专用数据处理器(DPU)技术白皮书(附报告)

内容摘要

DPU(Data Processing Unit)是新近发展起来的一种专用处理器。2020年NVIDIA公司发布的DPU产品战略中将其定位为数据中心继CPU和GPU之后的“第三颗主力芯片”,掀起了一波行业热潮。DPU的出现是异构计算的一个阶段性标志。与GPU的发展类似,DPU是应用驱动的体系结构设计的又一典型案例;但与GPU不同的是,DPU面向的应用更加底层,类型也更多样。DPU要解决的核心问题是基础设施的“降本增效”,即将“CPU处理效率低下、GPU处理不了”的负载卸载到专用DPU,提升整个计算系统的效率、降低整体系统的总体拥有成本(TCO)。新一代的DPU不仅可以作为运算的加速引擎,还具备控制平面的功能,能够运行Hypervisor,更高效的完成网络虚拟化、IO虚拟化、存储虚拟化等任务,彻底将CPU的算力释放给应用程序。DPU的出现也许是体系结构朝着专用化路线发展的又一个里程碑。

本白皮书将重点分析DPU产生的背景、技术特征、软硬件参考架构,应用场景、并对目前已经公布的DPU产品做简要的比较分析,为后续DPU技术发展提供必要的参考。本文的大体结构如下:

第一部分介绍DPU的技术发展概况,首先对DPU做了一个基本的定义,然后阐述了DPU发展的背景,并简要介绍DPU发展的历程,DPU在现有计算生态中的角色,最后以DPU的产业化机遇作为总结。

第二部分详细说明DPU的特征结构,对DPU的定位做了进一步阐述,然后提出一种通用的DPU的结构模型。

第三部分介绍DPU的应用场景,本文总结了三大应用场景:网络功能卸载、存储功能卸载、安全功能卸载,这也是DPU目前最重要的三个应用方向。

第四部分提出DPU开发的五层参考模型,包括设备层、操作层、计算引擎层、应用服务层和业务开发层,既体现了DPU开发过程中的软硬协同,也充分继承了通用软件栈的分层结构。

第五部分概要介绍目前行业的已经发布或已经披露的DPU产品,虽然其中绝大部分尚未到批量应用的阶段,各个竞品的优缺点也尚未得到市场的充分验证,但是对于后续DPU研发具有重要的参考价值。

第六部分展望未来DPU发展,并作为全文的总结。

报告下载:专用数据处理器 (DPU)技术白皮书

 

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