资源的极大提升：

• CIPU与计算结合：快速接入不同类型资源的服务器，带来算力的“0”损耗，以及硬件级安全的加固隔离；

• CIPU与存储结合：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%；

• CIPU与网络结合：可对高带宽物理网络进行硬件加速，构建大规模弹性RDMA高性能网络，时延最低可达5us。

更值得一提的是，CIPU作为一颗专门为飞天系统设计的处理器，对于阿里云从最底层的数据中心核心部件到最上层云原生软件，建立完整的自研技术体系有着重大裨益。同时，借由“飞天 CIPU”的新一代完整的软硬件云计算架构体系，也使其相比英特尔、英伟达等纯硬件厂商更容易展现其优势。

根据阿里云官方数据，在通用计算、大数据、人工智能等核心场景的计算测试中，该体系展现了优越的性能。具体为：

• 在通用分布式计算领域，Redis性能提升了68%、MySQL提升了60%，Nginx提升了30%；

• 高吞吐类的互联网业务上云之后，比自建物理机的集群吞吐量提升了30%，业务高峰期延迟下降了90%；

• 在大数据和AI等计算与数据双密集场景下，相比传统的TCP网络，弹性RDMA高性能网络的吞吐能力提升30%以上；

• 云原生方面，容器启动速度快了350%，在Serverless 场景下6秒可拉起3000个弹性容器实例。

阿里云在实践创造中走向前列

张建锋称，阿里云核心技术一直走在世界的前列，这个新兴体系是技术长征路上的新里程碑，这个新型的技术体系正在定义下一代云计算架构。但我们知道，经历了13年的淬炼，这不是一朝一夕的苦劳，而是不断试炼和尝试。

就像此次发布的CIPU，并非阿里云一时的产物。早在2014年，阿里云就开始对各种智能网卡进行了尝试，最终它在2017年发布的神龙卡上显示出了雏形。

从功能上来看，神龙卡类似于AWS发布的一款名为Nitro的平台，主要用于消除计算虚拟化消耗。经过好几轮迭代之后神龙卡逐渐加入了编排调度、硬件加速等更多能力，最终为CIPU的诞生定下了基调。如今，CIPU已经在阿里云内部有了较大规模的应用和抗压测试，为双十一、阿里集团业务等内部客户和最新实例提供了支持。

除此之外，在芯片层面，阿里云是全球支持CPU种类最多的云厂商，基于“一云多芯”战略对X86、ARM、RISC-V等多种架构进行适配，形成标准形态的算力输出。

去年，阿里云还针对云计算大规模、高并发特性，推出自研CPU芯片倚天710。目前，该处理器已在阿里云数据中心内部规模化部署，并顺利支撑2021年双11等多个核心业务。今年4月，基于倚天710的公共云 ECS实例也已上线邀测。

在网络层面，阿里云建设了全球最大规模的RDMA分布式高性能网络，CIPU对高带宽物理网络进行硬件加速，实现RDMA技术的普惠化；在存储层面，CIPU对存算分离架构的块存储进行加速，让云端存储比本地存储更快，并拥有极大规模的资源池；在计算层面，通过CIPU把虚拟化开销降到0，并提供硬件安全隔离功能。

未来或许真的会如张建锋所言，“云计算越来越接近进入下一个时代——全新的架构定义，全新的软件界面，硬件加速。我们错过了PC时代，但云这个时代大家起步是一样的。现在是重新定义云的窗口期，如果我们定义好了，中国就可以在下一个技术时代有自己的一席之地。”

参考资料：

1.《阿里云张建锋：Back to Basic，定义下一代的云》，阿里云

2.《阿里云首发CIPU处理器，这次要抢CPU的C位，为OS反向自研》，量子位

3.《刚刚，阿里云亮出杀手锏CIPU，云操作系统的最强搭档》，智东西