[]最初，公共云是建立在通用硬件上以降低成本并大規(guī)模運行的，但現(xiàn)在情況正在改變。

向高度可擴(kuò)展的AI和機(jī)器學(xué)習(xí)工作負(fù)載以及IoT和分析應(yīng)用程序的轉(zhuǎn)變正推動云供應(yīng)商考慮采用新架構(gòu)。傳統(tǒng)的芯片和硬件制造商正在嘗試將這些功能推向市場。但是，主要的云供應(yīng)商越來越多地將事情交到自己手中，因為這些制造商無法滿足他們的需求。

在云硬件方面，亞馬遜已經(jīng)擁有一家小型芯片制造商，而谷歌擁有其張量處理單元（TPU）。云巨頭之間的競爭有望改變基礎(chǔ)架構(gòu)的構(gòu)建方式以及開發(fā)人員如何使用基礎(chǔ)架構(gòu)。

“最終用戶（將）從這些專門構(gòu)建的計算環(huán)境中受益，并且可以更加高效地工作，因為平臺將在那里支持他們需要實現(xiàn)的目標(biāo)，”數(shù)字轉(zhuǎn)型咨詢公司Brillio負(fù)責(zé)云轉(zhuǎn)換服務(wù)的副總裁Fahim Khan這樣說。

亞馬遜在其云硬件定制方面一直是最積極的。它始于構(gòu)建更高效的路由器。然后，它開始使用Nitro System重新考慮其服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)，從而為虛擬機(jī)配置的各個方面帶來了效率。最近，亞馬遜開發(fā)了AWS Inferentia（一種用于AI的客戶推理引擎）以及基于ARM架構(gòu)的Graviton系列CPU。

云供應(yīng)商正在從第三方探索云硬件架構(gòu)，這些架構(gòu)旨在加速AI工作負(fù)載，降低成本或兩者兼而有之。數(shù)十家AI芯片和量子計算初創(chuàng)公司也涌現(xiàn)出來，其產(chǎn)品可以在云中使用。這些初創(chuàng)公司也在開發(fā)用于優(yōu)化云基礎(chǔ)架構(gòu)的新型芯片。

自定義云硬件的關(guān)鍵驅(qū)動程序

云提供商已利用對可支持大數(shù)據(jù)量的創(chuàng)新軟件模型和平臺的需求。這是轉(zhuǎn)向定制云硬件和基于硬件的功能的主要推動力。

云管理平臺CloudCheckr的首席技術(shù)官杰夫·瓦倫丁說：“對以更低的成本提高計算能力的需求也越來越高，這不僅推動了公共云提供商的硬件創(chuàng)新，還推動了新的軟件服務(wù)?！?/p>

隨著云使用量的增長，公共云提供商只能以兩種方式之一有效運行。他們要么將商品硬件插入數(shù)據(jù)中心以嘗試滿足其獨特需求，要么在內(nèi)部進(jìn)行設(shè)計和開發(fā)。 Valentine說，公共云供應(yīng)商正在使用定制硬件來改善可用性，性能，安全性和成本。而更安全可靠的基礎(chǔ)架構(gòu)最終將吸引并留住更多客戶。

在云計算的早期，提供商遇到的第一個問題是密度和散熱。數(shù)據(jù)中心空間非常昂貴，而散熱是一個大問題。供應(yīng)商將主板安裝在機(jī)架上，并在機(jī)架上運行專業(yè)風(fēng)扇以適當(dāng)冷卻所有組件。

瓦倫丁說：“自那時以來，我們?nèi)〉昧撕艽筮M(jìn)步，但是公共云提供商一直沒有停止努力，竭盡所能?！?/p>

今天的焦點主要集中在如何操作基礎(chǔ)架構(gòu)上。如果Microsoft，Amazon或任何其他云提供商可以使其基礎(chǔ)架構(gòu)超高效，則理論上可以通過較低的價格將節(jié)省下來的費用轉(zhuǎn)嫁給客戶。

但是云數(shù)據(jù)中心的運行方式與典型的企業(yè)設(shè)施大不相同，這給供應(yīng)商帶來了獨特的挑戰(zhàn)。例如，商品硬件可以通過軟件更新固件，但是必須對共享服務(wù)器進(jìn)行專門配置以禁止這樣做。相反，這些供應(yīng)商必須在可以安全地將其配置到硬件BIOS時推出更新。 Valentine說，這對公共云人員來說是一個痛苦。

結(jié)果，AWS開發(fā)了Nitro安全芯片，因此可以由AWS以及僅AWS更新固件。這節(jié)省了AWS的時間和精力，但是這些類型的幕后工作在很大程度上（至少是直接）不會被客戶注意到。

Valentine說：“現(xiàn)實是，大多數(shù)客戶只會注意到成本?！?/p>

定制硬件的未來好處

在大多數(shù)云計算模型中，最終用戶不會直接接觸硬件。最終用戶減少的開銷是云如此流行的主要原因之一。

高級副總裁Jeff Wittich表示：“這種[摘要]可以跟上需求的步伐，以更高的成本提供更好的服務(wù)質(zhì)量，提供針對工作負(fù)載選擇正確類型的硬件的能力，而不會給最終用戶帶來任何額外的復(fù)雜性。”半導(dǎo)體公司Ampere的產(chǎn)品總裁，該公司為云和邊緣基礎(chǔ)架構(gòu)創(chuàng)建CPU。

云提供商一直在尋找能夠提高產(chǎn)品質(zhì)量的數(shù)據(jù)中心效率。一個引起更多關(guān)注的領(lǐng)域涉及減少延遲。Pensando Systems的CTO Vipin Jain說，這在COVID-19以及家庭，在線游戲，遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)和視頻會議工作量增加之后尤其重要，該公司將定制芯片用于其軟件定義的服務(wù)平臺。 Jain表示，定制硬件有望幫助緩解性能過高的基礎(chǔ)架構(gòu)所面臨的壓力，而對于規(guī)模如此之大的快速增長，基礎(chǔ)架構(gòu)從來就沒有達(dá)到過合適的規(guī)模。

裸機(jī)是數(shù)字基礎(chǔ)架構(gòu)的新興類別，它使企業(yè)能夠?qū)⒐ぷ髫?fù)載部署在安全的單租戶硬件上，并按地理位置分布以提高鄰近性和性能。傳統(tǒng)上，需要單租戶硬件的組織必須購買主機(jī)托管和電源，訂購和運送自己的硬件，然后雇用技術(shù)人員來設(shè)置，測試和激活服務(wù)器?；谠频穆銠C(jī)使客戶可以在需要滿足一系列標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)器配置要求時跳過這些步驟并按需創(chuàng)建計算實例。

AWS Nitro系統(tǒng)的一個副作用是，它使配置裸機(jī)實例變得更加容易，這使組織能夠自定義其在AWS中運行的基礎(chǔ)架構(gòu)。

在未來，云提供商可能會使用自定義硬件來重新構(gòu)想諸如AI之類的傳統(tǒng)計算架構(gòu)。例如，IBM研究人員一直在研究新型的神經(jīng)形態(tài)芯片，它們可以在內(nèi)存中執(zhí)行計算。

IBM Research神經(jīng)形態(tài)與內(nèi)存計算小組的研究人員Manuel Le Gallo說，這實際上消除了執(zhí)行多種類型的AI計算時的內(nèi)存處理器瓶頸。

但是，這種技術(shù)的類型還需要幾年的時間，并且將要求開發(fā)人員學(xué)習(xí)新的編程技術(shù)。同時，諸如亞馬遜的Nitro System之類的想法將啟發(fā)其他方法來重新思考傳統(tǒng)的云架構(gòu)。

但是，提高效率可能會不利。下一波云硬件創(chuàng)新可能會創(chuàng)建一種新型的鎖定方式，這具有諷刺意味，因為云開始時幾乎完全依賴商品基礎(chǔ)架構(gòu)組件。

從理論上講，自定義硬件（例如Amazon的Graviton CPU或Google TPU）應(yīng)與其他硬件運行相同的軟件。但是，企業(yè)可能會傾向于采用特定于云的輔助服務(wù)來提高性能或減少其應(yīng)用程序的維護(hù)。這可能會導(dǎo)致更難遷移到其他云平臺。[]