大数据&云计算|阿里云神龙Ⅲ：极限性能的探索之路 |探索|性能|

把时钟向回拨过半年， 2019年的双11购物狂节，似乎和每年的双11没有什么不同，依然是刷新着日订单世界纪录，尽管54.4万笔/秒的订单量，已经是2009年第一次双11的1360倍，但这一切放在阿里巴巴身上，就感觉是那么的理所应当。
其实，这个没有硝烟的战场背后，却有着不同寻常的故事，阿里巴巴早已悄悄将数以十万计的服务器迁移到了公有云上，做到了核心系统100%跑在阿里云公共云上。而核心电商业务应用大规模部署在自研的神龙裸金属服务器上，这亦是“神龙”首次经受真正意义上的大规模实战考验。
我们都知道，神龙云服务器的诞生是为了获得超越物理机的性能，并兼有有虚拟机的体验。换言之，神龙解决虚拟化损耗的初衷，就是为了获得极致性能而来的。
所以从2017年到2020年，三代神龙服务器的架构迭代，本质是就是对服务器性能极限的一次“冲刺” 。

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7月15日，阿里云宣布推出第三代神龙云服务器，与上一代相比，第三代神龙云服务器的综合性能提升高达160% ，比目前全球最顶级云服务器还要快30%以上，整体算力全球最强。
弹性的代价，虚拟化之殇
从2006年，亚马逊正式发布AWS算起，公有云行业已经足足走过了14年。云计算从理念被接受，到公有云形成互联网的技术洪流，最近几年才到了企业客户上云的时代。我们知道，企业客户本身通常有传统IT的基础，它们对云的思考维度更多，思维也更缜密。
早期的公有云，较为粗放的通过虚拟机来分配计算力，但虚拟机的计算能力、平稳性、弹性由下沉的虚拟化软件，而不是虚拟机来完成的。所以，必然会导致资源争抢、算力损失、性能瓶颈，同时也难以支持裸机服务。
虚拟化固然是云计算的基础。软件定义的方式来管理数据中心的计算资源，让云计算厂商可以根据企业需求输出计算能力，但弹性能力的代价则是以牺牲性能损耗的形式来换取的。
正是这些原因让当时的企业用户对公有云产生了一些排斥，部分企业在尝试了上云之后，又回归传统IT的怀抱，但这绝非公有云之过，而是虚拟化之殇。

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阿里云弹性计算负责人张献涛说，企业用户需要更强的计算性能、需要更快的网络接入、更高的存储读写能力，存储的IOPS要高、网络的PPS要高、网络的带宽存储能力要高。解决所有这些问题的根源就在于变革虚拟化技术。
在阿里云的成立之初，也是采用了开源虚拟化软件XEN ，做到了准虚拟化，后来在2014年升级到KVM架构，后者在在虚拟机和硬件之间加了一个软件层， Hypervisor ，直接运行在物理硬件之上，大幅降低了虚拟化性能损耗。
但这并不足够，一个大胆的想法，慢慢在阿里内部滋生。
三代神龙，冲刺极限性能 2016年阿里云秘密启动了一项代号为“X-Dragon”的项目，次年即推出了首款自研神龙云服务器第一代。
神龙诞生的本质就是软硬融合的虚拟化技术。而最早的神龙第一代服务器，还做不到追求真正的极致性能。它更多的是解决上云后如何支持裸机服务，但是又不能是传统的物理机，需要充分和云计算基础设施融合。

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【大数据&云计算|阿里云神龙Ⅲ：极限性能的探索之路】
为了实现超越物理机的性能，有虚拟机的体验，阿里云设计了神龙MOC卡，通过神龙芯片做高速数据面的转发，并通过芯片加速引擎，存储EBS、网络，所有管控面的东西，都下沉到芯片中，让所有的接口都和虚拟机保持一致。最终实现了一张芯片其实解决所有问题，物理机可以使用云存储、VPC网络、挂载本地盘的问题。分页标题

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神龙芯片
而第二代神龙可以叫做融合虚拟化的践行者，它的神龙芯片能力进一步增强，不但可以支持的裸金属系统，还可以支持虚拟机。
有了前两代神龙的探索，第三代神龙服务器则真正成为了极致性能的追求者。全新发布的第三代神龙云服务器产品家族提供了最多208核、最大6TB内存，云盘IOPS高达 100万、网络转发高达2400万、网络带宽高达100G ，均为全球最高性能水平，支持CPU、GPU、NPU、FPGA等多种计算形态，具备3分钟交付50万核vCPU的极速扩容能力，堪称云原生的最佳载体。

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追求性能的极致，将虚拟机的性能损耗降至接近于“零”是最快的捷径。目前，全球仅有两家有类似技术实现了虚拟化零损耗，另一家是亚马逊AWS 。
让云原生变成云“原生” 我们知道，在云计算时代诞生了云原生（Cloud Native）的概念。它不是一个产品，而是一套技术体系和一套方法论，指的是产品解决方案基于云计算，不需要再经历从传统的架构转移到云平台，让很多应用不做任何改动就可以在云平台运行起来。换言之，云原生就是距离云更近，效率也更高。
张献涛说， “以前虚拟化技术的设计思路，前提都是服务器和计算架构都已经定了，如何通过软件适配计算架构。我们做神龙则是反其道而行之。随着云计算向纵深方向发展，软硬一体化的架构设计将成为云技术架构的主流。 3-5年内，容器在IT架构里面占比将达到一半以上。云原生需要我们将虚拟化推向极致。 ”
的确，今天的云计算是构建在虚拟化基础之上的，云原生趋势需要将虚拟化推向极致，更极致的启动速度、并发能力、部署密度，同时又不失安全、成本更低。这是神龙服务器，让云原生真正变成云“原生”的真正能力。

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一方面，神龙架构对云原生浪潮下容器等产品适配程度极高。通过I/O offload芯片加速，高效调度和自动化弹性伸缩的容器化产品可帮助用户降低50%的计算成本，综合性能比物理机还快30% ，对云原生浪潮下容器等产品适配程度极高。
另一方面，与容器服务做到融合。例如2019 年阿里巴巴双11 系统以云原生的方式上云，基于神龙服务器、轻量级云原生容器以及兼容 Kubernetes 的调度的新的 ASI（alibaba serverless infra.）调度平台。其中KubernetesPod 容器运行时与神龙裸金属完美融合， Pod 容器作为业务的交付切面，运行在神龙实例上。
容器也是一种轻量级的虚拟化方案，神龙+容器+Kubernetes 的结合正是云原生时代的最佳拍档，也将是未来的主流技术形态。
事实上，神龙服务器的成长与壮大，也是阿里云弹性计算整体发展的一个缩影。从技术角度，阿里云ECS的单实例稳定性从原来的99.95%提升到99.975% ，跨AZ多实例稳定性从原来的99.99%提升到99.995% ，均为全球最高水准。
经过10年发展，阿里云弹性计算已经服务全球上百万的客户，在全球22个地域，构建了63个大型的数据中心。在国内超过80%的科技创新企业都运行在阿里云上，阿里云弹性计算服务为这些企业的产品业务创新提供着有力的支撑。同时，阿里云弹性计算已覆盖互联网、金融、零售等行业近300种场景，支撑了各种流量高峰：如12306的春运抢票、微博热点的暴涨流量、钉钉2小时扩容10万台云服务器等等。
对极致性能的追逐，仍将是云计算发展进程中的不变的目标，神龙第三代服务器为代表的阿里弹性计算，以依然在路上。分页标题

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