最近DPU的熱度居高不下，很多公司都加入了這一陣營(yíng)，這也側(cè)面印證了行業(yè)正在轉(zhuǎn)向限制較少、基于服務(wù)器的存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)。但是，無(wú)論你是考慮使用SmartNIC、GPU還是DPU，有幾個(gè)問(wèn)題是需要明確的。

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The Good：SmartNIC/DPU能夠卸載CPU工作負(fù)載，減輕CPU負(fù)擔(dān)

DPU，通常被稱為數(shù)據(jù)處理單元(Data Processing Unit)，通常以PCIe卡的形式出現(xiàn)，它可以將傳統(tǒng)上在服務(wù)器 CPU 上運(yùn)行的網(wǎng)絡(luò)或存儲(chǔ)服務(wù)卸載到卡上。為什么說(shuō)這是好的?當(dāng)你考慮像 Hyper-Converged Infrastructure 這樣傳統(tǒng)的基于服務(wù)器的行業(yè)解決方案時(shí)，在服務(wù)器 CPU 上運(yùn)行你的存儲(chǔ)或網(wǎng)絡(luò)服務(wù)意味著你在消耗服務(wù)器 CPU、網(wǎng)絡(luò)和內(nèi)存資源。從打開(kāi)系統(tǒng)電源的那一刻起，僅存儲(chǔ)服務(wù)就可以消耗多達(dá) 30% 的服務(wù)器資源(取決于你啟用了哪些數(shù)據(jù)服務(wù))。另一個(gè)好處是，可以針對(duì)具體的任務(wù)量身定制專用硬件。

雖然一段時(shí)間以來(lái)，網(wǎng)卡一直在卸載網(wǎng)絡(luò)服務(wù)(通常稱為 TCP 卸載) ，但我們看到了一種趨勢(shì)，卸載功能正向上移動(dòng)，轉(zhuǎn)移到更高級(jí)別、更復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)功能，包括安全功能。傳統(tǒng)上，大多數(shù)高級(jí)網(wǎng)絡(luò)功能運(yùn)行在防火墻設(shè)備或主服務(wù)器 CPU 上。這些方法要么不可伸縮，要么不可避免地消耗服務(wù)器資源，并伴有軟件依賴。將高級(jí)網(wǎng)絡(luò)功能轉(zhuǎn)移到其他設(shè)備上，可以隨每臺(tái)服務(wù)器(相對(duì)于單個(gè)設(shè)備)一起擴(kuò)展，并且不會(huì)對(duì)服務(wù)器 CPU(相對(duì)于軟件)造成負(fù)擔(dān)。在這種架構(gòu)中，服務(wù)器操作系統(tǒng)消耗的是網(wǎng)卡的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，不需要計(jì)算出網(wǎng)絡(luò)流量管理的技術(shù)細(xì)節(jié)，并且它可以隨著環(huán)境中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行擴(kuò)展。

The Bad：SmartNIC/DPU 是真正的網(wǎng)絡(luò)或存儲(chǔ)引擎,還是只是一個(gè)可編程加速器?

事實(shí)上，DPU大多具有可編程加速器芯片，用于將某些服務(wù)或功能從服務(wù)器CPU上卸載。這些服務(wù)或功能是什么取決于蝕刻在硅片上的軟件。對(duì)于存儲(chǔ)服務(wù)，如今 DPU 本身提供的功能并不多。這意味著使用DPU時(shí)，用戶主要是獲得加速方面的優(yōu)勢(shì)，但依舊會(huì)遇到與超融合基礎(chǔ)設(shè)施或軟件定義存儲(chǔ)相同的限制，因?yàn)樘峁┩暾髽I(yè)級(jí)數(shù)據(jù)服務(wù)的存儲(chǔ)軟件仍然運(yùn)行在服務(wù)器上。

我們來(lái)進(jìn)一步看看為什么這很重要。當(dāng)你只將一些數(shù)據(jù)服務(wù)從服務(wù)器CPU上卸載到DPU上時(shí)，您考慮的設(shè)計(jì)原則(硬件特性，即網(wǎng)卡提供的內(nèi)容、服務(wù)器上的軟件提供的內(nèi)容)與在服務(wù)器網(wǎng)卡上運(yùn)行所有企業(yè)數(shù)據(jù)服務(wù)所采用的原則大不相同。后者可以確保CPU、網(wǎng)絡(luò)或內(nèi)存資源的消耗為零，并且不存在軟件依賴或與服務(wù)器上運(yùn)行的應(yīng)用程序發(fā)生沖突。正確處理這一點(diǎn)很重要，因?yàn)槿绻惚仨氃诜?wù)器上運(yùn)行軟件來(lái)完成企業(yè)數(shù)據(jù)服務(wù)，你必須：

• 在每臺(tái)服務(wù)器上添加(和維護(hù))軟件，并確保它與實(shí)際購(gòu)買服務(wù)器的應(yīng)用程序配合良好;
• 購(gòu)買更多的服務(wù)器和軟件以補(bǔ)償內(nèi)存和 CPU 上的資源開(kāi)銷(例如，20%的資源開(kāi)銷需要購(gòu)買25%以上的服務(wù)器和軟件許可)。

舉個(gè)例子：

AWS Nitro 本質(zhì)上是一個(gè)卸載引擎，它主要是在主機(jī)上運(yùn)行所有內(nèi)容，然后在網(wǎng)卡上加速。這仍然會(huì)給服務(wù)器帶來(lái)負(fù)擔(dān)，所以我們決定不構(gòu)建另一個(gè)可編程存儲(chǔ)卸載引擎，而只是構(gòu)建一個(gè)存儲(chǔ)引擎。一個(gè)真正的存儲(chǔ)引擎并不是讓 DPU 的消費(fèi)者對(duì)芯片進(jìn)行編程以卸載某些存儲(chǔ)服務(wù)，而是將所有企業(yè)數(shù)據(jù)服務(wù)都內(nèi)置于其中，包括復(fù)制、加密、壓縮、重復(fù)數(shù)據(jù)刪除等等。

另一個(gè)問(wèn)題是，在構(gòu)建卸載引擎時(shí)，無(wú)論是用于網(wǎng)絡(luò)還是存儲(chǔ)，DPU都不負(fù)責(zé)處理數(shù)據(jù)中心斷電等故障時(shí)的持久化(persistence)問(wèn)題。這就把一些最具挑戰(zhàn)性的實(shí)現(xiàn)部分留給了軟件(通常需要額外的專用硬件)。

The Ugly：管理問(wèn)題

如前所述，在服務(wù)器中使用網(wǎng)卡有助于減少該服務(wù)器上的資源消耗，但也有助于擴(kuò)展。與此同時(shí)，需要管理的設(shè)備數(shù)量也會(huì)急劇增加。簡(jiǎn)單地說(shuō)，如果沒(méi)有針對(duì)所有這些設(shè)備的簡(jiǎn)單管理解決方案，那么完全脫離 DPU 運(yùn)行網(wǎng)絡(luò)和企業(yè)數(shù)據(jù)服務(wù)將毫無(wú)意義。

從這個(gè)角度來(lái)看，大多數(shù) DPU 供應(yīng)商只提供位于企業(yè)層的帶外(out-of-band)管理解決方案，這意味著你管理解決方案的能力僅限于該單一層，無(wú)論是機(jī)架還是數(shù)據(jù)中心級(jí)。但是，如果你有數(shù)千臺(tái)服務(wù)器呢?再或者有多個(gè)數(shù)據(jù)中心?且是位于全球不同地點(diǎn)的數(shù)據(jù)中心?如果在數(shù)據(jù)中心的每個(gè)服務(wù)器上都有數(shù)據(jù)平面或DPU，管理就會(huì)變得非常復(fù)雜。

綜上所述，在我們考慮使用SmartNIC或者DPU的時(shí)候，不僅要看到它的優(yōu)勢(shì)，背后存在的問(wèn)題也同樣要納入其中。

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