发布日期：2025-06-18 23:47 点击次数：84
2021年7月24日皇冠信用盘搭建，由江苏省当年网罗创新究诘院专揽、SDNLAB经办的2021中国5G网罗创新论坛上，多家机构道到了DPU的进展，咱们对此进行了整理，以飨读者。
5G时期带来通讯带宽的高大普及，更多的带宽使能更多的应用。数据量的迅猛增多以及工作器网罗带宽的快速增长齐还是远超计较能力的增长，有线速I/O处理需求的应用才智受到CPU和内存的截止，现有系统也会因为CPU资源占用而导致延迟增多，包处感性能出现波动。
5G时期带来互联终局征战的大爆发，也带来数据大爆发。据统计2019年公共产生数据45ZB，预测到2024年这一数字将达到142ZB，其中24%的数据将来自终局及时数据。海量数据条目下低时延网罗传输及数据处理的算力需求及性能压力高大。
5G时期带来个性化定制私域网罗时期。5G网罗不啻用于公众客户，更主要的赋能百行万企，手脚新基建的勤劳构成，鼓舞社会发展。5G将大宗部署在网罗角落，提供及时应用和工作。据IDC统计，近10年来公共算力增长彰着滞后于数据的增长。每3.5个月公共算力的需求就会翻一倍，远超算力增长的速率。算力，手脚先进分娩力，承载了十万亿好意思元鸿沟经济。在5G的鼓舞下，计较组织从“端-云”一体，到“端-角落-云”一体;从内存计较发展到网内计较。基础设施云资源手脚5G发展的勤劳基石，也发生了极大的变化。
5G的需求5G MEC是一种散播式计较部署架构，将计较能力、业务以及部分5G网罗能力部署到网罗角落，竣事低时延的当场数据处理、明锐数据腹地处理。MEC不错很好的适配低频、频次不细目性同期时辰明锐的业务场景。(开首：网罗通讯与安全紫金山实验室)
5G MEC包括5G网关UPF、角落应用平台MEP、行业应用APP以及假造化基础设施。5G MEC手脚一口头征战部署在麇集终局用户侧的角落位置，提供大带宽、低时延的网罗纠合能力，AI、图像渲染等计较能力，以及面向行业的安万能力。
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其中大小比2：1，奇偶比2：1，和值12，跨度5。
角落计较将从传统的集中式互联网交换(Internet Exchange IX)模子蔓延到角落交换模子。位于角落的最终用户和征战远隔主要IX点，流量到达这些位置所需的距离会诽谤性能并权贵增多传输资本。网罗互联需要在麇集最终用户的终末一公里网罗近邻的角落进行。数据在角落互联和分享，不波及中枢网。角落互联将更多流量保留在腹地。
低延迟网罗是角落计较的勤劳构成，要求网罗节点尽可能麇集腹地。跟着越来越多的数据在腹地产生本保存，网罗互联密度将在角落激增，主干网将蔓延到角落，平等互联和数据交换将发生在接上钩的1-2跳内。跟着角落计较基础设施确凿立，好多设施将弘扬网罗间数据交换点的作用。网罗集聚于这些节点，为角落工作提供因循，诽谤角落工作延迟，裁减光纤距离，减少网罗跳数。跟着计较向角落蔓延，网罗交叉纠合也将愈加分散。预测到2025年，75%的数据将在工场、病院、零卖、城市的角落产生、处理、存储和分析。
5G具有纯真的前导码，以狂放低延迟纠合的需求。跟着角落计较需求的增长，现有的回传网罗处理速率无法匹配5G网罗数据产生的速率和容量需求，需要在角落部署新的、更快和更高容量的路由。
5G假造化网罗功能需要高度散播式的数据中心。这类数据中心不错部署充足多的工作器，在脱手5G网罗的同期脱手角落云工作。
什么是菠菜平台将责任负载置于角落要求对应用构建和脱手的方式进行调度，让代码不错从数据中心的工作器到客户时事征战中的微适度器。需要料理高度散播式的应用和数据，编排大鸿沟的角落操作。(云原生时间和DevSecOps时间)推送到角落的代码应该是自包含的，每个组件必须完好意思，包含代码、建立、库以及软件界说的环境，代码手脚一个全体构建、测试和部署，确保容器或假造机不错在职何方位脱手。
DPU的出现在云基础设施领域，CPU用于通用计较，构建应用生态，假造化时间举例Hypevisor等占用大宗的内存和CPU资源，而信得过用作分享的资源受到较大的影响。以网罗契约处理为例，领路报文需要接近100个cycle，线速处理10G的网罗需要约4个Xeon CPU的核，单作念网罗数据包处理，就不错占去一个8核高端CPU一半的算力。而GPU用于加快计较，专注于图像处理、流媒体处理，并络续朝着AR、VR处理，AI加快的标的发展。在云基础设施领域，需要一种时间，大概卸载CPU负荷，最大限制的将硬件资源分享给佃农。
十年前，网罗处理器(NP)主要用于包处理、契约处理加快，应用在多样网关、防火墙、UTM等征战上，多聘请多核NOC架构。其后Intel推出了DPDK时间，在用户空间上欺诈本人提供的数据平面库手法数据包，绕过linux内核契约栈，极大普及了包转发速率，本来需要NP来竣事的网关类征战，当今X86就能狂放性能要求。而DPU则是5G时期集网罗加快为一体的新式数据处理单位。DPU里面交融了RDMA、网罗功能、存储功能、安全功能、假造化功能。接办CPU不擅长的网罗契约处理、数据加解密、数据压缩等数据处理任务，同期兼顾传输和计较的需求。DPU起到纠合要害的作用，一端纠合CPU、GPU、SSD、FPGA加快卡等腹地资源，一端纠合交换机/路由器等网罗资源。总体而言，DPU不仅提高了网罗传输遵循，何况开释了CPU算力资源，从而带动全体数据中心的降本增效。
1950年以来，CPU是计较机或智能征战的中枢
1990年以来，GPU登上舞台
而5G的时期是数据创新时期，亦然DPU的时期。
什么是DPUDPU是相配于智能网卡的升级版块，增强了网罗安全和网罗契约的处理能力，增强了散播式存储的处理能力，将软件界说网罗、软件界说存储、软件界说加快器交融到一个有机的全体中，搞定契约处理，数据安全，算法加快等计较负载，替代数据中心用于处理散播式存储和网罗通讯的CPU资源。
DPU履行上是分类计较，是将数据处理/预处理从CPU卸载，同期将算力散播在更麇集数据发生的方位，从而诽谤通讯量，涵盖基于GPU的异构计较，基于网罗的计较(In-NetworkComputing)、基于内存(In-Memory-Computing)的计较等多个方面。DPU定位于协同处理单位，是数据面与适度面分离念念想的一种竣事，其与CPU融合配合，后者精采通用适度，前者专注于数据处理。在局域网场景下DPU通过PCIe/CXL等时间纠合兼并角落内多样CPU、GPU，广域网场景下主要通过Ethernet/infiniband等时间竣事角落与角落间、角落与云之间的纠合。
DPU包括特定的报文处理引擎，如P4、POF等，此外还包含ARM等协处理器大概处理路由器场景中的大宗分支预测。具备低延迟的交换能力，能将不同类型的数据包快速分发给不同的处理单位。
体育博彩网站信誉基于DPU的网罗处理模块是透澈可编程的。比拟于ASIC，DPU能跟着网罗、契约、封装和加密算法的快速变化，以软件的速率变嫌硬件的能力。通过DPU提高每个网罗节点上的计较能力，比拟要领网卡，同等算力所需的工作器数目更少，诽谤了前期资本、空间、电力和散热的要求，DPU会诽谤大鸿沟部署网罗工作的TCO。
人工智能DPU将成为新的数据网关，集成安全功能，使网罗接口成为遁入的范围。可将支出高大的加解密算法如国密要领的非对称加密算法SM2、哈希算法SM3和对称分组密码算法SM4，交由DPU处理。当年，跟着区块链时间的锻练，共鸣算法POW、验签等齐会糟践大宗的CPU算力也不错固化在DPU中。
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DPU将成为存储的进口。散播式系统中NVMeof契约蔓延到InfiniBand或TCP互联的节点中，竣事有储的分享和费力探听。这些数据流的契约处理不错集成在DPU中，手脚多样互联契约适度器。
DPU将成为云工作提供商料理资源的用具，云工作提供商将云资源料理占用全辖下千里至DPU，将CPU、GPU全部开释出来，手脚基础设施提供给云佃农。提供者与使用者两者之间的资源严格差别，料理界面明晰，陋劣使用。
DPU竣事的方式：不同厂商DPU竣事方式不一：
Marvell收购了Innovium，提供面向5G的基带处理 DPU，其OCTEON 10系列DPU，聘请台积电5nm制程，初度聘请ARM Neoverse N2 CPU内核; Netronome，其NFP4000流处理器，包括48个数据包处理内核和60个流处理内核，通盘这些内核齐不错通过P4编程; Pensando其Capri处理器具有多个可编程的P4处理单位。 Fungible，其DPU基于MIPS，面向网罗、存储、假造化，包含52个MIPS微型通用核以及6个大类的专用核。英伟达 2019年3月，收购以色列芯片公司Mellanox，其推出的BlueField-2包括8个ARM Cortex-A72核及多个专用加快核区域。DOCA(data center infrastructure-on-a-chip Architecture)手脚 DPU上的软件开发平台，提供要领API，将驱动才智、库、示例代码、文档和与包装的容器组合在沿途，因循基于DPU应用和工作的快速开发。
皇冠体育打不开英特尔，收购了深度学习芯片公司Nervana System，以及移动和镶嵌式机器学习公司Movidius，将CPU与FPGA团结在沿途构建DPU。提供DPDK(Intel Data Plane Development Kit)，为用户空间高效的数据包处理提供库函数核驱动的因循，通过SR-IOV时间，竣事不同应用通过DMA平直与PCIe征战沿途责任。FPGA蔓延到300万个逻辑单位，不错与其他处理模块沿途竣事网罗、内存、存储和计较。
Broadcom基于Arm竣事DPU，主要面向交换机、路由器芯片。以NetXtreme E系列适度器为基础，搭载TruFlow时间，推出了Stingray SmartNIC。
Xilinx 2019年收购了solarFlare，其最新发布的Alveo SN1000系列基于 16nm UltraScale+FPGA架构，容量为100万个LUT，包含一个NXP的16核ARM处理器，不错在FPGA上每秒处理400万个景象纠合和1亿个数据包。其solarFlare onload(TCPDirect)功能应用于公共90%的金融往还所。
区欧洲杯AWS Nitro，聘请了网罗卡、存储卡、适度器卡多卡形态来竣事DPU功能。收购了以色列芯片上Annapurna labs。
阿里云，推出了MOC卡居品，集成了志强D处理器、FPGA，是一种单卡形态居品。
英伟达的DPU(BlueField-2)功能特点从2021中国5G网罗创新论坛上英伟达沈宇希嘉宾的演讲中获知，英伟达的BlueField-2聘请SoC架构经营，最大200Gbps带宽，编码方式因循NRZ 25Gbps模式和PAM4 50Gbps模式，内置ConnectX-6 Dx网卡芯片，因循RDMA，同期因循TLS/IPSec。
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DPU不错提供实继续钟。搭载ConnectX-6DX的DPU，通过PHC2SYS大概竣事工作器与网卡之间400ns的同步精度，ConnetX-6DX之间借助PTP4l不错竣事20ns的同步精度，狂放5G无线DU时钟同步需求。
DPU增强角就逮罗部署智能。DPU因循裸金属、假造化、容器化部署模式。裸金属适度层通过DPU仿真NVMe征战，数据层借助DPU的ASIC芯片高速转发，并通过NVMatrix基于Infiniband或RoCEv2无损网罗纠合后端高通量分部式集群。DPU可为裸金属物理机接入纯真可蔓延的高速云盘工作。
DPU不错提供纯真可蔓延的网罗征战。DPU不错建立为两类征战：一类为NVIDIA原生征战，包括PF/VF、SF;另一类为VirtIO-Net征战。其中，SF特意针对基于裸金属的大鸿沟容器开发，功能与VF征战相配，因循RDMA、内核契约栈，开启无需翻开SR-IOV。该DPU最大因循512个SF(SubFunction)。
图3：DPU暴露图
DPU对网罗加快。DPU聘请了ASAP2网罗加快时间。ConnetX-6DX内置了Embeded switch(E-Switch)，大概竣事网罗征战之前的数据交换和处理。E-Switch可编程，因循查表操作及表跳转，表项与OVS数据面匹配。OVS数据面可卸载至E-Switch，通过ASIC竣事了内核OVS的卸载，转发性能高。通过ASAP2 将OVS数据面、适度面、料理面分开，后两者通过DPU的ARM计较组件来竣事，数据面卸载到E-Switch，从而竣事加快的成果。E-Switch因循多种Overlay契约的卸载，如VXLAN、GRE等，因循报文头修改，竣事NAT功能。E-Switch因循Connection Track，竣事TCP纠合的景象监控，此外还因循流量统计和限速、镜像;E-Switch与现有SDN适度器及编排用具无缝兼容。基于该DPU，裸金属云不错快速部署，竣事网罗性能的普及。
DPU提供高可靠的存储。比拟于智能网卡，DPU增多了存储卸载功能，通过SNAP时间向主机OS呈现多个存储征战。应用对DPU的探听由IO Processor融合处理，包括SPDK和硬件卸载两种处理方式。用户不错在DPU纠合的存储征战上装配操作系统，并启动，从而构建腹地透澈莫得磁盘的裸金属架构，竣事比腹地磁盘更高的可靠性。佃农对存储的界说和探听齐通过DPU完成，对主机操作系统无依赖，同期不错充分欺诈远端存储因循数据快速转移(分钟级)。
小结现时，诚然有繁密巨头的参与，DPU市集仍然处于低级阶段。跟着网罗流量指数高潮，在职何有大流量的方位，DPU齐将存在皇冠信用盘搭建，市集出路广泛。在DPU加抓下，5G时期边云协同、云网一体齐将迟缓成为现实。