揭開 DPU 的面紗：驅動資料中心網路運作的引擎

揭開 DPU 的面紗：驅動資料中心網路運作的引擎

各式雲端服務、超級電腦及網路設備紛紛採用的 NVIDIA BlueField DPU 架構，

將首度被深入公開介紹

科技圈終於在本週首度揭開 NVIDIA BlueField 資料處理器的面紗。這款晶片在去年開闢出 DPU 這個產品類別，而雲端服務、超級電腦及許多 OEM 業者與軟體合作夥伴已紛紛開始採用。

帶領以色列 BlueField 設計團隊的首席架構師 Idan Burstein，將在 Hot Chips 大會上介紹 DPU 的架構。Hot Chips 每年皆吸引眾多全球頂尖的微處理器設計師出席這場年度盛會。在這場演講中，將發表一款用於加速現代資料中心的晶片引擎，這款引擎中有著一組硬體加速器與通用 Arm 核心，可以加快網路、安全性功能及儲存工作的運作速度。

這些工作包含虛擬化資料中心的硬體，同時確保網路流量的安全和順暢，包括在硬體中加速運行資料中心基本任務中不斷增加的作業負載，像是：

l   安全性方面的 IPsec、TLS、AES-GCM、RegEx 及Public Key Acceleration

l   儲存方面的 NVMe-oF、RAID 及 GPUDirect Storagee

l   網路方面的 RDMA、RoCE、SR-IOV、VXLAN、VirtIO 及 GPUDirect RDMA

l   視訊串流及時間敏感性通訊的卸載

這些作業負載的成長速度已經超越摩爾定律，佔據三分之一的伺服器 CPU 運行週期。DPU 將這些專用硬體整合起來，以更高效的方式來運行這些工作，釋放出更多 CPU 核心來處理資料中心的應用。

DPU 在不犧牲裸機效能的情況下提供虛擬化和先進的安全功能，它們的應用範疇涵蓋雲端運算、媒體串流、儲存、邊緣處理和高效能運算等多個領域。

NVIDIA 執行長黃仁勳形容 DPU 為未來運算領域發展的三大支柱之一。CPU 用於通用運算、GPU 用於加速運算，而 DPU 則在資料中心內移動資料以進行處理。

隨插即用的完整堆疊

在 Hot Chips 大會中有許多會讓處理器架構師著迷不已的晶片細節，對使用者來說，好消息是他們不需要精通這些，只要把現有軟體安裝到熟悉的高階軟體介面，就能發揮 DPU 的優勢。

這些 API 被綁定在稱作 NVIDIA DOCA 的 DPU 軟體堆疊裡，堆疊裡有驅動程式、函式庫、工具、文件、應用程式範例及一個 runtime 環境，以在整個資料中心的數千個 DPU 上配置、部署和調控服務。

已經有數百個組織向我們申請 DOCA 的早期試用，其中包括全球許多產業中的頂尖企業。

將 DPU 用於資料中心及雲端環境

全球已有多個最大型的雲端環境及一台 TOP500 排行榜上的超級電腦，採用在 Hot Chips 大會介紹的架構，並與下一代防火牆進行整合。多個頂尖 OEM 推出的系統很快也會採用這個架構，和來自超過十家軟體合作夥伴的支援。

全球多個雲端服務供應商正使用或準備部署 BlueField DPU，以安全配置運算執行個體。

BlueField 助力超級電腦及防火牆

劍橋大學利用 DPU 的效率，於今年六月推出了英國最高速的學術研究超級電腦，它在全球最節能系統的 Green500 排行榜上位居第三。它是全球第一部雲端原生超級電腦，研究人員可以在不影響效能的情況下，以保有隱私和安全的方式共享虛擬資源。

所有資料中心可以透過 Palo Alto Networks 的 VM-Series 新世代防火牆，獲得 DPU 的安全性功能。BlueField-2 可以加快 VM-Series 新世代防火牆的運作速度，檢查過去無法檢查的網路流量。

DPU 很快就會現身在華碩 (ASUS)、源訊 (Atos)、戴爾科技 (Dell Technologies)、富士通 (Fujitsu)、技嘉 (GIGABYTE)、新華三 (H3C)、浪潮 (Inspur)、廣達 (Quanta)/ 雲達 (QCT) 及 美超微 (Supermicro) 推出的系統中，其中有部分業者在五月的COMPUTEX 大會中宣布了相關計畫。

十餘家軟體合作夥伴將支援 NVIDIA BlueField DPU，包括：

• VMware 發表 Project Monterey，將 DPU 提供給超過 30 萬個組織，他們皆仰賴 VMware 為他們帶來的速度、彈性及安全性。
• Red Hat 將推出用於 Red Hat Enterprise Linux 及 Red Hat OpenShift 的開發者套件，有 95% 的《財星》全球 500 強企業 (Fortune 500) 使用。
• Canonical 的 Ubuntu Linux，這是公有雲中最受歡迎的作業系統。
• Check Point Software Technologies 的解決方案，被全球超過十萬個組織用來預防網路攻擊。

其他合作夥伴有 Cloudflare、DDN、Excelero、F5、Fortinet、Guardicore、Juniper Networks、NetApp、Vast Data 及 WekaIO。廣泛的產品支援來自於龐大的發展機會。

NVIDIA 財務長 Collette Kress 在五月的財報會議上表示：「世界上的每一個網路晶片都將成為智慧網路晶片，而這就是所謂的 DPU，它是晶片上的資料中心。」他預測日後每台伺服器都會搭載一個 DPU。

以 DPU 驅動的網路近在眼前

Dell’Oro Group 的市場觀察員預測，智慧網路埠的出貨量將增加近一倍，從 2020 年的 440 萬上升到 2025 年的 740 萬。

NVIDIA 為了迎向這股成長動能，在 GTC 大會上宣佈了接下來兩代 DPU 的發展路線圖。明年開始送樣的 BlueField-3，將驅動高達每秒 400Gbit 的網路，並擁有 300 個 x86 核心的運算實力。BlueField-4 在加入 NVIDIA 人工智慧 (AI) 運算技術後將能大幅提升效能。

從市場動能及本週的 Hot Chips 大會演講中可以看出，正如 NVIDIA 在 AI 領域的作為一般，如今 NVIDIA 也正引領著加速網路的發展。