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去年10月,NVIDIA行政總裁黃仁勳將收購的智能網卡Mellanox,冠上了新名字「DPU」(數據處理器)後,預測DPU和CPU、GPU將成「未來數據中心三大支柱」,上周再公佈了新DPU版本BlueField 3,支持的生態夥伴日眾。
黃仁勳公佈了以InfiniBand驅動的網絡平台Quantum-2,能提供高性能計算(HPC)效能。Quantum-2跟量子運算沒有關係,只是新一代的超級電腦。但NVIDIA倒是推出了模擬量子運算的cuQuantum的SDK,以加快驗證真正量子電腦上的算法。
Quantum-2支援NVIDIA開發的400Gbps InfiniBand平台,包括了 NVIDIA Quantum-2交換器、ConnectX-7網絡卡和BlueField-3數據處理器 (DPU),除了400Gb/s驚人吞吐量,還支援多租戶的共用功能。
多租戶HPC
以往,HPC只是少數科學家或專業才使用,類似是車廠執行複雜的空氣動力模擬情景,或是氣象預報。不過隨著軟件進步,不少產品設計、電影動畫、生物和化學工程、地質研究,都會用上HPC。HPC用途不斷拓展,即使公有雲也開始為數以百萬計用戶,提供HPC服務。
以往HPC屬於封閉單用戶系統,難以供多租戶一起共用,Quantum-2則正好為上述的新興應用而度身定造,既提供HPC性能,又支援多用戶。
Quantum-2支援雲原生的技術,具400Gb/s高吞吐量和多租戶支援功能,可滿足眾多使用者的需求。數據中心可基於應用需求,自行選擇以ConnectX-7網絡卡或者BlueField-3的DPU建構。
BlueField的DPU可從系統的CPU,卸載了網絡和儲存運算工作量,隔離不同VM和容量的流量,實現零信任和分散式的防火牆,相信也會成為日後私有雲數據中心標凖技術。
DPU投資熱潮
所謂「DPU」,就是指可編程設計的處理器,專門用於運行數據中心內的特定基礎設施;最常見是保安、儲存和網絡功能,以釋放現有伺服器算力,卸載工作量便伺服器可運行更多應用。乍聽起來,DPU與GPU有雷同之處,自從黃仁勳提出DPU而成為濫觴,DPU馬上身價百倍,在各地引發投資熱潮。
數據中心虛擬化之後、為了處理VM網絡、儲存、保安,耗用大量CPU算力,專用處理器以卸載和隔離流量,馬上應運而生,其實在公有雲並不陌生。AWS開發了Nitro System,原理上跟DPU完全一樣,為了卸載數據中心保安、虛擬化、網絡和儲存等功能,以釋放更多CPU算力。但Nitro System是AWS專屬技術;NVIDIA的DPU,除了可供應其他公有雲,還可成為數據中心的標凖,前景更廣闊。
各家廠商積極投入下,DPU市場百花齊放,英特爾也推出稱之為Infrastructure Processing Unit,市場上DPU還有多家初創;不少大有來頭;其中Pensando創辦人為Cisco的資深工程團隊;主席和創辦人之一更是Cisco前任行政總裁John Chambers,投資者還包括了Lightspeed、HPE和高通。
Fungible的創辦人是Pradeep Sindhu,為Juniper Networks的聯合創辦人;投資者則包括了軟銀願景基金。中國亦有多宗DPU的融資,最近包括了益思芯科技,創辦人黄益人曾創辦美國CNEX Labs。
黃仁勳也公佈DPU生態系統,網絡設備廠商Juniper Networks在GTC上宣佈了Edge Services Platform平台,並全面支援BlueField的DPU。Juniper Networks的設備部署在不少大型數據中心,支援BlueField,無疑打下了強心針。
保安廠商踴躍支持
Juniper技術總監Raj Yavatkar表示,DPU除了可從CPU卸載網絡、保安和儲存等I/O算力,也可實現分散式網絡和保安服務;包括了向數據中心內每一部伺服器,提供獨立的容器防火牆和第7層的代理伺服器(Proxy),提供保安和加速性能。
除了Juniper以外,支持BlueField還有多家保安廠商;Palo Alto Networks(PAN)已公佈了專門針對BlueField的虛擬防火牆系列,每秒傳輸速度高達100 Gb/s,比現時以基於通用CPU設計的虛擬防火牆,快上了5倍,未來企業更容易設計出類似是公有雲超級數據中心。
不過,以DPU作為加速網絡和保安應用,還須中央化SDN軟件管理,數據中心設計須作改變,不過現在廠商磨拳擦掌,系統軟件正虛位以待。VMware就建立了「Project Monterey」,支援在BlueField綜合管理所有網絡和保安的功能。VMware仍是數據中心虛擬平台的最具影響力的廠商,Project Monterey意味DPU可成為虛擬技術的數據中標凖。
NVIDIA指新版BlueField-3可卸載多達300處理器的工作量,英特爾會在下屆Six Five 高峰會推出基礎設施處理器(infrastructure processing unit,IPU),也就是及DPU的發展藍圖。HPE的Aruba則推出以Pensando的DPU設計的交換器。
據研究Gartner估計, DPU市場迅速擴展,2023年出貨的網絡卡之中,約有三分之一會是DPU。預料數年後,市場上DPU選擇,將多如雨後春筍。