DPU是什么,具备哪些功能,目前主流的DPU产品有哪些?

DPU是什么,具备哪些功能,可以从CPU卸载哪些任务,目前国内外主流的DPU产品有哪些?

DPU (Data Processing Unit)是以数据为中心构造的专用处理器,采用软件定义技术路线支撑基础设施层资源虚拟化,支持存储、安全、服务质量管理等基础设施层服务。DPU最直接的作用是作为CPU的卸载引擎,接管网络虚拟化、硬件资源池化等基础设施层服务,释放CPU的算力到上层应用。以网络协议处理为例,要线速处理10G的网络需要的大约4个Xeon CPU的核,也就是说,单是做网络数据包处理,就可以占去一个8核高端CPU一半的算力。
目前国外的DPU芯片发展的最好的应该是英伟达的BlueField,已发展到第3代。NVIDIA BlueField-3数据处理单元(DPU)是第三代基础设施计算平台,使组织能够构建从云到核心数据中心到边缘的软件定义、硬件加速的IT基础设施。通过400Gb/s以太网或NDR 400Gb/s InfiniBand网络连接,BlueField-3 DPU可以卸载、加速和隔离软件定义的网络、存储、安全和管理功能,从而极大地提高数据中心的性能、效率和安全性。BlueField-3在I/O路径上提供强大的计算能力和广泛的可编程加速引擎,可以完美地满足最苛刻应用程序的基础设施需求,同时通过NVIDIA DOCA软件框架提供完整的软件向后兼容性。
同时,英特尔也提出了IPU (Infrastructure Processing Unit)的概念,功能与DPU基本相同。IPU将基于硬件的数据路径(包括 FPGA)与处理器内核相结合,使得基础设施以硬件的速度处理,能够跟上不断提高的网络速度和软件实现控制平面功能的灵活性。IPU具有以下三个优势:基础设施功能和租户工作负载物理分离允许用户完控制CPU;供应商可以将基础设施任务完全卸载给IPU,有助于提高CPU资源利用率,最大化收益;实现完全无磁盘服务器架构的云数据中心。Intel认为IPU将成为未来数据中心架构的核心组件,在2021年的Intel Architecture Day上,Intel推出了基于FPGA和ASIC的两种实现方式的产品。其中,Oak Springs Canyon和Arrow Creek是针对云和通信的基于FPGA的IPU产品,Mount Evans是基于ASIC的IPU产品。
国内做的比较好的应该是中科驭数,发布了关于DPU的白皮书,基于自研的KPU (Kernel Processing Unit)架构,研发了业界首个支持网络数据库一体化加速功能的DPU芯片。除了传统的网络协议处理及相关应用卸载,中科驭数的DPU主要涉及芯片级别的运算功能,用于承载数据库及大数据处理中的核心运算负载,在后摩尔定律时代,提供了高效能的算力支撑。目前在数据中心、金融计算加速、边缘计算加速领域都有相应的应用。