前幾天我看到一篇文章，標(biāo)題叫 摩爾定律已死，芯片路在何方？，大意是摩爾定律或許真的已經(jīng)走到了盡頭。這類觀點(diǎn)其實(shí)從芯片進(jìn)入 7nm 之后就不絕于耳，當(dāng)全世界的 IT 從業(yè)者都在擔(dān)心摩爾定律終結(jié)，算力缺少增長(zhǎng)空間的時(shí)候，云計(jì)算出現(xiàn)在了大家眼前。
01
進(jìn)擊的云計(jì)算
2019 年，全球云計(jì)算市場(chǎng)總額突破 1000 億美元大關(guān)，正式進(jìn)入千億時(shí)代。國(guó)外的亞馬遜、微軟，中國(guó)的阿里云，都在非常大的體量上保持高速的增長(zhǎng)。可以遇見，未來云計(jì)算市場(chǎng)仍然有非常大的增長(zhǎng)空間，摩爾定律還沒終結(jié)，但是云計(jì)算時(shí)代的先到來了。
云計(jì)算的底層其實(shí)是虛擬化技術(shù)，這最早在 1974 年的一篇論文中被提出?？梢哉f，虛擬化技術(shù)是云計(jì)算的核心思想，但是虛擬化技術(shù)同樣也是很多人不看好云計(jì)算的原因。歸根結(jié)底，虛擬化的開銷太大了。我們平時(shí)的電腦都是有處理器、內(nèi)存、硬盤等資源。云計(jì)算平臺(tái)通過虛擬化技術(shù)，把處理器、內(nèi)存、磁盤等資源進(jìn)行池化，從而提升資源的利用率。比如我們購(gòu)買阿里云的 ECS 產(chǎn)品，一個(gè) 1 核心的實(shí)例，我們并不是真正獲得了一個(gè)處理器核心，而是一個(gè)虛擬的處理器核心。這個(gè)虛擬的處理器核心是虛擬化以后的處理器。雖然虛擬化有各種各樣的好處，但是虛擬化的開銷如果太大，這一切可能得不償失。
1997 年，一位斯坦福教授創(chuàng)立了著名的 VMWare 公司，通過一系列先進(jìn)的虛擬化技術(shù)，把虛擬化從理論轉(zhuǎn)入到了現(xiàn)實(shí)。但是用過虛擬機(jī)的很多同學(xué)可能都知道，虛擬機(jī)實(shí)在是太卡了。而卡頓背后的原因，就是因?yàn)樘摂M機(jī)底層的虛擬化技術(shù)消耗。舉個(gè)例子，2.5GHz 主頻的處理器虛擬化之后可能只相當(dāng)于 1GHz 的主頻。除此之外，多個(gè)用戶在共享資源的時(shí)候，如何保證安全性、公平性，也是云計(jì)算平臺(tái)必須要考慮的問題。
02
神龍問世
而對(duì)于這些問題阿里云給出的答案，就是自研神龍架構(gòu)，專門為云計(jì)算推出的、軟硬件一體的虛擬化方案。在徹底解決虛擬化損耗的前提之下，實(shí)現(xiàn)了虛擬機(jī)的彈性體驗(yàn)。
在芯片的發(fā)展史上，出現(xiàn)過很多路線之爭(zhēng)。從 CISC 架構(gòu)和 RISC 架構(gòu)之爭(zhēng)，再到 IA64、AMD64 之爭(zhēng)，還有多核與高頻之爭(zhēng)。每一次硬件演進(jìn)的路線，往往都是由硬件本身出發(fā)，最后再回到硬件中去，核心思想還是硬件本身的性能。但是隨著摩爾定律逐漸終結(jié)，芯片性能發(fā)展已經(jīng)無法滿足大家的需求，同時(shí)上層軟件越來越多元。云計(jì)算開始接過摩爾定律的接力棒，繼續(xù)為大家提供算力。但是傳統(tǒng)基于軟件優(yōu)化的虛擬化技術(shù)，其虛擬化開銷太大，難以延續(xù)摩爾定律。而神龍的出現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了上層應(yīng)用對(duì)下層硬件的主導(dǎo)，通過軟硬件一體化的虛擬技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了硬件性能和功能的演進(jìn)。這可以說是一個(gè)劃時(shí)代技術(shù)，甚至可以說，未來不再是軟件圍繞著芯片轉(zhuǎn)，而是芯片要圍繞著云計(jì)算轉(zhuǎn)，摩爾定律的接力棒放心交給了云計(jì)算。
神龍的原理就是通過 FPGA、ASIC 等硬件卸載，把虛擬化過程中很多消耗比較高的算法進(jìn)行專用硬件加速。這樣的話，CPU 資源就可以專心做計(jì)算，無需關(guān)注虛擬化開銷，從而實(shí)現(xiàn)物理機(jī)的高性能和云計(jì)算的高彈性，實(shí)現(xiàn)幾乎可以忽略的虛擬化開銷。除此之外，在資源隔離、數(shù)據(jù)安全等方面，神龍架構(gòu)的可靠性都遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的虛擬化方案。和十年前相比，阿里云的 ECS 網(wǎng)絡(luò)性能提升了 500 倍，存儲(chǔ)性能提升了 2000 倍。神龍架構(gòu)延續(xù)了摩爾定律，并且在摩爾定律的基礎(chǔ)之上，進(jìn)一步挑戰(zhàn)了算力的上限。
03
正在變 硬 的云計(jì)算
阿里云的技術(shù)創(chuàng)新，帶來的不僅僅是性能的提升、成本的降低，更重要的是重構(gòu)了整個(gè)行業(yè)的生態(tài)，為未來的軟硬件的演進(jìn)提供了一個(gè)新的思路。未來軟件和硬件不再是分離的兩個(gè)模塊，而是緊密結(jié)合、交替演進(jìn)，這是一個(gè)劃時(shí)代的進(jìn)步。過去，芯片、操作系統(tǒng)、上層應(yīng)用是由不同的廠商提供的，大家會(huì)設(shè)定一定的標(biāo)準(zhǔn)接口來實(shí)現(xiàn)不同層面的兼容性。這樣做一個(gè)壞處，是很難實(shí)現(xiàn)跨層次的系統(tǒng)優(yōu)化。有時(shí)候軟件搞不定的優(yōu)化，也不得不用軟件來解決，因?yàn)檐浖_發(fā)者無法左右硬件開發(fā)者的技術(shù)路線。而阿里云的思路是，打通軟件和硬件的隔閡，軟件搞不定的就讓硬件去解決，硬件搞不定的就交給軟件，一下子擴(kuò)展了無數(shù)的可能性。阿里云去年的雙十一靠著神龍架構(gòu)，支撐了 100% 的雙十一核心系統(tǒng)，說明這種技術(shù)演進(jìn)路線，是有著非常大的潛力和上限的。
舉個(gè)例子，蘋果的成功，和蘋果公司對(duì)硬件的強(qiáng)大掌控能力，以及軟硬件協(xié)同優(yōu)化的能力離不開關(guān)系。在通用計(jì)算芯片行業(yè)，不同的廠商在芯片選型的時(shí)候，選擇空間并不多，少數(shù)幾家芯片廠商壟斷了大多數(shù)的市場(chǎng)。因此，上層應(yīng)用廠商只能向硬件廠商妥協(xié)。而蘋果作為一個(gè)市場(chǎng)占有率巨大的消費(fèi)類電子企業(yè)，對(duì)硬件有非常強(qiáng)的掌握能力。一方面，蘋果在 Intel、NVIDIA、高通等公司面前是非常有話語權(quán)的，因?yàn)闆]有人原意放棄蘋果的訂單。另一方面，蘋果自身也具備一定的芯片研發(fā)能力，甚至可以自己做很多定制優(yōu)化。因此才有了蘋果產(chǎn)品的成功。而阿里的神龍，可以說是蘋果式成功的一個(gè)新典范。
一方面，神龍的成功說明阿里已經(jīng)具備了一定芯片研發(fā)的基礎(chǔ)和落地能力，為未來設(shè)計(jì)更多樣的芯片帶來了可能。另一方面，由于阿里云掌握了服務(wù)器的硬件設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，那么服務(wù)器如何選芯片、支持哪些芯片，也掌握了話語權(quán)。過去一些科技企業(yè)做出了芯片但是因?yàn)闊o法落地而不得不放棄的情況，能得到很大的緩解。可以預(yù)見，神龍未來能夠在異構(gòu)計(jì)算、NPU、可重構(gòu)計(jì)算等領(lǐng)域發(fā)揮巨大的價(jià)值，解決芯片做出來但是無永無之地的問題。云計(jì)算的成功，讓我們可以看到未來云計(jì)算不僅會(huì)顛覆軟件領(lǐng)域，還會(huì)對(duì)芯片行業(yè)產(chǎn)生巨大的影響。
下一個(gè)十年，我很期待看到云計(jì)算會(huì)如何重構(gòu)整個(gè)硬件生態(tài)。
重慶分公司
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