一文看懂倚天云实例｜科普漫画

云布道师

2022 云栖大会上，阿里巴巴宣布自研 CPU 倚天 710 已大规模应用。

编解码场景实现了 80% 的性价比提升，数据库场景、AI 推理场景、大数据场景也都分别有着 30%、70%、50% 的有效性价比提升。

天猫双 11 核心交易系统平滑迁移至倚天 710 云实例，算力性价比提升 30%；汇量科技广告推理业务使用倚天 710 云实例，性能和网络带宽双双提升，性价比提升 40% 以上。

今天就来说说，这些蹭蹭蹭的性价比提升，阿里云 ECS 倚天实例是怎么实现的呢？

 第一个秘密武器是平头哥自研的倚天芯片本身。

倚天 710 芯片采用无超线程的设计，让计算性能更高。

无超线程设计，是不是有点懵？我们先来了解一下计算机的“大脑”CPU 芯片平时是怎么工作的。CPU 里面有两个比较重要的分工：

计算，主要 CPU 核里面的执行单元负责，数量越多往往算得越快，主频则是影响计算速度，越高算得越快；

缓存，则是暂时存数据的歇脚点，比如说你要算 A+B=？，就需要先把 A 和 B 暂时存着，等到算的时候才用上。

后来，技术人员发现，大部分情况，一个应用都用不完一整个物理核，导致 CPU 有很大一分部分是“闲置”的。

于是，就有厂商设计了超线程概念，也就是把一份物理核变成 2 个 vCPU（虚拟CPU），就可以“同时”运行两个应用进程。传统架构的 CPU 就是这样。

这两个 vCPU，因为是在共用一个物理核和缓存，就会导致来自不同 vCPU 的计算指令要排队被“计算”，同样的缓存里面等待的时候也是一样的。

这样导致的坏处是，因为相互争抢和影响，所以 vCPU 性能波动较为严重，单个进程也因为要排队，计算速度变慢。

无超线程的设计意味着 ECS 倚天实例采用的是独享物理核心方式，这可以让算力密集的计算指令不必排队、不必争抢，计算速度更快。

 倚天芯片的 ARM 架构与生产工艺让功耗更小，运算速度更快、更稳定。

倚天处理器采用的是 ARM 架构，采用更精简的指令集，本来功耗就比传统架构低，加上先进制程工艺，倚天 710 的功耗是主流架构的 1/6，优势十分明显。

一般来说芯片制程越小，功耗越小，性能越高。

生产制程指的是芯片表面晶体管的尺寸，宽度越小电流通过时的损耗越小，功耗越小；更小尺寸也意味着在同等面积中可以塞入更多的晶体管，而作为运算芯片的基本组成部分，更多的晶体管数量显然能够提供更好的性能。

加更多的晶体管，要怎么加也是很有学问的。一般来说架构越新性能越高、能力也更丰富。倚天芯片采用的是最新的 ARM v9 架构，比之前提供了更多执行单元，也增加安全性、机器学习等新能力。

除了算得快，倚天还功耗低，意味着成本低。功耗大不仅意味着成本，可能还会影响计算性能的平稳。传统 CPU 架构功耗大，导致计算负载过重时温度上升，为了避免高温造成的功能失效，会主动降低主频，进而影响了性能。倚天就没有任何降频问题。

 倚天云服务器性价比高的第二个秘密武器，就是阿里云的数据中心处理器——CIPU。

CIPU 开创了不同的硬件架构，让服务器以 CIPU 为中心。

CIPU 连接 2 颗或者更多倚天的芯片，让多个芯片共享一台服务器，这样降低了成本，使得倚天实例更有竞争力。

同时，各个倚天芯片在各自主板上，一旦某个零件出问题，不会影响同一个机器上的另一张芯片，会让产品更为稳定。这样的设计叫多单路的硬件机型设计。

双路设计，单个 CPU 损坏将波及同一主板的 CPU。

依靠 CIPU 实现双单路设计，低成本+高可用

最后，CIPU 将虚拟化与 IO 转发等数据面卸载到专用硬件上进行加速，消除了原来虚拟化损耗与性能争抢，并大幅加速了 IO，也会使得整体性能更高；VPC 环境下支持弹性 RDMA 加速能力，相比 TCP 时延降低 70% 以上。

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