本文分享自华为云社区《从“一云多芯”支持，看多元算力的全栈云方案》，作者：徐安 华为云 Stack 资深架构师。

背景

华为云 Stack 作为华为云在政企市场的品牌，是政企客户智能升级的首选平台。随着政企客户数字化的不断深入，上云要求越来越多，给华为云 Stack 也带来了很多不一样的挑战和新问题。

分析来看，目前从宏观上看，技术对抗的大背景下，IT 安全越来越引起重视，需要在核心芯片、基础硬件、操作系统、中间件、云等领域实现国产替代。发展预计将按照：党政等封闭市场、重点行业市场（如电信、轨交、电力等）、消费市场，三步进行。政企客户，即为目前的首要市场。

从微观上看，政企客户上云趋势是：会将协同办公 OA 系统、电子公文等非涉密系统部署在电子政务外网上，采用传统虚拟机、物理机部署方式，基础 IaaS 即可满足业务部署需求。未来，也会有大数据、数据库、容器、AI 等高阶诉求。

因此在这个前提下，IaaS 云平台向下需屏蔽不同 CPU 架构的硬件差异，向上需提供服务化的算力模型封装，把算力相关的存储、网络、操作系统、监控运维等以服务化的方式提供。所以 IaaS 云平台支持不同的 CPU 架构，解决“一云多芯”问题，是最基础的能力要求。

针对“一云多芯”的解决办法

一、不同 CPU 架构的特点分析

目前主流的新创 CPU 架构有以下几个：

考虑到各 CPU 架构的成熟度和性能，我们以鲲鹏、海光、飞腾作为华为云 Stack 支持 CPU 的首选。这些 CPU 架构又有各自的技术特点：

1、鲲鹏

CPU 核心通过环形架构互联，通过扩展计算单元数量来支持众核架构，采用 7nm 工艺，Die 内均等内存和 IO 访问能力。

2、海光

CPU 核心通过 Die 之间互联架构来连接，采用 12nm 工艺，一个 CPU 有 4 个 Die 或者 2 个 Die，一个 Die 固定有 2 个计算单元，一个计算单元内有 4 个海光核。

3、飞腾

Die 之间通过 2D Mesh 方式互联，一个 CPU 支持 8 个 Die，一个 Die 与两个或者三个 Die 以 2D Mesh 方式互联。

二、华为云 Stack 技术方案特点

根据上述不同 CPU 架构特点，华为云 Stack 采用：CPU 架构混合部署、亲和性部署方案，来应对“一云多芯”现象；同时，华为云 Stack 还有全栈可控的软硬件，为政企客户提供的坚实的云底座基础。

1、不同 CPU 架构混合部署

面对不同 CPU 架构的不同特点，华为云 Stack 进行混合部署。可以理解为把数个杂乱无序的商品，整齐陈列到一个陈列整齐的便利店中，所有品类都能放到便利店中、同类商品统一陈列、特殊商品也有自己的位置。有算力需求时，就如同用户走入便利店，能快速、高效的找到想要的东西。

具体混合部署方式如下：

（1） 华为云 Stack 支持多个 CPU 架构在一朵云上共存。客户可以按照自己的业务诉求，管控硬件资源和业务环境，实现高效管理。

支持的 CPU 架构：Intel CPU 服务器、海光 CPU 服务器、鲲鹏 CPU 服务器、飞腾 CPU 服务器在一朵云内共存，高效管理，用户按照自己的业务诉求管控硬件资源和业务环境

（2） 把相同 CPU 架构，放入对应的资源池中。比如把 Intel CPU 和海光 CPU、鲲鹏 CPU 和飞腾 CPU，分别放入 x86 和 ARM 资源池中。对于那些没有使用特殊指令的应用，可在不同厂商 CPU 之间流动，可高效管控资源池，提高资源池利用效率，减少资源碎片。

（3） 业务镜像仅按照操作系统区分，不区分 CPU 架构，如果操作系统可兼容不同的 CPU 架构，可在同资源池内复用。

（4） 对于有特殊指令诉求的业务负载，可通过规则中参数来指定业务放置在哪里。比如指定 x86-虚拟机-规格，就会在 Intel CPU 服务器或者海光 CPU 服务器上选定一个地方放置。

2、考虑不同 CPU 架构之间的差异，支持亲和性部署

想象下你有几个编制不同、演奏方式不同的乐队，为了每次收到新的曲子，都能最快的编排出来，你需要提前收集这几个乐队的架构、声部、主要领队人等等，把这些信息登记在册。之后再收到新的曲子，只需查阅之前的记录，就可以实现人员的精准分工了。

亲和性部署，就是把不同的 CPU 架构差异，记录在数据库表中，收到新的算力需求时，实现调度匹配。

华为云 Stack 部署业务的步骤如下：

（1） 获取 CPU topo，包括 Socket、Die 架构、计算单元、核心、超线程的关系。支持鲲鹏，intel，海光，飞腾 CPU

（2） 获取的 CPU topo 在系统中保存

（3） 按照调度算法放置不同的业务负载

（4） 用户可按照 CPU topo 的形态呈现现有 CPU 架构，剩余 CPU 资源，已经使用的 CPU 资源

华为云 Stack 部署业务的算法基本原则是：

（1） 按照 numa 距离总量最小的组合，选择 Die

（2） 在 die 内先填满一个计算单元，再填满另一个计算单元

（3） 使用局部最优悲观算法来考虑碎片问题

• 如果要使用的资源可被一个计算单元整除，优先以计算单元为单位填满碎片，如若还有剩余，用碎片填满

• 如果要使用的资源不可被一个计算单元整除，优先用碎片填满

3、全栈可控：覆盖芯片、服务器、存储、数据库、操作系统、云平台全栈可控

华为云 Stack 软硬件均自主可控，包括鲲鹏 920 高性能 CPU、还包括昇腾 310/910、AI 芯片、Hi181x 存储控制器芯片、Hi182x 网络控制器芯片、Hi171x 服务器管理芯片。也包括上面的服务器、集中式和分布式存储、交换机、路由器、防火墙等设备。华为掌握鲲鹏 ARM、openEuler(开源)、openGauss(开源)等三大根技术，可为有全栈云诉求的政企客户提供安全可靠的云底座平台。

写在最后

随着政企客户的发展，政企客户对上云的诉求的增多，华为云 Stack 也面临着不同的挑战越来越多。我们华为云 Stack 充分考虑到客户目前拥有不同 CPU 架构的现实，通过分析主流 CPU 架构的技术特点，一方面全面支持一云多芯的设备能力；另一方面，通过硬件到软件的全栈可控云方案，为政务客户提供可信场景下，智能升级首选方案。为政企客户的全面云化打造了一个坚实有力的底座。

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