DPU(中央处理器分散处理单元) - MilkeZhang 的网络笔记

DPU是Data Processing Unit的简称，它是最新发展起来的专用处理器的一个大类，是继CPU、GPU之后，

数据中心场景中的第三颗重要的算力芯片，为高带宽、低延迟、数据密集的计算场景提供计算引擎

DPU将作为CPU的卸载引擎，释放CPU的算力到上层应用。

以网络协议处理为例，要迅速处理10G的网络需要的大约4个Xeon CPU的核，也就是说，单是做网络数据包处理，就可以占去一个8核高端CPU的一半的算力。

如果考虑40G、100G的高速网络，性能的开销就更加难以承受了。Amazon把这些开销都称之为“Datacenter Tax”——还未运行业务程序，先接入网络数据就要占去的计算资源。

AWS Nitro产品家族旨在将数据中心开销（为虚机提供远程资源，加密解密，故障跟踪，安全策略等服务程序）全部从CPU卸载到Nitro加速卡上，将给上层应用释放30%的原本用于支付“Tax” 的算力。

DPU将成为新的数据网关，将安全隐私提升到一个新的高度。

在网络环境下，网络接口是理想的隐私的边界，但是加密、解密的算法开销都很大，例如国密标准的非对称加密算法SM2、哈希算法SM3和对称分组密码算法SM4。

如果用CPU来处理，就只能做少部分数据量的加密。在未来，随着区块链承载的业务的逐渐成熟，运行共识算法POW，验签等也会消耗掉大量的CPU算力。而这些都可以通过将其固化在DPU中来实现，甚至DPU将成为一个可信根。

DPU将成为存储的入口，将分布式的存储和远程访问本地化。

随着SSD性价比逐渐变得可接受，部分存储迁移到SSD器件上已经成为可能，传统的面向机械硬盘的SATA协议并不适用于SSD存储，所以，将SSD通过本地PCIE或高速网络接入系统就成为必选的技术路线。

NVMe（Non Volatile Memory Express）就是用于接入SSD存储的高速接口标准协议，可以通过PCIe作为底层传输协议，将SSD的带宽优势充分发挥出来。

同时，在分布式系统中，还可通过NVMe over Fabric协议扩展到InfiniBand、或TCP互连的节点中，实现存储的共享和远程访问。这些新的协议处理都可以集成在DPU中来实现对CPU的透明处理。

进而，DPU将可能承接各种互连协议控制器的角色，在灵活性和性能方面达到一个更优的平衡点。
DPU将成为算法加速的沙盒，成为最灵活的加速器载体。DPU不完全是一颗固化的ASIC，在CXL, CCIX等标准组织所倡导CPU、GPU与DPU等数据一致性访问协议的铺垫下，将更进一步扫清DPU编程障碍，结合FPGA等可编程器件，可定制硬件将有更大的发挥空间，“软件硬件化”将成为常态，异构计算的潜能将因各种DPU的普及而彻底发挥出来。

在出现“Killer Application”的领域都有可能出现与之相对应的DPU，诸如传统数据库应用如OLAP、OLTP， 或新兴应用如智能驾驶等