阿里云蒋江伟:什么是云原生芯片?

本文涉及的产品
云原生大数据计算服务MaxCompute,500CU*H 100GB 3个月
简介: 阿里云蒋江伟:什么是云原生芯片?



蒋江伟

阿里巴巴云原生技术委员会负责人

阿里云高级研究员


最近经常有人问我,在云原生领域开源软件大行其道的今天,云厂商能不能在系统层做一些突破,以深度挖掘技术红利,为客户提供最大化的价值。


我曾在《什么是真正的云原生?》一文中,特别提到:“云原生芯片正呈现一些共有的特性:主频不需要特别高、功耗要特别低、独立运行的核、多核架构能更好地支持服务网格的应用、有成熟的软件生态等等”。


今天,我将尝试从云计算基础设施建设的角度,以应用和需求为出发点,展开讲讲通用计算领域的云原生芯片。云原生芯片因云而生,具有高算力性价比,相对于昂贵的传统服务器芯片是更优选择。




产业需求变革,算力迎来高需求


让我们先回顾云计算产业的需求变化,因为只有业务的变革和挑战才会产生增量,产生机会。


现在经历的产业革命是从移动互联网时代,过渡到人工智能时代。有两个变革值得关注:


第一,从Web向音视频的变革。

在视频为王的今天,企业纷纷推出高质量的内容,如短视频、直播、AI内容生成等,画质越来越高,不断提升用户体验,以此吸引和留住用户。不同于过去PGC时代,对于每天千万级别的UGC视频内容发布平台,每天要将数千万条直播/短视频为代表的UGC内容,发布到互联网,需要数十万台服务器来满足业务需求,需要海量CPU进行视频编解码,相对过去有几个数量级的算力需求


第二,从大数据应用向AI智能决策的变革。

过去的报表时代,企业运营以大数据分析为主,大数据应用服务器部署一度到30%以上,需要的是海量数据处理能力。但今天生成式AI崛起,让更多运营团队看到了智能决策的潜力。数字化运营依赖的工具,也从大数据应用逐步转向大模型,再叠加企业膨胀的数据,对算力提出了更高的要求



业务变革催生技术变革


基于睿频和超线程的CPU架构很好地满足了过去Web场景需求,但视频、大数据、AI时代以计算密集型业务为主,CPU负载往往可以达到80%以上。


传统CPU超线程在高负载情况下,共享ALU、Cache资源,更容易产生争抢排队,吞吐量无法线性提升;同时由于功耗限制,高负载情况下睿频也很难发挥作用


首先,应用场景中视频和大数据负载越来越重,需要独立CPU核,需要的算力也更强,以实现算力换体验,如高清视频;以算力换空间,如降低视频/大数据的存储量和带宽;


其次,云计算与过去数据中心需求也不相同,往往多个租户同时运行在一台服务器的多个虚拟机上,还有多种业务运行在不同容器环境,传统超线程架构很容易产生资源争抢、多线程数据安全问题;


最后,随着IT规模扩大、重算力应用增加,数据中心服务器的功耗和硬件成本攀升。芯片每千瓦功耗带来上万美金的IDC成本,同时服务器芯片的成本也在逐代上涨,服务器需要更低功耗、更高性能、更高算力密度的算力架构


传统技术已经无法满足新型业务的需求,这也为芯片领域的技术创新提供了更多机遇和空间。



云原生芯片因云而生


基于业务变革和技术演进,让我们来总结云原生芯片特点:


第一,支持重算力——高密物理核,数据处理性能更高。相对超线程技术,物理核更能支撑重载应用,避免资源争抢导致性能颠簸;云计算的多租户、离在线混部模式下,减少核间相互干扰;以容器为核心的云原生应用,高密物理核心提供更大调度资源池实现水平扩展;


第二,突破内存墙——大容量Cache,让计算更多时间在Cache中运行,降低访存时间。Cache时延和带宽是内存性能的数十倍,有效缓解数据读取和写入排队,减少时延,提升端到端性能;


第三,提升CPU负载水位当今超线程架构下的CPU,典型负载健康水位30%,安全阈值要限制在50%,超过这个水位,业务时延大幅度增长,吞吐量也无法线性提升。云原生芯片工作负载可以更高,水位浪费可以大幅度减少


第四,减少数据中心算力损耗。谷歌公开的内部统计数据表明,有27%的CPU负载消耗在了数据压缩、Hash、RPC等大量非业务型开销上;云原生架构要能在这些方面进行加速,比如用eRDMA加速RPC、用加速指令加速Zip等;


第五,降低碳排放。传统CPU架构,为兼容历史指令集和老特性,导致包袱重,浪费芯片面积。从物联网和移动市场迭代演进出来的ARM,近几年进入数据中心,凭借低功耗和高密度优点实现节能减碳;


第六,软硬件协同。传统 IT 技术栈遵循的是“计算机科学的任何问题都可以通过增加一个中间层来解决”的理念,产生了逐层抽象、分层解耦的IT架构。有别于传统的计算范式,云计算平台提供了从CPU-->虚拟化-->操作系统-->编译器-->应用的新范式,例如基于阿里云自研的倚天芯片,结合神龙虚拟化技术和龙蜥操作系统和Dragonwell/ACC编译器,最终在Flink流式计算、RDS数据库等应用中实现比传统架构20-50%性能提升。通过云原生软件贯穿前面五项云原生芯片优点,跨层级协同设计与优化,充分释放硬件算力,实现应用加速



云原生芯片的价值


通过解决AI时代用户的痛点,云原生芯片会为云计算带来一系列价值。


首先是节约成本。在视频场景中采用云原生芯片实现用算力换空间,高级算法大幅节约带宽。在大数据场景中,通过云原生芯片的方案,云原生芯片更高吞吐量,更高压缩率减少服务器数量和存储容量;以阿里云ECS为例,采用倚天云原生芯片,可实现相同成本下升级到H265编码,降低30%带宽;



其次是高性能。搭载云原生芯片的云服务器,在视频处理、大数据处理场景下可实现30%以上性能提升,在传统场景如Java、数据库,会带来20-30%性能提升;同样以倚天ECS为例,大数据SQL查询吞吐量提高30%;


再次是业务创新。云原生芯片实现更高码率、帧率,分辨率,体验更好,基于云原生芯片,可以实现大数据更实时的数据分析,减少排队时间;


最后,企业ESG。通过低功耗的云原生服务器,可以大幅度降低企业IT碳排放。



面向未


自研云原生芯片正在成为主要云厂商的选择,比如AWS的Graviton、Azure的Cobalt、阿里云的倚天,设计思路都以高性能、低功耗为原则,面向云原生场景更具成本和性能优势。


我们认为,云计算技术的突破,要面向未来。其形态需要超越传统IT体系,以构建大规模、高性能、高密度、低功耗、低成本的新型基础设施为核心目标。


作为云计算的核心部件,云原生芯片要放下历史包袱,进行跨越式设计,适应算力新范式,成为云计算迈向下一个AI时代的核心驱动力


/ END /


相关阅读

Related reading


相关实践学习
基于MaxCompute的热门话题分析
Apsara Clouder大数据专项技能认证配套课程:基于MaxCompute的热门话题分析
目录
相关文章
|
4月前
|
Kubernetes Cloud Native 安全
云原生机密计算新范式 PeerPods技术方案在阿里云上的落地和实践
PeerPods 技术价值已在阿里云实际场景中深度落地。
|
2月前
|
消息中间件 人工智能 监控
【云故事探索 | NO.15】:阿里云云原生加速鸣鸣很忙数字化
【云故事探索 | NO.15】:阿里云云原生加速鸣鸣很忙数字化
|
3月前
|
消息中间件 人工智能 监控
【云故事探索】NO.15:阿里云云原生加速鸣鸣很忙数字化
鸣鸣很忙集团作为中国最大休闲食品饮料连锁零售商,通过数字化与云原生技术实现快速扩张,4年完成其他企业10年的数字化进程。其采用阿里云全栈云原生方案,实现弹性扩容、智能补货、模块化开店等创新实践,支撑日均超430万交易数据稳定运行。未来将深化AI应用,推动供应链智能化与业务全面升级。
|
4月前
|
Cloud Native 关系型数据库 分布式数据库
客户说|知乎基于阿里云PolarDB,实现最大数据库集群云原生升级
近日,知乎最大的风控业务数据库集群,基于阿里云瑶池数据库完成了云原生技术架构的升级。此次升级不仅显著提升了系统的高可用性和性能上限,还大幅降低了底层资源成本。
|
5月前
|
运维 Cloud Native 应用服务中间件
阿里云微服务引擎 MSE 及 API 网关 2025 年 4 月产品动态
阿里云微服务引擎 MSE 面向业界主流开源微服务项目, 提供注册配置中心和分布式协调(原生支持 Nacos/ZooKeeper/Eureka )、云原生网关(原生支持Higress/Nginx/Envoy,遵循Ingress标准)、微服务治理(原生支持 Spring Cloud/Dubbo/Sentinel,遵循 OpenSergo 服务治理规范)能力。API 网关 (API Gateway),提供 APl 托管服务,覆盖设计、开发、测试、发布、售卖、运维监测、安全管控、下线等 API 生命周期阶段。帮助您快速构建以 API 为核心的系统架构.满足新技术引入、系统集成、业务中台等诸多场景需要
阿里云微服务引擎 MSE 及 API 网关 2025 年 4 月产品动态
|
6月前
|
人工智能 运维 监控
阿里云携手神州灵云打造云内网络性能监测标杆 斩获中国信通院高质量数字化转型十大案例——金保信“云内网络可观测”方案树立云原生运维新范式
2025年,金保信社保卡有限公司联合阿里云与神州灵云申报的《云内网络性能可观测解决方案》入选高质量数字化转型典型案例。该方案基于阿里云飞天企业版,融合云原生引流技术和流量“染色”专利,解决云内运维难题,实现主动预警和精准观测,将故障排查时间从数小时缩短至15分钟,助力企业降本增效,形成可跨行业复制的数字化转型方法论。
260 6
|
6月前
|
Cloud Native Serverless 流计算
云原生时代的应用架构演进:从微服务到 Serverless 的阿里云实践
云原生技术正重塑企业数字化转型路径。阿里云作为亚太领先云服务商,提供完整云原生产品矩阵:容器服务ACK优化启动速度与镜像分发效率;MSE微服务引擎保障高可用性;ASM服务网格降低资源消耗;函数计算FC突破冷启动瓶颈;SAE重新定义PaaS边界;PolarDB数据库实现存储计算分离;DataWorks简化数据湖构建;Flink实时计算助力风控系统。这些技术已在多行业落地,推动效率提升与商业模式创新,助力企业在数字化浪潮中占据先机。
346 12
|
6月前
|
运维 Cloud Native 测试技术
极氪汽车云原生架构落地实践
随着极氪数字业务的飞速发展,背后的 IT 技术也在不断更新迭代。极氪极为重视客户对服务的体验,并将系统稳定性、业务功能的迭代效率、问题的快速定位和解决视为构建核心竞争力的基石。
|
10月前
|
运维 Cloud Native 持续交付
深入理解云原生架构及其在现代企业中的应用
随着数字化转型的浪潮席卷全球,企业正面临着前所未有的挑战与机遇。云计算技术的迅猛发展,特别是云原生架构的兴起,正在重塑企业的IT基础设施和软件开发模式。本文将深入探讨云原生的核心概念、关键技术以及如何在企业中实施云原生策略,以实现更高效的资源利用和更快的市场响应速度。通过分析云原生架构的优势和面临的挑战,我们将揭示它如何助力企业在激烈的市场竞争中保持领先地位。
219 13
|
5月前
|
人工智能 Cloud Native 容灾
深圳农商银行三代核心系统全面投产 以云原生架构筑牢数字化转型基石
深圳农商银行完成第三代核心系统全面上云,日均交易超3000万笔,峰值处理效率提升2倍以上。扎根深圳70余年,与阿里云共建“两地三中心”分布式云平台,实现高可用体系及全栈护航。此次云原生转型为行业提供可复制样本,未来将深化云计算与AI合作,推动普惠金融服务升级。
381 17

热门文章

最新文章