當(dāng)數(shù)據(jù)中心成為新的計(jì)算單元，BlueField-3實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)加速增長

（魏德齡/文）在如今高速率與低時(shí)延在各種用例中已成為重要前提條件的時(shí)代，傳統(tǒng)的馮·諾依曼架構(gòu)由于大大依賴單一的CPU或GPU進(jìn)行計(jì)算，已經(jīng)無法解決日益嚴(yán)重的網(wǎng)絡(luò)擁塞的問題。以數(shù)據(jù)為中心的新架構(gòu)則解決了這一問題，通過讓“數(shù)據(jù)在哪，計(jì)算就在那”，從而大大降低通信延時(shí)。英偉達(dá)的BlueField-3與DOCA軟件開發(fā)包所構(gòu)建出的DPU生態(tài)系統(tǒng)正在讓更多業(yè)務(wù)受益于這種新架構(gòu)，讓數(shù)據(jù)中心成為新的計(jì)算單元。

數(shù)據(jù)中心成為新計(jì)算單元

以BlueField為代表的DPU的出現(xiàn)正是為以數(shù)據(jù)為中心的計(jì)算架構(gòu)而生，它的存在實(shí)現(xiàn)了業(yè)務(wù)和基礎(chǔ)設(shè)施操作的分離，大幅降低了長尾延時(shí)，而長尾延時(shí)正是影響業(yè)務(wù)性能的巨大瓶頸所在。

UCloud技術(shù)專家馬彥青就對(duì)基于InfiniBand網(wǎng)絡(luò)的DPU與以太網(wǎng)進(jìn)行了舉例對(duì)比，他表示：“試想一個(gè)研究生或博士在2-3年時(shí)間里，如果能用InfiniBand網(wǎng)絡(luò)把計(jì)算量縮短一半或1/3，也就是意味著他們在讀研和讀博期間會(huì)有更多的論文產(chǎn)出量。而在石油勘探領(lǐng)域，如果把這種數(shù)據(jù)、計(jì)算和勘探模型的計(jì)算縮減一半以上，那意味著它整個(gè)油田的勘探也會(huì)縮短時(shí)間。”

英偉達(dá)在今年的GTC上正式發(fā)布了BlueField-3，相比上一代產(chǎn)品，它具有5倍加速計(jì)算能力、16個(gè)Arm A78 CPU核，和4倍的加解密速度。BlueField-3也是首款支持第五代PCIe總線并提供數(shù)據(jù)中心時(shí)間同步加速的DPU。

值得一提的是，BlueField-3也是業(yè)界首款速度達(dá)到400Gb/s的DPU，英偉達(dá)將會(huì)在BlueField-3上推出400Gb/s的Ethernet或InfiniBand接口�？蛻艨梢允褂肂lueField-3來實(shí)現(xiàn)400Gb/s的加解密速度（無論是用IPSec還是TLS），而以往使用CPU時(shí)，即便使用200G的網(wǎng)絡(luò)，把CPU資源完全耗光，也只能跑到30-40Gb/s。

釋放最大性能

無疑，BlueField-3充分實(shí)現(xiàn)了把合適的計(jì)算放在合適的地方，進(jìn)而釋放最大的性能。除了上文馬彥青舉例的在實(shí)際用例中可以縮短科研或勘探時(shí)間外，在安全、網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)、AI與HPC等業(yè)務(wù)場景上都能實(shí)現(xiàn)加速。

在安全業(yè)務(wù)上，BlueField-3可以實(shí)現(xiàn)從IP層，傳輸層以及到MAC層的400Gb/s全線速在線加解密，當(dāng)使用RegEx和DPI做深度包檢測時(shí)，速度可以達(dá)到50Gb/s。據(jù)NVIDIA網(wǎng)絡(luò)事業(yè)部亞太區(qū)市場開發(fā)高級(jí)總監(jiān)宋慶春透露，從BlueField-3以后，會(huì)對(duì)未來加密計(jì)算開始做鋪墊，到BlueField-4以后可以真正實(shí)現(xiàn)加密計(jì)算。

在網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)中，BlueField-3專門對(duì)RDMA、Connection Tracking、ASAP2等這些網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)做了進(jìn)一步加強(qiáng)，特別是對(duì)時(shí)間精度，可在數(shù)據(jù)中心和邊緣之間做非常及時(shí)的時(shí)鐘同步。

在存儲(chǔ)業(yè)務(wù)中，BlueField-3可以實(shí)現(xiàn)以往不可能做到的事情，可以做到Block storage、File storage、object storage或者NVME storage的仿真，還可以對(duì)storage在數(shù)據(jù)落盤時(shí)加解密的操作進(jìn)行硬件卸載，甚至是各種簽名操作都可以分流到DPU上。

對(duì)于AI與HPC而言，BlueField-3可以執(zhí)行通信框架，實(shí)現(xiàn)無阻塞通信，告別以往通信時(shí)不計(jì)算，計(jì)算時(shí)不通信的局限，實(shí)現(xiàn)通信與業(yè)務(wù)的分離，進(jìn)而可讓一些業(yè)務(wù)的性能提升30%-40%。

DPU生態(tài)系統(tǒng)興起

除了能夠釋放全部性能的亮眼表現(xiàn)外，DPU生態(tài)系統(tǒng)目前也已經(jīng)興起，得到了操作系統(tǒng)廠商、應(yīng)用廠商，以及云、安全、存儲(chǔ)等各個(gè)領(lǐng)域廠商的廣泛支持。

例如NVIDIA和VMWare共同開發(fā)的Monterey Project，該項(xiàng)目中，VMware把Hypervisor里的一些功能分流到DPU上，從而使Virtualization環(huán)境下Infrastructure的相關(guān)CPU工作實(shí)現(xiàn)由DPU所取代，實(shí)現(xiàn)了業(yè)務(wù)與Infrastructure操作的完全隔離。值得注意的是，這也是首次VMware把其源代碼開放給合作伙伴，來共同開發(fā)基于VMware企業(yè)級(jí)的云解決方案，足見DPU的魅力所在。

VMware 云平臺(tái)業(yè)務(wù)部營銷副總裁 Lee Caswell在BlueField-3發(fā)布時(shí)曾表示： “我們共同的客戶都在競相利用AI賦能其企業(yè)應(yīng)用。那些基于VMware Cloud Foundation的企業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施將得到最新發(fā)布的NVIDIA BlueField-3 DPU的認(rèn)證，目的就是為用戶提供一個(gè)新的思路來提高應(yīng)用性能、為虛擬化環(huán)境和裸金屬環(huán)境提供一致的操作模型，以及在確保業(yè)務(wù)性能的前提下提供一個(gè)全新零信任安全模型�！�

專為助力BlueField合作生態(tài)系統(tǒng)而生的DOCA軟件開發(fā)包，可以通過DOCA來實(shí)現(xiàn)軟件定義網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)、安全，可在其中進(jìn)行各種操作，開發(fā)人員可以通過DOCA和BlueField硬件關(guān)聯(lián)起來，直接調(diào)用到硬件的加速引擎。

UCloud就通過DPU與DOCA簡化了UCloud裸金屬網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，解決了原VPC網(wǎng)關(guān)架構(gòu)下服務(wù)器集群成本高、上聯(lián)交換機(jī)與網(wǎng)關(guān)帶寬瓶頸的問題。簡化之后，VPC管理整體集成至DPU內(nèi)部，在提高轉(zhuǎn)發(fā)效率的同時(shí)，帶寬性能也大大提高。

據(jù)悉，下一代BlueField-4還將會(huì)集成GPU，讓更多AI模型也能跑在DPU上，針對(duì)GPU的編程接口也會(huì)整合到DOCA里，DPU生態(tài)系統(tǒng)無疑將近一步壯大，更多的創(chuàng)新案例也將不斷涌現(xiàn)。