DPU：“劫機”服務(wù)器生態(tài)

DPU全稱(chēng)是 data processing unit，在云計算技術(shù)和產(chǎn)品里出現時(shí)間也有幾年了，包括AWS的Nitro(注意不是智能網(wǎng)卡ENA，ENA對應的是Mellanox的CX-5等)，不過(guò)大部分云廠(chǎng)商都是用于自己云平臺上，只是最近NVIDIA CEO Jensen Huang對其DPU產(chǎn)品BlueField-X的介

DPU全稱(chēng)是 data processing unit，在云計算技術(shù)和產(chǎn)品里出現時(shí)間也有幾年了，包括AWS的Nitro(注意不是智能網(wǎng)卡ENA，ENA對應的是Mellanox的CX-5等)，不過(guò)大部分云廠(chǎng)商都是用于自己云平臺上，只是最近NVIDIA CEO Jensen Huang對其DPU產(chǎn)品BlueField-X的介紹和產(chǎn)品發(fā)布視頻導致了一股討論熱潮。

那么到底什么是DPU?通過(guò)以下幾點(diǎn)對DPU即同類(lèi)型設備的幾點(diǎn)特征做如下解釋?zhuān)?/p>

1)DPU是一塊完整的板卡，這塊卡有獨自的CPU，而且不是類(lèi)似原來(lái)嵌入式設備的MIPS等性能不高的CPU，通常是ARM等服務(wù)器同類(lèi)型的CPU;并且這塊卡還有獨立的內存、磁盤(pán)、網(wǎng)卡及可配置GPU等增強設備，并且有獨立的BMC和OS，即如果不看物理形態(tài)，完全是一臺體積小的服務(wù)器;

2)DPU設備工作時(shí)，是附錄在通用服務(wù)器上作為附屬設備來(lái)使能，通過(guò)PCI設備與所屬Host進(jìn)行交互信息;并且在Host OS來(lái)看，DPU設備是透明的，但是提供的網(wǎng)路、存儲、安全等能力是可見(jiàn)的;

3)DPU設備的啟動(dòng)/重啟對所屬Host有依賴(lài)，二者的OS相互獨立但是有控制信息傳遞和數據信息的交互(通過(guò)PCI接口);相比智能網(wǎng)卡，完全在所屬主機Host內可視并且可控;

4)如前面提及的，不少人認為DPU是智能網(wǎng)卡或智能網(wǎng)卡的增強版，個(gè)人并不這么認為;一方面是DPU要比智能網(wǎng)卡的能力全的多(包括有網(wǎng)絡(luò )能力、存儲能力、安全能力等)，再一個(gè)是智能網(wǎng)卡的驅動(dòng)通常是在所在主機內而DPU完全不需要任何驅動(dòng)，最后DPU有獨立的CPU和OS而智能網(wǎng)卡僅是驅動(dòng)設備;所以DPU是一種全新的軟件定義基礎設施的設備(Software-Defined Infrastructure)，而不是已有網(wǎng)卡設備的增強版;

通過(guò)上面幾點(diǎn)，我們可以得到DPU可以提供的幾點(diǎn)能力：

1)提供為所屬主機的網(wǎng)絡(luò )處理能力、存儲處理能力和安全處理能力，并且這些能力可以使用DPU的OS的軟件棧來(lái)實(shí)現，也可以通過(guò)智能網(wǎng)卡或安全設備實(shí)現網(wǎng)絡(luò )處理能力、存儲處理能力和安全處理能力的硬件卸載，以提升處理性能;比如NVIDIA的BlueField-2就集成了ConnectX-6提供200G的以太網(wǎng)或IB處理能力，并且實(shí)現了虛擬交換機卸載;

2)DPU類(lèi)型的設備所用CPU可以是前面提及的ARM，技術(shù)上講也可以是其他能力匹配的CPU比如X86等，但是產(chǎn)品化要考慮性能、功耗、產(chǎn)品體積、主機插槽等各方面影響;

3)DPU類(lèi)型的設備比如類(lèi)似AWS的Nitro卡，也可以提供hypervisor的能力，對BMS和EC2實(shí)例提供一致的產(chǎn)品架構和特性能力，這點(diǎn)對于BMS產(chǎn)品實(shí)現尤其重要，這里可以參考阿里的神龍相關(guān)說(shuō)明;

4)DPU類(lèi)型設備提供了服務(wù)器“異構”的生態(tài)自主構建能力，比如X86的服務(wù)器上，可能很多比如Mellanox(已被NVIDIA 收購)的網(wǎng)卡、英偉達的GPU可以很方便的在X86上通過(guò)標準的PCI標準提供相應的能力，而無(wú)需再直接和X86 主板CPU產(chǎn)生關(guān)聯(lián);這就使得其他廠(chǎng)商給服務(wù)器的主機CPU外圍提供更多能力構建的通道，并且不會(huì )和主機CPU產(chǎn)生綁定和依賴(lài)，也同時(shí)“繞開(kāi)”了主機CPU廠(chǎng)商設置的“門(mén)檻”。

所以結合上面的內容，我們看下DPU的出現會(huì )給業(yè)界帶來(lái)什么?

1)從技術(shù)上來(lái)說(shuō)，可以通過(guò)主機外面附加DPU設備使得最大化Host資源使用率，這樣通過(guò)DPU的廉價(jià)性使能在比如云計算場(chǎng)景有更多的主機CPU可以銷(xiāo)售，也為提供更大規格單EC2實(shí)例甚至BMS提供了方案，而更多的主機CPU出售意味著(zhù)主機數沒(méi)有增加而銷(xiāo)售產(chǎn)品數量增加了;并且使用DPU的智能網(wǎng)卡等硬件卸載提升網(wǎng)絡(luò )能力和存儲能力，以及加解密安全能力;而DPU設備對于主機的透明性，增加了云計算主機被入侵后的擴散隔離能力;

2)從商業(yè)上講，以DPU對于NVIDIA為例，NVIDIA產(chǎn)品中網(wǎng)卡、GPU外設可以不再受Host主板/板載約束，因為如前面所述，DPU設備通過(guò)PCI標準通信，實(shí)現了CPU算力的逐步搶占，即可以在維持客戶(hù)數據中心已有X86設備的基礎上來(lái)疊加NVIDIA的設備能力，并且逐步蠶食這塊算力市場(chǎng)，從而構建NVIDIA在數據中心整體能力建設，最終實(shí)現數據中心全NVIDIA的“設備全棧”目標;以突破比如intel CPU板載網(wǎng)卡必須是本廠(chǎng)商的限制;

3)從趨勢上講，DPU設備對于主機Host來(lái)說(shuō)，使得主機具有了更多“智能化”，雖然原來(lái)服務(wù)器通常有管理職能化(BMC)，但是接口標準性、接口性能、功能豐富度一直存在不足，而DPU設備對于數據中心硬件設備的SDN(Network Defined Software)、SDS(Network Defined Storage)之后的SDC(Network Defined Compute)最后一環(huán)提供了一種實(shí)現，相比原來(lái)純虛擬化內容的SDC，最終實(shí)現了能力加設備的智能管控，即前面提及的SDI能力;

4)DPU設備的出現，解決了數據中心服務(wù)器設備尤其是在云場(chǎng)景下帶來(lái)的一些問(wèn)題，為數據中心的智能化又實(shí)現了重要的一環(huán);但是對于當前來(lái)說(shuō)，如果X86服務(wù)器的CPU主機使用了NVIDIA的DPU之后，導致CPU的板載網(wǎng)卡處于無(wú)用之地，也給整體設備采購成本、采購流程帶來(lái)了影響，并且DPU選型需要考慮到市場(chǎng)和客戶(hù)因素;

5)從整體運行的系統性來(lái)講，原來(lái)單主機允許的故障范圍，擴大到DPU設備和CPU主機，二者之一有故障就會(huì )帶來(lái)整體的損壞，可靠性和穩定性角度是有下降的，畢竟“沒(méi)有免費的午餐”，想獲得收益就得有付出，只是這個(gè)代價(jià)是否是客戶(hù)可以接受的。

6)DPU畢竟也屬于一款硬件產(chǎn)品，其研發(fā)不僅包括了CPU，還有網(wǎng)卡、OS等，所以對于基于DPU進(jìn)行所謂自主和服務(wù)器設備自身研發(fā)不會(huì )存在太多差異，甚至還有因為設備體積限制等帶來(lái)更多制造精度的要求，因此DPU的制造可以當做服務(wù)器集成來(lái)做，技術(shù)上還是有很多可以從服務(wù)器商借鑒的;也因此，如果說(shuō)一款DPU類(lèi)型的設備全是創(chuàng )業(yè)公司自研，那這個(gè)自研說(shuō)法的可信度也自然就值得懷疑;

總之而言，DPU設備提供了較多的實(shí)用能力，也有NVIDIA等廠(chǎng)商對產(chǎn)品的定位和市場(chǎng)考慮，但是說(shuō)“數據中心基礎架構”也只能當做廠(chǎng)商自己目標的宣傳語(yǔ)看待，還沒(méi)到必要的程度;并且從DPU的市場(chǎng)來(lái)看，主要用于云計算場(chǎng)景，而云計算大廠(chǎng)商基本都會(huì )有自己自研設備或設備合作定制;DPU產(chǎn)品之路，且行且看路，因為這條路真不寬。