“云计算通用可编程DPU发展白皮书(2023年)”白皮书通过阐明和分析 DPU 发展的过程与现状,指出哪些 DPU 特性是解决上述核心问题的关键点,从而推动 DPU 技术的深入发展,助力实现完整的生态链建设和产业落地。
DPU 是以数据处理为中心的芯片,是继 CPU、GPU 之后的“第三颗主力芯片”。DPU 是一种提供数据中心基础设施服务的通用处理器,可以卸载及加速网络、存储、安全和管控等基础功能,释放更多的 CPU 算力供客户使用。
随着云计算虚拟化技术的发展,网卡的发展基本可以分为三个阶段:
1. 传统基础网卡 NIC:负责用户数据交互的网络设备,具有较少的硬件卸载能力;
2. 智能网卡 SmartNIC:具备丰富的数据平面硬件卸载能力;
3. 数据处理器 DPU:兼具智能网卡功能的同时,又可以卸载控制平面业务,实现了控制平面与数据平面的通用可编程加速。
DPU 专用处理单元用来解决数据中心通用基础设施虚拟化的性能瓶颈,通用处理单元则保证 DPU 的通用性,使得 DPU 能够广泛适用于各家云厂商的基础设施,实现了数据中心虚拟化软件框架向 DPU的平滑迁移。
美国 Fungible 就已经提出了 DPU 的概念,它也是第一家专注于设计DPU 的创业公司。2020 年,Nvidia 在其 GTC 大会上隆重介绍了数据中心网络领域新产品BlueField DPU。自此,DPU 的概念开始逐渐活跃起来,引起了国内外众多厂商密切关注。
目前,国内外已经有很多云厂商和芯片巨头布局 DPU 产业,如国外有 AWS、Nvidia、Intel、AMD 和 Marvell 等,国内有阿里、腾讯、中国移动、中国电信和云豹智能等。
海外 DPU 的现状
1. AWS Nitro DPU
AWS 是全球领先的云计算服务和解决方案提供商,AWS Nitro DPU 系统已经成为了AWS 云服务的技术基石。AWS 借助 Nitro DPU 系统把网络、存储、安全和监控等功能分解并转移到专用的硬件和软件上,将服务器上几乎所有资源都提供给服务实例,极大地降低了成本。
Nitro DPU 系统主要分为以下几个部分:
Nitro 卡:一系列用于网络、存储和管控的专用硬件,以提高整体系统性能
Nitro 安全芯片:将虚拟化和安全功能转移到专用的硬件和软件上,减少攻击面,实现安全的云平台
Nitro 控制卡:一种轻量型 Hypervisor 管理程序,可以管理内存和 CPU 的分配,并提供与裸机无异的性能
Nitro DPU 系统提供了密钥、网络、安全、服务器和监控等功能支持,释放了底层服务资源供客户的虚拟机使用。
2. Nvidia DPU
Nvidia 是一家以设计和销售图形处理器 GPU 为主的半导体公司,GPU 产品在 AI 和高性能计算 HPC 领域被广泛应用。2020 年 4 月,Nvidia 以 69 亿美元的价格收购了网络芯片和设备公司 Mellanox,随后陆续推出 BlueField 系列 DPU。