DPU大熱背后，NVIDIA的思考和布局

科技云報(bào)道原創(chuàng)。

DPU火了，火的猝不及防又理所當(dāng)然，甚至可以說(shuō)DPU是當(dāng)前芯片行業(yè)最熱的方向，沒(méi)有之一。

DPU為什么火了？DPU大熱背后，是概念炒作還是需求驅(qū)動(dòng)？要回答這個(gè)問(wèn)題，還是得從DPU的價(jià)值說(shuō)起。

DPU，即Data Processing Unit的縮寫，直譯為數(shù)據(jù)處理單元。簡(jiǎn)單總結(jié)DPU的三大價(jià)值，即卸載、加速、隔離。

卸載，原本需要消耗大量CPU資源卻不一定能完成好的服務(wù)，比如網(wǎng)絡(luò)的虛擬交換、虛擬路由，存儲(chǔ)的RDMA、NVMe，安全的防火墻、加解密等。

加速，原本需要通過(guò)軟件并在CPU里運(yùn)行的一些應(yīng)用和服務(wù)，也就是近些年常聽到的“硬件加速”。

隔離，即與CPU運(yùn)行的任務(wù)進(jìn)行隔離，保證CPU任務(wù)的性能和安全性。

其實(shí)從DPU的價(jià)值定位不難看出，DPU的核心價(jià)值主要是在彌補(bǔ)CPU的不足。

事實(shí)上，DPU已經(jīng)不是第一個(gè)為彌補(bǔ)CPU能力不足而發(fā)揚(yáng)光大的產(chǎn)品，多年前GPU的大熱也是為了彌補(bǔ)CPU在圖形處理能力方面的短板。

換句話說(shuō)，從CPU、GPU再到今天的DPU，技術(shù)變革背后體現(xiàn)的其實(shí)是時(shí)代的變化、用戶需求的變化。

伴隨數(shù)字經(jīng)濟(jì)時(shí)代的到來(lái)，大量數(shù)據(jù)無(wú)法有效及時(shí)處理，而這意味著數(shù)據(jù)蘊(yùn)藏的價(jià)值無(wú)法變現(xiàn)。

與此同時(shí)，摩爾定律失效，CPU能力增長(zhǎng)見(jiàn)頂，而基礎(chǔ)架構(gòu)由硬轉(zhuǎn)軟，虛擬化、云計(jì)算大規(guī)模普及又消耗了大量的CPU資源。

兩股力量共同催生、推動(dòng)新的技術(shù)來(lái)填補(bǔ)空缺。在這樣的大背景下，DPU應(yīng)需而來(lái)，并迅速獲得市場(chǎng)認(rèn)可。

因此，無(wú)論GPU還是DPU的出現(xiàn)都是一種必然，是用戶需求倒逼技術(shù)革新的結(jié)果。

未來(lái)還可能會(huì)出現(xiàn)XPU，但目的只有一個(gè)，即更好的支撐數(shù)字經(jīng)濟(jì)時(shí)代的發(fā)展。

百家爭(zhēng)鳴，誰(shuí)能笑到最后？

數(shù)字經(jīng)濟(jì)，毫無(wú)疑問(wèn)的大市場(chǎng)。

巨大的市場(chǎng)需求推動(dòng)越來(lái)越多的玩家進(jìn)入DPU市場(chǎng)。其中，既有傳統(tǒng)芯片巨頭如NVIDIA、AMD，也有阿里、華為等云玩家，還有大量新興創(chuàng)業(yè)玩家。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，國(guó)內(nèi)致力DPU領(lǐng)域的創(chuàng)業(yè)公司有幾十家，好不熱鬧。

出發(fā)點(diǎn)不同、技術(shù)實(shí)力不同，打造的產(chǎn)品解決方案、致力的目標(biāo)自然不盡相同。

截至當(dāng)前，DPU領(lǐng)域的玩家大致分為幾類，有專注在通用解決方案的，有聚焦在不同使用場(chǎng)景的，如網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)、安全等，也有只服務(wù)自己生態(tài)的。

目前，DPU還處于發(fā)展初期，即風(fēng)口期，我們還無(wú)從判斷誰(shuí)能笑到最后。

但透過(guò)考量芯片的重要指標(biāo)，不難去做一些推斷，研發(fā)芯片最重要的兩個(gè)維度：一是產(chǎn)品本身，能否滿足時(shí)代的需求；二是生態(tài)，即軟件、開發(fā)環(huán)境和合作伙伴，眾所周知，沒(méi)有生態(tài)支撐，芯片只是一粒粒沙子。

兩個(gè)維度涉及到兩方面的實(shí)力，一是企業(yè)研發(fā)實(shí)力如何，二是聚合生態(tài)的能力如何？

顯而易見(jiàn)，只有能順應(yīng)用戶需求，并有堅(jiān)強(qiáng)實(shí)力做后盾的玩家才有可能決勝到最后，NVIDIA無(wú)疑是其中之一。

之所以作出這樣的判斷，一是底蘊(yùn)，NVIDIA是做芯片起家的，GPU領(lǐng)域是絕對(duì)的王者，進(jìn)軍DPU領(lǐng)域，屬于順理成章；二是格局，GPU領(lǐng)域，NVIDIA搞的就不單是產(chǎn)品，而是生態(tài)，有硬件、有軟件、有開發(fā)環(huán)境、有合作伙伴，進(jìn)軍DPU，輕車熟路。

事實(shí)也確實(shí)如此，盡管業(yè)界DPU玩家的起步時(shí)間差不多，但NVIDIA當(dāng)前已經(jīng)基本完成了在DPU領(lǐng)域的布局，軟硬一體，生態(tài)優(yōu)先。

下面詳細(xì)解讀一下NVIDIA在DPU領(lǐng)域的布局。

軟硬一體，打造的是體系

同GPU一樣，NVIDIA DPU從一開始的定位就不是專用，不是服務(wù)于某幾個(gè)場(chǎng)景，而是數(shù)字經(jīng)濟(jì)的整個(gè)星辰大海。

可以用幾個(gè)關(guān)鍵詞來(lái)總結(jié)NVIDIA DPU的特質(zhì)：通用、軟硬一體、開放、生態(tài)優(yōu)先。一樣一樣展開，先看產(chǎn)品。

硬件：NVIDIA BlueField，可以通過(guò)對(duì)各種高級(jí)網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)和安全業(yè)務(wù)進(jìn)行卸載、加速和隔離，可為云、數(shù)據(jù)中心或邊緣計(jì)算等環(huán)境中的各種工作負(fù)載提供安全加速。

根據(jù)使用場(chǎng)景的不同，NVIDIA還可提供BlueField-3 DPU、BlueField-2 DPU及NVIDIA融合加速器多種不同的產(chǎn)品。

軟件：NVIDIA NGC目錄中提供了NVIDIA DOCA軟件框架。

特別值得一提的是，DOCA是NVIDIA為DPU量身打造的軟件框架，開發(fā)者可以利用DOCA創(chuàng)建高性能、軟件定義、云原生、DPU加速的服務(wù)，以便對(duì)面向未來(lái)的數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行編程。

與此同時(shí)，NVIDIA還提供Morpheus軟件。作為一個(gè) AI 應(yīng)用程序框架，Morpheus可為網(wǎng)絡(luò)安全開發(fā)者提供高度優(yōu)化的AI 流程和預(yù)訓(xùn)練的AI 功能，使網(wǎng)絡(luò)安全開發(fā)者能夠快速檢測(cè)和處理安全威脅。

除此之外，經(jīng)過(guò)NVIDIA認(rèn)證系統(tǒng)認(rèn)證的NVIDIA EGX平臺(tái)可提供出色的多節(jié)點(diǎn)擴(kuò)展能力。

從硬件、軟件，到開發(fā)環(huán)境、集成平臺(tái)，顯而易見(jiàn)，NVIDIA不只是專注在研發(fā)本身，更愿意賦能，把DPU的能力帶給更多的企業(yè)、更多的開發(fā)者，讓更多人享受到DPU的紅利。

事實(shí)上，為了推動(dòng)DPU的發(fā)展，NVIDIA當(dāng)前已經(jīng)落地了非常多有建設(shè)性的舉措。

比如，2022年初，NVIDIA就授權(quán)麗臺(tái)（上海）信息科技有限公司和上海信弘智能科技有限公司兩家合作伙伴設(shè)立DPU& DOCA卓越中心，為DOCA中國(guó)開發(fā)者提供在線實(shí)踐的免費(fèi)開發(fā)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)編譯、運(yùn)行、測(cè)試DOCA應(yīng)用程序。

另外，在2022年初，NVIDIA還舉辦了首屆DPU中國(guó)黑客松競(jìng)賽，以賽促學(xué)、以賽促發(fā)展。

很快在10月，NVIDIA還將舉辦秋季DPU黑客松比賽，本次競(jìng)賽旨在幫助開發(fā)者通過(guò) NVIDIA DOCA 軟件框架構(gòu)建創(chuàng)新的 RDMA 加速存儲(chǔ)與 AI 應(yīng)用程序，基于 NVIDIA BlueField DPU與 NVIDIA InfiniBand 網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)、AI 卸載、加速和隔離功能，引領(lǐng)新一代人工智能就緒的基礎(chǔ)設(shè)施，驅(qū)動(dòng)未來(lái) AI 工廠，歡迎關(guān)注。

除了構(gòu)建軟硬一體的產(chǎn)品生態(tài)，在合作伙伴生態(tài)構(gòu)建方面，NVIDIA同樣下足了力氣，除了提供NVIDIA DOCA軟件框架供開發(fā)者學(xué)習(xí)使用，還積極與生態(tài)伙伴打造面向最終用戶的解決方案。

下面透過(guò)幾個(gè)案例來(lái)分析NVIDIA DPU真正能帶給用戶的價(jià)值。

中國(guó)移動(dòng)，三大運(yùn)營(yíng)商之一，基于Nuage Network和NVIDIA共同打造的SDN 解決方案，顯著提高了網(wǎng)絡(luò)性能，提升了用戶滿意度。

與單獨(dú)在軟件中運(yùn)行 OVS-DPDK相比， Nuage Networks VSP和 NVIDIA硬件加速vDPA的聯(lián)合解決方案使得網(wǎng)絡(luò)吞吐量增加了1.5倍，數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)速度加快了3倍，Apache基準(zhǔn)測(cè)試每秒支持的請(qǐng)求數(shù)增加了7倍。

UCloud，中國(guó)云計(jì)算第一股。從2018 年起，UCloud開始積極探索基于 NVIDIA BlueField DPU 的高性能的裸金屬物理云方案。

截止當(dāng)前，依托NVIDIA BlueField DPU ，UCloud裸金屬物理云方案在網(wǎng)絡(luò)和存儲(chǔ)方面都達(dá)到了行業(yè)領(lǐng)先水平。

數(shù)據(jù)為證，UCloud裸金屬服務(wù)基于 NVIDIA BlueField-2 DPU 可實(shí)現(xiàn)99.999999%的數(shù)據(jù)持久性，并將 IO 時(shí)延降低至100微秒，可用性提升至99.95%。

同時(shí)由于實(shí)現(xiàn)了IO 數(shù)據(jù)的零拷貝，UCloud UDisk RSSD云盤性能提升至少 20%，單盤4k IOPS 高達(dá)75w，帶寬高達(dá)3GB/s。

網(wǎng)易數(shù)帆，網(wǎng)易旗下數(shù)字化轉(zhuǎn)型技術(shù)及服務(wù)供應(yīng)商。

網(wǎng)易數(shù)帆裸金屬服務(wù)器解決方案利用NVIDIA BlueField DPU不但實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)有 VPC的兼容互通和協(xié)同，而且還將網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的工作負(fù)載從裸金屬服務(wù)器主機(jī)CPU卸載，釋放寶貴的硬件資源給關(guān)鍵業(yè)務(wù)應(yīng)用，并實(shí)現(xiàn)裸金屬服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)部署接入的性能加速。

從硬件、軟件到社區(qū)，再到伙伴，NVIDIA打造的是一個(gè)體系，目標(biāo)是服務(wù)整個(gè)數(shù)字經(jīng)濟(jì)時(shí)代。

NVIDIA希望通過(guò)賦能的方式，將DPU的能力帶給更多的企業(yè)、更多的開發(fā)者，讓更多人享受到DPU的紅利，而不是將自己局限于產(chǎn)品解決方案供應(yīng)商這一身份。

能提供價(jià)值才是硬道理

DPU市場(chǎng)目前還處于春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)代，談勝負(fù)為時(shí)尚早。

可以肯定的是市場(chǎng)足夠大，畢竟數(shù)字經(jīng)濟(jì)時(shí)代，數(shù)據(jù)為王，要想數(shù)據(jù)發(fā)揮出最大的價(jià)值，離不開計(jì)算。這也是為什么那么多企業(yè)涌入這條賽道的原因。

與此同時(shí)，歷史也在告訴我們，芯片不是一個(gè)能快速變現(xiàn)的產(chǎn)業(yè)。

這意味著想賺快錢基本是不可能的，只有把更多精力專注在為用戶提供價(jià)值上，才有可能笑到最后。用這一條去衡量DPU市場(chǎng)的玩家，能滿足條件的其實(shí)并不多。

為了讓廣大用戶更深入了解DPU，9月19日，2022 GTC大會(huì)即將在線上召開，屆時(shí)NVIDIA將帶來(lái)一系列關(guān)于DPU的分享， 還會(huì)有觀看派對(duì)(Watch Party)特別環(huán)節(jié)，由 NVIDIA 本地專家主持，中文講解并實(shí)時(shí)答疑，歡迎注冊(cè)，屆時(shí)觀看。

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