XaaC一切皆计算机 和 XaaS一切皆服务

1、软件有XaaS,硬件则有XaaC

2、软件定义的方向是一切皆服务,硬件重构的方向是一切皆计算机。

今天是2021年9月21日,祝大家中秋节快乐!

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XaaC (X as a Computer),一切皆计算机,或者理解为一切都朝着将成为计算机(也即自成系统)的方向发展。

2021年8月初我就开始构思,想研究并撰写相关的文章,当时还发了朋友圈。

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1个半月多了,时至今日,感觉知识储备仍然不够,不过框架是有了,还画了思维导图,列举了数据中心、网卡、闪存盘、边缘设备、比特币和以太坊、汽车、房子、DNA,乃至宇宙(宇宙是计算机, 上帝是程序员)等等都可以是计算机。

先抛砖引玉吧,接受批评、建议,靠着更多朋友、专家的智慧、质疑、反馈,来不断迭代,或许能够更清晰、更系统。

本篇文章的重点不是XaaS(anything as a Service或everything as a Service,即一切皆服务),带出XaaS来,是为了类比,方便理解。在IT软件领域有一切皆服务/XaaS的趋势;相应的在IT硬件领域有一切皆计算机的趋势,也即XaaC。

一、Xaas的来龙去脉

先简单说一下XaaS,大家可能首先想到的是云计算。不过最早出现的相关词恐怕是Salesforce(早期提供云化的CRM功能)提出的SaaS(Software as a Service,软件即服务),后来陆续出现IaaS(Infrastructure as a Service,基础设施即服务),PaaS(Platform asa Service,平台即服务);还有STaaS(Storage as a Service,存储即服务),其实存储即服务就是软件存储的理想状态;以及DBaaS(DataBase as a Service,数据库即服务),……,等等。

出现XaaS的本质原因是提高效率、节省成本,背后的逻辑是 使用它不一定要拥有它。做为用户,你只是需要在某时某刻访问(Accessing)或者使用某个软件的某部分功能,也即某种或某些服务,你不一定需要拥有(Owning)整个软件。其实在我们生活中,使用而非拥有的例子,也比比皆是,租房、租车、图书借阅、租高档物品等。

再进一步发展,将是 运营它不一定要拥有它。例如Airbnb、Uber和滴滴顺风车,以及方兴未艾的去中心化云计算(包括区块链IT基础设施)的建设和运营,例如BONIC、IPFS Filecoin等。

二、什么是XaaC

XaaC是X as a Computer的缩写,也即anything as a Computer或everything as a Computer,一切皆计算机。包括Data Center as a Computer

Rack as a Computer

Server as a Computer

Device as a Computer/设备即计算机等等。

计算机是什么?计算机是一种能够按照程序,将输入数据,经过处理,转换成输出数据的电子设备。

我最早听说Data Center as a Computer(数据中心即计算机)是来自OCP ChinaDay 2020的一场圆桌论坛的如下视频。原谅我的迟钝。

《视频 | 开放计算回顾、展望及实践 & 开放计算如何加速新兴技术的创新和应用》

追根溯源,实际上早在2014年的Inspur World (浪潮技术与应用大会) 上,王恩东院士曾表示,浪潮将分三步推进融合架构产品的开发:

第一代硬件特征:服务器即计算机;软件特征:虚拟化以及管理。

第二代硬件特征:机柜即计算机;软件特征:软件定义的数据中心。

第三代硬件特征:数据中心即计算机;软件特征:业务驱动数据中心。

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摘自文章《融合架构:云数据中心 概念、技术与实践》

 在2014年的前后几年间,浪潮信息按照"服务器即计算机→机柜即计算机→数据中心即计算机" 的理念,先后推出了SmartRack、InCloud Rack等产品。其中SmartRack应用于世界最大电子支付平台,上万节点已投入应用;还应用于全球最大在线票务系统之一。通过模块化设计,集中供电、集中散热、集中管理,电源数量减少90%,风扇数量减少93% 。

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Data Center as a Computer更早的提法来自一位计算机领域的大神David A. Patterson(图灵奖得主、体系结构宗师),他在2008年就发表了论文“The Data Center Is The Computer”,他还提到:像谷歌这样的公司已经开始招聘计算机架构师了,当我问谷歌的路易斯·巴罗佐(Luiz Barroso)为什么时,他说,“数据中心是现在的计算机。

2009年,Luiz Barroso 和他的同事 UrsHölzle 出版了第一版《The Datacenter as a Computer: An Introduction to the Design ofWarehouse-Style Machines》。国内的徐凌杰翻译成《数据中心一体化最佳实践-设计仓储级计算机》

XaaC/一切皆计算机的想法,由此发端。细想一下,当我们观察服务器的各个设备,如SmartNIC(智能网卡)、Nvidia DPU、Intel IPU等;还有包含了主控、Firmware、颗粒的闪存盘SSD时,会发现它们也是一台精简版的,超微型的计算机。如下图,Nvidia BlueField-3 DPU包含220亿个晶体管,采用16个Arm A78 CPU核心、18M IOPs弹性块存储,加密速度是上一代的4倍。一个网卡为什么需要那么多CPU核?

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其实,DPU增强了网络协议和安全、分布式存储的处理能力,试图在这两个领域更多地替代CPU。

当我们观察更多的设备,甚至是CPU,例如2021年8月19日的Intel架构日,新一代CPU架构分为Efficient Core和Performance Core。可以观察出,设备逐渐走向专业化的发展方向,正如异构计算一样,更多的处理从通用CPU剥离出来。而这背后的原因,估计就是CPU发展太慢,处理不过来,跟不上计算需求的发展,实际上也是摩尔定律逐渐失效,后面会在详述。

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脑洞大开的话,XaaC,也可以理解为X as a Cell一切皆细胞。对于碳基生命是细胞,对于硅基生命是计算机,是系统。

所有的生命都是由细胞构成的,每个细胞都是一个独立的生命单位。某些生物只有一个细胞,鸡蛋黄就是一个细胞;较大的生物则是由许多彼此分工和协作的细胞组成的。

如果把我们所处的宇宙,比喻成更高维度的生命体的话,那么地球和人就是大小不同、类型不同的细胞,如同多细胞生物、单细胞生物。从物理结构而言,细胞包括细胞膜和细胞核等;从细胞价值而言,它提供了一定的功能或服务。细胞的新陈代谢、吐故纳新,就和计算机输入输出,以及在中间过程中对数据的计算、存储类似

三、物质和精神

当下,丰富多彩的生命世界(即 碳基),是由千千万万个不同的细胞演化而来。类比到数字世界(即 硅基),计算机(广泛意义的)就像一个个的“数字细胞”或IT细胞,它分成计算机硬件(即物理结构),和计算机软件(功能或价值,用来提供服务)。

就像《失控》、《科技想要什么》、《必然》的作者凯文·凯利(KK)杜撰的一个词语:技术元素(technium),由物质和精神组成。

技术元素不仅仅包括一些具象的物质(例如汽车、雷达和计算机等),它还包括文化、法律、社会机构和所有的智能创造物,一些精神类的东西及其衍生物。在笔者看来,就像是物理世界延伸到“元宇宙”(一个平行于现实世界的数字虚拟世界)一般。

众所周知,在IT软件领域,有一个热词,就是XaaS (X as a Service),“Anything as a Service”或“Everything as a Service”,表示即一切即服务。

那么在IT硬件领域,有类似的吗?以笔者(微信公众号乐生活与爱IT 作者Peter 叶毓睿)之见,那就是 XaaC(X as a Computer),“anything as a Computer”或“everything as a Computer”,表示即一切皆计算机。在5G、IoT、物联网的普及过程中,互联的万物,一切皆计算机

在过去的两三个月里,因为参与OCP China Day 2021(7月27日)的筹备,我和不少专家、领导、同事交流,也不断地研究和思考。结合以往从事软件定义存储领域的经验和困惑,如到底是存算分离? 还是存算一体? 到底是解耦?还是耦合? 池化?还是隔离?

终于形成了大体的一个思路:就是在IT硬件领域,因为规模大小不一,业务场景的不同,针对部署的位置不同(云、边、端、芯),硬件的约束(如网络延时和可靠性),以及为了降低成本、提高性能或效率,在专用/简单抑或是通用/复杂中选择,会有不同的趋势,但都是围绕着XaaC(X as aComputer,一切皆计算机)的方向发展,而且在不同的层次,有着不同的组合和呈现。

对于云计算、互联网巨头而言,为了降本增效,其数据中心将朝着Data Center as a Computer设计、发展;但因为涉及到旧有数据中心的改造、用户习惯、采购流程、性价比等诸多因素的现实考虑,可能其他的互联网厂商更适合朝着Rack as a Computer发展。不过所有用户,都有可能从Device as a Computer中获益,如

SoC、FPGA、ASIC、DPU、IPU、SSD等。

具体到设备这一层,趋势是存算分离?还是存算一体? 是解耦?还是耦合?

取决于前面所述条件(规模/场景/位置/约束/成本/效率等),例如站在FAANG+BAT的角度,希望或者已经做到类似CDI (Composable Disaggregated Infrastructure, 可组合分解基础架构) 或CXL (Compute Express Link,一种高速互联协议)的效果,将闪存盘从服务器节点拿出来,做成EBOF(Ethernet Bunch Of Flash)方式,通过高速网络互联,给多个不同计算节点共享;或者将内存剥离出来进行池化。然而,当我们站在边缘端,耦合在一起的服务器,更符合业务对延时、功耗、占地空间等的要求。

出现XaaC/一切皆计算机这一趋势的根本原因,我认为是计算芯片发展的速度减缓了,拖了后腿。摩尔定律的提出时间1965年4月,过去50年的发展,给整个行业带来了源源不断的动力。

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备注:

摩尔定律是指IC(Integrated Circuit,集成电路)上可容纳的晶体管数目,约每隔18个月便会增加一倍,性能也将提升一倍。摩尔定律是由英特尔(lntel)名誉董事长戈登·摩尔( Gordon  Moore)经过长期观察总结的经验

然而,受限于集成密度、效率性能以及功耗、散热的制约,后继乏力。而且AI计算需求的迅猛发展。AI的发展有多快,可参考《智算时代AI性能需求6年增长30万倍,存储怎么办?》

AI如此迅猛的发展带来的计算需求,使得原本的通用芯片CPU,已经无法应对,因此出现异构计算的专用芯片,包括各个组件带有计算芯片、智能处理,也成为必然。如英伟达GPU、Intel Xe GPU、高通/寒武纪/燧原/昆仑/天数/壁仞AI芯片等。

顺便广告一下,10月26日(周二)下午,在北京国际饭店会中心,AICC 2021大会有一个AI芯片创新技术论坛,欢迎关注浪潮官网,或者浪潮服务器、浪潮数据中心,或者乐生活与爱IT 微信公众号的动态。

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凯文·凯利在《必然》一书中,用十二个动词,给我们指明了科技新物种不断变迁的十二种未来趋势。其中的第二个动词是 知化 (Cognifying) ,他认为世界正处在一个知化的过程中,也即知化万物,赋予事物智慧使其更加的聪明。知化意味着赋予万物以认知能力,所以万物都逐渐成为计算机

感谢在过去一个多月的交流、咨询中,给了我启发的同事和朋友,包括那些我从其书籍、文章或视频中获得启发的作者和演讲嘉宾们,有些甚至还未谋面、交流:

刘军、黄家明、吴安、叶丰华、李晓苏、刘钢、李志平、宋庆春、徐凌杰、黄朝波(书籍《软硬件融合》作者)、沈寓实(书籍《非冯诺依曼网络计算体系》作者)、王嘉平(文章《区块链到底有什么了不起》作者)等

最后总结一下本篇文章的重要观点:

1、软件有XaaS,硬件则有XaaC;

2、软件定义的方向是一切皆服务,硬件重构的方向是一切皆计算机。

3、根据规模/场景/位置/约束/效率的不同,解耦或耦合有所不同,但都是围绕着XaaC(X as aComputer,一切皆计算机)的方向发展

未完待续……

欢迎持续关注微信公众号“乐生活与爱IT

索引和扩展阅读:

1、David A. Patterson:The DataCenter Is The Computer

http://web.cs.wpi.edu/~cs4513/d10/Papers/Patterson,%20Data%20Center%20is%20the%20Computer.pdf

2、维基百科 摩尔定律

https://en.wikipedia.org/wiki/Moore%27s_law

3、2015-09-23 中关村在线《浪潮推出全新SASSwitch储存设备SF-S1》

https://server.zol.com.cn/543/5436534.html

4、浪潮集团云战略: 云计算加速未来

https://max.book118.com/html/2020/1028/8066074057003011.shtm

5、《非零和博弈——人类命运的逻辑》

https://book.douban.com/subject/34821342/

6、《新世界的崛起和意义——区块链定义的虚拟世界》

里面论证了区块链,其实是一台逻辑计算机,它同特定的物理计算设备相分离,避免了单一控制方的掌控

7、《视频 | 开放计算回顾、展望及实践 & 开放计算如何加速新兴技术的创新和应用》

8、《未来十年计算机体系结构的历史和趋势》

有5000多的阅读量

9、《视频 | 计算万物的理论》

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