云計算產業的領頭羊，阿里云的云棲大會已經成為中國數字經濟領域的年度盛會，是全球最具影響力的科技展會之一，也是眾多最新的科技創新成果集中亮相的舞臺。2020年9月18日，在今年線上大會期間，阿里巴巴正式成立云原生技術委員會，阿里巴巴高級研究員蔣江偉擔任委員會負責人，達摩院數據庫首席科學家李飛飛、阿里云計算平臺高級研究員賈揚清、阿里云原生應用平臺研究員丁宇等多位阿里技術負責人參與其中，云原生升級為阿里技術新戰略。

“云原生”的概念產生已有數年，到底如何定義“云原生”，如何理解云原生架構，開源對云原是否必不可少要，分布式的云原生架構如何部署等話題仍然眾說紛紜。2015年谷歌成立了原生云計算基金會（CNCF），基金會成員幾乎包含了當今云計算領域的所有重量廠商。CNCF認為CloudNative系統需包含的屬性至少包含三個，即容器化封裝，自動化管理和面向微服務。在市場實踐中，容器，微服務，Serverless作為云原生的典型技術的確已獲得業內的共識，處于蓬勃發展階段，并逐漸成為應用云化開發的主流方式。

根據CNCF2019年的統計報告，受訪者中2019年正在各自業務生產環境中使用Kubernetes的比例從2018年的58%上升到78%；至少41%的受訪者在使用Serverless技術，而2019年使用容器技術的開發者增長更為顯著，從2018年的18%暴漲到升到84%。另據2020年IDC全球數據中心預測報告，到2023年，80％的工作負載將轉移到容器/微服務或由容器/微服務創建。

“Cloud Native is eating the world”，已不是危言聳聽，而是大勢所趨。無論是企業，開發者，框架中間件提供商還是云計算基礎設施構建者都已開始擁抱云原生，面向云原生，以全新的技術來構建各自的產品。

對于部署了上萬級容器應用的集群來說，資源競爭將是對容器應用穩定性最大的威脅之一，在生產環境中要盡量緩解節點上不同容器應用在多種工作負載下，由于資源競爭而帶來的穩定性問題。常見的一種被動預防的辦法是在部署前對整個平臺進行全方位的壓力測試，利用數據分析的手段預判應用需要的實例數量和所需的資源量，從而對資源進行既定分配或做冗余處理。

無論是既分配資源的匹配度還是冗余資源的彈性，都是從計算資源數量上的部署策略。如何從單一計算資源本身來衡量算力容量和彈性，在部署策略中制定更確定的資源分配和冗余設計？于是，CPU計算核性能輸出的可預測和穩定性將至關重要。

一直以來，傳統服務器處理器架構的計算核都采用了多線程設計。多線程處理器通常為每個激活線程準備一組額外的寄存器集，這樣計算核就能快速得從一個線程切換到另一個線程。對于軟件來說，一個多線程的核心單元看起來就是兩個（或者更多）在分別執行單一線程的核心。將多線程核與多個核相結合封裝成一個芯片，提供更多的“虛擬核”。

CPU在運行時由于cache miss, 分支預測或者其他pipeline問題必然存在的“停頓”（stall）間隔，這些“停頓”將浪費很多周期。多線程核設計就是利用了這一現象，通過添加另一個線程來利用這些“停頓”周期。多線程CPU核在原線程（線程1）從暫停恢復執行之前，會切換到另一個線程（線程2）工作，如下圖所示。這樣多線程處理器通過更有效地使用單線程中“停頓”周期來提供在單位時間內更高的吞吐量和總體性能。但是，在某些情況下，特定線程（線程2）的完成時間比原線程“停頓”所提供的周期花費的時間更長，這就會導致原單線程任務（線程1）的完成時間延長，從而延長了原線程的完成周期，線程1的則表現為性能的衰減。

當眾多容器應用在共享計算資源時，隨著某單一節點上運行的容器應用數量的增加，或某些應用工作負載的加重，在這種多線程設計的架構下，單一線程的性能衰減將導致原部署時的算力預算或冗余資源出現不足。

相對的，采用單核單線程設計的計算核心，包括計算單元，寄存器，一級二級緩存等計算資源均是核心獨享，實現一致的可預測性能，核心（線程）之間無資源爭用，隨著活躍線程數量的增加，單線程性能穩定，整個節點算力的輸出保持線性增長。

Ampere Computing 2020年發布的首款云原生處理器Altra采用了單核單線程的設計。stress-ng是Linux平臺中被廣泛使用CPU壓力測試工具，通過在Ampere Altra平臺進行測試，可以明顯地看出Altra單線程內核隨負載可以線性擴展，并提供極其可預測的性能。

而對于超線程設計的CPU，其算力的輸出隨著線程數量的增加會出現明顯的性能妥協。

云原生的發展趨勢將要求處理器單核的一致性可預測性能，更高的核密度，更出色的單核能效。Ampere Computing“為云而生”，專注為云計算和云原生應用設計處理器產品， 從80核的云原生處理器Altra到2021年128核的Altra Max，Ampere將緊跟云計算的最新技術方向，保持一年一款的節奏，不斷為云計算用戶提供創新的綠色計算平臺。

原文標題：云計算下個十年：云原生

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責任編輯：haq