DPU：“劫机”服务器生态
发布时间：2025-04-29 点击：3
dpu全称是 data processing unit，在云计算技术和产品里出现时间也有几年了，包括aws的nitro(注意不是智能网卡ena，ena对应的是mellanox的cx-5等)，不过大部分云厂商都是用于自己云平台上，只是最近nvidia ceo jensen huang对其dpu产品bluefield-x的介绍和产品发布视频导致了一股讨论热潮。
bluefield-2图例那么到底什么是dpu?通过以下几点对dpu即同类型设备的几点特征做如下解释：
1)dpu是一块完整的板卡，这块卡有独自的cpu，而且不是类似原来嵌入式设备的mips等性能不高的cpu，通常是arm等服务器同类型的cpu;并且这块卡还有独立的内存、磁盘、网卡及可配置gpu等增强设备，并且有独立的bmc和os，即如果不看物理形态，完全是一台体积小的服务器;
2)dpu设备工作时，是附录在通用服务器上作为附属设备来使能，通过pci设备与所属host进行交互信息;并且在host os来看，dpu设备是透明的，但是提供的网路、存储、安全等能力是可见的;
3)dpu设备的启动/重启对所属host有依赖，二者的os相互独立但是有控制信息传递和数据信息的交互(通过pci接口);相比智能网卡，完全在所属主机host内可视并且可控;
4)如前面提及的，不少人认为dpu是智能网卡或智能网卡的增强版，个人并不这么认为;一方面是dpu要比智能网卡的能力全的多(包括有网络能力、存储能力、安全能力等)，再一个是智能网卡的驱动通常是在所在主机内而dpu完全不需要任何驱动，最后dpu有独立的cpu和os而智能网卡仅是驱动设备;所以dpu是一种全新的软件定义基础设施的设备(software-defined infrastructure)，而不是已有网卡设备的增强版;
通过上面几点，我们可以得到dpu可以提供的几点能力：
1)提供为所属主机的网络处理能力、存储处理能力和安全处理能力，并且这些能力可以使用dpu的os的软件栈来实现，也可以通过智能网卡或安全设备实现网络处理能力、存储处理能力和安全处理能力的硬件卸载，以提升处理性能;比如nvidia的bluefield-2就集成了connectx-6提供200g的以太网或ib处理能力，并且实现了虚拟交换机卸载;
2)dpu类型的设备所用cpu可以是前面提及的arm，技术上讲也可以是其他能力匹配的cpu比如x86等，但是产品化要考虑性能、功耗、产品体积、主机插槽等各方面影响;
3)dpu类型的设备比如类似aws的nitro卡，也可以提供hypervisor的能力，对bms和ec2实例提供一致的产品架构和特性能力，这点对于bms产品实现尤其重要，这里可以参考阿里的神龙相关说明;
4)dpu类型设备提供了服务器“异构”的生态自主构建能力，比如x86的服务器上，可能很多比如mellanox(已被nvidia 收购)的网卡、英伟达的gpu可以很方便的在x86上通过标准的pci标准提供相应的能力，而无需再直接和x86 主板cpu产生关联;这就使得其他厂商给服务器的主机cpu外围提供更多能力构建的通道，并且不会和主机cpu产生绑定和依赖，也同时“绕开”了主机cpu厂商设置的“门槛”。
所以结合上面的内容，我们看下dpu的出现会给业界带来什么?
1)从技术上来说，可以通过主机外面附加dpu设备使得大化host资源使用率，这样通过dpu的廉价性使能在比如云计算场景有更多的主机cpu可以销售，也为提供更大规格单ec2实例甚至bms提供了方案，而更多的主机cpu出售意味着主机数没有增加而销售产品数量增加了;并且使用dpu的智能网卡等硬件卸载提升网络能力和存储能力，以及加解密安全能力;而dpu设备对于主机的透明性，增加了云计算主机被入侵后的扩散隔离能力;
2)从商业上讲，以dpu对于nvidia为例，nvidia产品中网卡、gpu外设可以不再受host主板/板载约束，因为如前面所述，dpu设备通过pci标准通信，实现了cpu算力的逐步抢占，即可以在维持客户数据中心已有x86设备的基础上来叠加nvidia的设备能力，并且逐步蚕食这块算力市场，从而构建nvidia在数据中心整体能力建设，最终实现数据中心全nvidia的“设备全栈”目标;以突破比如intel cpu板载网卡必须是本厂商的限制;
3)从趋势上讲，dpu设备对于主机host来说，使得主机具有了更多“智能化”，虽然原来服务器通常有管理职能化(bmc)，但是接口标准性、接口性能、功能丰富度一直存在不足，而dpu设备对于数据中心硬件设备的sdn(networkdefinedsoftware)、sds(networkdefinedstorage)之后的sdc(networkdefinedcompute)最后一环提供了一种实现，相比原来纯虚拟化内容的sdc，最终实现了能力加设备的智能管控，即前面提及的sdi能力;
4)dpu设备的出现，解决了数据中心服务器设备尤其是在云场景下带来的一些问题，为数据中心的智能化又实现了重要的一环;但是对于当前来说，如果x86服务器的cpu主机使用了nvidia的dpu之后，导致cpu的板载网卡处于无用之地，也给整体设备采购成本、采购流程带来了影响，并且dpu选型需要考虑到市场和客户因素;
5)从整体运行的系统性来讲，原来单主机允许的故障范围，扩大到dpu设备和cpu主机，二者之一有故障就会带来整体的损坏，可靠性和稳定性角度是有下降的，毕竟“没有免费的午餐”，想获得收益就得有付出，只是这个代价是否是客户可以接受的。
6)dpu毕竟也属于一款硬件产品，其研发不仅包括了cpu，还有网卡、os等，所以对于基于dpu进行所谓自主和服务器设备自身研发不会存在太多差异，甚至还有因为设备体积限制等带来更多制造精度的要求，因此dpu的制造可以当做服务器集成来做，技术上还是有很多可以从服务器商借鉴的;也因此，如果说一款dpu类型的设备全是创业公司自研，那这个自研说法的可信度也自然就值得怀疑;
总之而言，dpu设备提供了较多的实用能力，也有nvidia等厂商对产品的定位和市场考虑，但是说“数据中心基础架构”也只能当做厂商自己目标的宣传语看待，还没到必要的程度;并且从dpu的市场来看，主要用于云计算场景，而云计算大厂商基本都会有自己自研设备或设备合作定制;dpu产品之路，且行且看路，因为这条路真不宽。
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bluefield-2图例那么到底什么是dpu?通过以下几点对dpu即同类型设备的几点特征做如下解释：
1)dpu是一块完整的板卡，这块卡有独自的cpu，而且不是类似原来嵌入式设备的mips等性能不高的cpu，通常是arm等服务器同类型的cpu;并且这块卡还有独立的内存、磁盘、网卡及可配置gpu等增强设备，并且有独立的bmc和os，即如果不看物理形态，完全是一台体积小的服务器;
2)dpu设备工作时，是附录在通用服务器上作为附属设备来使能，通过pci设备与所属host进行交互信息;并且在host os来看，dpu设备是透明的，但是提供的网路、存储、安全等能力是可见的;
3)dpu设备的启动/重启对所属host有依赖，二者的os相互独立但是有控制信息传递和数据信息的交互(通过pci接口);相比智能网卡，完全在所属主机host内可视并且可控;
4)如前面提及的，不少人认为dpu是智能网卡或智能网卡的增强版，个人并不这么认为;一方面是dpu要比智能网卡的能力全的多(包括有网络能力、存储能力、安全能力等)，再一个是智能网卡的驱动通常是在所在主机内而dpu完全不需要任何驱动，最后dpu有独立的cpu和os而智能网卡仅是驱动设备;所以dpu是一种全新的软件定义基础设施的设备(software-defined infrastructure)，而不是已有网卡设备的增强版;
通过上面几点，我们可以得到dpu可以提供的几点能力：
1)提供为所属主机的网络处理能力、存储处理能力和安全处理能力，并且这些能力可以使用dpu的os的软件栈来实现，也可以通过智能网卡或安全设备实现网络处理能力、存储处理能力和安全处理能力的硬件卸载，以提升处理性能;比如nvidia的bluefield-2就集成了connectx-6提供200g的以太网或ib处理能力，并且实现了虚拟交换机卸载;
2)dpu类型的设备所用cpu可以是前面提及的arm，技术上讲也可以是其他能力匹配的cpu比如x86等，但是产品化要考虑性能、功耗、产品体积、主机插槽等各方面影响;
3)dpu类型的设备比如类似aws的nitro卡，也可以提供hypervisor的能力，对bms和ec2实例提供一致的产品架构和特性能力，这点对于bms产品实现尤其重要，这里可以参考阿里的神龙相关说明;
4)dpu类型设备提供了服务器“异构”的生态自主构建能力，比如x86的服务器上，可能很多比如mellanox(已被nvidia 收购)的网卡、英伟达的gpu可以很方便的在x86上通过标准的pci标准提供相应的能力，而无需再直接和x86 主板cpu产生关联;这就使得其他厂商给服务器的主机cpu外围提供更多能力构建的通道，并且不会和主机cpu产生绑定和依赖，也同时“绕开”了主机cpu厂商设置的“门槛”。
所以结合上面的内容，我们看下dpu的出现会给业界带来什么?
1)从技术上来说，可以通过主机外面附加dpu设备使得大化host资源使用率，这样通过dpu的廉价性使能在比如云计算场景有更多的主机cpu可以销售，也为提供更大规格单ec2实例甚至bms提供了方案，而更多的主机cpu出售意味着主机数没有增加而销售产品数量增加了;并且使用dpu的智能网卡等硬件卸载提升网络能力和存储能力，以及加解密安全能力;而dpu设备对于主机的透明性，增加了云计算主机被入侵后的扩散隔离能力;
2)从商业上讲，以dpu对于nvidia为例，nvidia产品中网卡、gpu外设可以不再受host主板/板载约束，因为如前面所述，dpu设备通过pci标准通信，实现了cpu算力的逐步抢占，即可以在维持客户数据中心已有x86设备的基础上来叠加nvidia的设备能力，并且逐步蚕食这块算力市场，从而构建nvidia在数据中心整体能力建设，最终实现数据中心全nvidia的“设备全栈”目标;以突破比如intel cpu板载网卡必须是本厂商的限制;
3)从趋势上讲，dpu设备对于主机host来说，使得主机具有了更多“智能化”，虽然原来服务器通常有管理职能化(bmc)，但是接口标准性、接口性能、功能丰富度一直存在不足，而dpu设备对于数据中心硬件设备的sdn(networkdefinedsoftware)、sds(networkdefinedstorage)之后的sdc(networkdefinedcompute)最后一环提供了一种实现，相比原来纯虚拟化内容的sdc，最终实现了能力加设备的智能管控，即前面提及的sdi能力;
4)dpu设备的出现，解决了数据中心服务器设备尤其是在云场景下带来的一些问题，为数据中心的智能化又实现了重要的一环;但是对于当前来说，如果x86服务器的cpu主机使用了nvidia的dpu之后，导致cpu的板载网卡处于无用之地，也给整体设备采购成本、采购流程带来了影响，并且dpu选型需要考虑到市场和客户因素;
5)从整体运行的系统性来讲，原来单主机允许的故障范围，扩大到dpu设备和cpu主机，二者之一有故障就会带来整体的损坏，可靠性和稳定性角度是有下降的，毕竟“没有免费的午餐”，想获得收益就得有付出，只是这个代价是否是客户可以接受的。
6)dpu毕竟也属于一款硬件产品，其研发不仅包括了cpu，还有网卡、os等，所以对于基于dpu进行所谓自主和服务器设备自身研发不会存在太多差异，甚至还有因为设备体积限制等带来更多制造精度的要求，因此dpu的制造可以当做服务器集成来做，技术上还是有很多可以从服务器商借鉴的;也因此，如果说一款dpu类型的设备全是创业公司自研，那这个自研说法的可信度也自然就值得怀疑;
总之而言，dpu设备提供了较多的实用能力，也有nvidia等厂商对产品的定位和市场考虑，但是说“数据中心基础架构”也只能当做厂商自己目标的宣传语看待，还没到必要的程度;并且从dpu的市场来看，主要用于云计算场景，而云计算大厂商基本都会有自己自研设备或设备合作定制;dpu产品之路，且行且看路，因为这条路真不宽。
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