DPU這個(gè)概念最近一年多才出現(xiàn)的，被英偉達(dá)的 Mellanox 帶火，英偉達(dá)和邁威爾這個(gè)業(yè)務(wù)的增速都很高，市場也高看一眼。所幸大廠和中小廠商同一起跑線，國內(nèi)也能參與競爭。老規(guī)矩，按照市場最關(guān)心的問題，分如下部分:

1、DPU是什么？

2、DPU解決什么問題？

3、DPU市場空間有多大？

4、DPU能不能成為獨(dú)立主流芯片？

5、海內(nèi)外玩家有哪些？

6、最后會(huì)不會(huì)一家獨(dú)大，贏家通吃？

1、DPU是什么

Data Processing Unit，即數(shù)據(jù)處理器。DPU最直接的作用是作為CPU的卸載引擎，接管網(wǎng)絡(luò)虛擬化、硬件資源池化等基礎(chǔ)設(shè)施層服務(wù)，釋放CPU的算力到上層應(yīng)用。以網(wǎng)絡(luò)協(xié)議處理為例，要線速處理10G的網(wǎng)絡(luò)需要的大約4個(gè)Xeon CPU的核，也就是說，單是做網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包處理，就可以占去一個(gè)8核高端CPU一半的算力。Amazon 把這些開銷都稱之為“Datacenter Tax”，DPU就是把“Datacenter Tax”從CPU 上卸去，轉(zhuǎn)移到一張專門的加速卡上，DPU。

DPU可以成為新的數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)，將安全隱私提升到一個(gè)新的高度，網(wǎng)絡(luò)接口一般是網(wǎng)絡(luò)加密，解密的重要邊界，所以海內(nèi)外都有網(wǎng)絡(luò)安全公司做DPU的例子。DPU也可以成為存儲(chǔ)的入口，將分布式的存儲(chǔ)和遠(yuǎn)程訪問本地化。

DPU誕生之初，就是一顆異構(gòu)芯片。DPU不是一顆固化的ASIC，在CXL、CCIX等標(biāo)準(zhǔn)組織倡導(dǎo)CPU、GPU與DPU等數(shù)據(jù)一致性，DPU編程障礙掃清。國內(nèi)一些互聯(lián)網(wǎng)大廠用FPGA的方式開發(fā)DPU，海外飛塔這家公司用的ASIC方式，將DPU的性能加到網(wǎng)安組件里面。

上一個(gè)硬件圖吧

國內(nèi)中科馭數(shù)的系統(tǒng)架構(gòu)：

2、DPU解決什么問題

DPU為什么能火？算力荒！DPU解決的主要是帶寬提速之后，CPU算力被占用，進(jìn)而卡頓的問題。它的角色是在以前網(wǎng)卡的基礎(chǔ)上再升級(jí)，不斷寫入功能在里面，自身優(yōu)化線路，協(xié)議等，慢慢成型的一個(gè)玩意。IDC的數(shù)據(jù)顯示，全球數(shù)據(jù)量在過去10年年均復(fù)合增長率接近50%，并進(jìn)一步預(yù)測每四個(gè)月對(duì)于算力的需求就會(huì)翻一倍。與此相對(duì)的是CPU性能每年提升3%，巨大的差距面前，加速芯片獨(dú)立了。參照下圖：

數(shù)據(jù)來源：IDC

DPU 的前身，可以延續(xù)到智能網(wǎng)卡。早期智能網(wǎng)卡就是一張高速網(wǎng)卡+FPGA芯片擴(kuò)展，目的也是加速，但這種組合沒有成為絕對(duì)主流。這類智能網(wǎng)卡只被當(dāng)作FPGA加速卡，有FPGA優(yōu)勢，也繼承了所有FPGA的局限性。當(dāng)下DPU是對(duì)現(xiàn)有的SmartNIC的一個(gè)整合，能看到很多以往SmartNIC的影子，但明顯高于之前任何一個(gè)SmartNIC的定位.以后DPU可能不限于75W的控制中，會(huì)有獨(dú)立的供電系統(tǒng)。

DPU可以應(yīng)用到很多場景，大的就有三個(gè)：網(wǎng)絡(luò)功能卸載，儲(chǔ)存功能卸載，安全功能卸載。網(wǎng)絡(luò)功能卸載是伴隨云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)而產(chǎn)生的，主要是對(duì)云計(jì)算主機(jī)上的虛擬交換機(jī)的能力做硬件卸載，從而減少主機(jī)上消耗在網(wǎng)絡(luò)上的CPU算力，提高可售賣計(jì)算資源；儲(chǔ)存功能卸載，NVMe over Fabric是一個(gè)相對(duì)較新的協(xié)議規(guī)范，使用NVMe通過網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)將主機(jī)連接到存儲(chǔ)，支持對(duì)數(shù)據(jù)中心的計(jì)算和存儲(chǔ)進(jìn)行分解。

NVMe-oF協(xié)議定義了使用各種通用的輸協(xié)議來實(shí)現(xiàn)NVMe功能的方式；安全功能卸載，在傳統(tǒng)的網(wǎng)卡上做云平臺(tái)虛擬化，Hypervisor以及對(duì)應(yīng)的虛擬化網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)，都是在主機(jī)操作系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)的。

引入DPU智能網(wǎng)卡之后，將虛擬化網(wǎng)絡(luò)的控制平面完全卸載到智能網(wǎng)卡上，與主機(jī)操作系統(tǒng)相隔離。即使黑客攻陷了Hypervisor，獲取了主機(jī)操作系統(tǒng)的root權(quán)限，也無法篡改虛擬化網(wǎng)絡(luò)的配置，這樣可以將黑客的攻擊范圍限制在主機(jī)操作系統(tǒng)上，不會(huì)影響到虛擬化網(wǎng)絡(luò)以及其它主機(jī)，做到有效隔離。

3、DPU市場空間有多大

按照海外投行的說法，DPU的潛在市場非常巨大，預(yù)測到2025年僅中國市場就能達(dá)到每年40億美元的規(guī)模，估計(jì)全球?qū)⒊^120億美元，但挑戰(zhàn)與機(jī)遇并存。IaaS在國內(nèi)云服務(wù)市場占比約60%，支撐了目前最重要的PaaS的容器云技術(shù)。未來幾年，我國仍將維持IaaS為主的云計(jì)算結(jié)構(gòu)，預(yù)計(jì)市場占比將逐上升到70%。

4、DPU能不能成為獨(dú)立主流芯片

前面說了，DPU是智能網(wǎng)卡演化而來，能不能成為獨(dú)立主流芯片，當(dāng)下技術(shù)還在競爭發(fā)展中。

前面說了，DPU是智能網(wǎng)卡演化而來，能不能成為獨(dú)立主流芯片，當(dāng)下技術(shù)還在競爭發(fā)展中。DPU目前主流形態(tài)是外掛”CPU和FPGA會(huì)封裝到一個(gè)芯片中，形成一個(gè)奇怪的通過PCIe總線互聯(lián)的兩個(gè)CPU系統(tǒng)。這個(gè)架構(gòu)非常簡潔，但同時(shí)IPU引發(fā)了一個(gè)架構(gòu)性的問題，這個(gè)架構(gòu)到底IPU是中心，還是host CPU是中心?”。因?yàn)檫@方面的技術(shù)還在猛烈革新中，所以這三顆大芯片最后的架構(gòu)怎么樣，誰勝出，還要看。但趨勢是直線向上的。

5、海內(nèi)外玩家有哪些

從技術(shù)流派來講，援引賽迪發(fā)布的《2021中國DPU行業(yè)發(fā)展白皮書》內(nèi)容：DPU方案分為三種：一是以通用眾核處理器為基礎(chǔ)，以多核ARM為核心，以眾取勝，可編程靈活性較好，但是應(yīng)用針對(duì)性不夠，對(duì)于特殊算法和應(yīng)用的支持與通用CPU相比并無太顯著優(yōu)勢；二是以專用核為基礎(chǔ)的異構(gòu)核陣列，針對(duì)性較強(qiáng)、性能較好，但是犧牲了部分靈活性；第三種路線結(jié)合了前二者優(yōu)勢，即將通用處理器的可編程靈活性與專用的加速引擎相結(jié)合，正在成為最新的產(chǎn)品趨勢。

說的有點(diǎn)抽象，用公司來舉例，以英偉達(dá)，英特爾為例， 基于GPU + FPGA技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，數(shù)據(jù)處理**** ； 賽靈思 被認(rèn)為是智能網(wǎng)卡玩家 ，基礎(chǔ)的技術(shù)線路和方案比較接近。 現(xiàn)在一些FPGA+NP等技術(shù)源于這里，有人把這類歸于白皮書里的第三類，折中方案。

通信玩家，博通， Marvell****就是這個(gè)路子，他們以數(shù)據(jù)交換，網(wǎng)絡(luò)通信起家，他們的解決方案主要**** 基于ARM內(nèi)核方案。 新玩家 Fungible思科 **出身，更傾向于 網(wǎng)絡(luò)技術(shù) ， ARM內(nèi)核方案。

目前海內(nèi)外玩家的競爭都集中在服務(wù)器網(wǎng)卡， AI加速計(jì)算，智能計(jì)算和算力的概念聯(lián)系上，被上升到計(jì)算架構(gòu)的高度，被一級(jí)市場 吹噓到突破摩爾定律。誰知道呢？

具體講講各公司情況，附國內(nèi)創(chuàng)業(yè)公司：

英偉達(dá)：NVIDIA收購Mellanox后（intel關(guān)注洽談這家很久），在ConnectX系列高速網(wǎng)卡技術(shù)基礎(chǔ)上，推出其BlueField系列DPU，DPU定名！Mellanox和intel在阿里項(xiàng)目上歷時(shí)十幾個(gè)月的PK，累趴對(duì)手，成為國內(nèi)大互聯(lián)網(wǎng)廠首個(gè)DPU簽約主體。Mellanox以前的產(chǎn)品主要應(yīng)用在超算，后來技術(shù)部門研究可以進(jìn)入服務(wù)器市場。英偉達(dá)增速最快的業(yè)務(wù)就是服務(wù)器業(yè)務(wù)，由于虛擬機(jī)和容器（containers）等的流行，應(yīng)用程序在多臺(tái)終端運(yùn)行，應(yīng)對(duì)數(shù)據(jù)中心流量爆炸的問題而Mellanox是專家。目前Mellanox的產(chǎn)品在其財(cái)報(bào)里面數(shù)據(jù)中心一項(xiàng)，按照最新的電話會(huì)議說法，不是受制于產(chǎn)能，增速應(yīng)該能超過整個(gè)數(shù)據(jù)中心增長。

Xilinx:被AMD收購，早前出了Alveo系列加速卡。

Intel ：2015年底收購了Xilinx的競爭對(duì)手——Altera，進(jìn)一步開發(fā)硬件加速能力。2021年6月發(fā)布IPU產(chǎn)品（名字不一樣），將FPGA與Xeon D系列處理器集成，成為了DPU賽道有力的競爭者。

Marvall：2021 年發(fā)布OCTEON 10 DPU產(chǎn)品，不僅具備強(qiáng)大的轉(zhuǎn)發(fā)能力，還具有突出的AI處理能力。

還有一些參與主體：互聯(lián)網(wǎng)廠商，內(nèi)部也有改善服務(wù)器速度的開發(fā)自研計(jì)劃。Google、Amazon，阿里巴巴等。

注：Fungible成立于2015年，目前擁有約200名員工，總籌資超過3億美元。其他投資者包括Battery Ventures，Mayfield Fund，Redline Capital和Walden Riverwood Ventures。其新資本將用于加速產(chǎn)品開發(fā)。

國內(nèi)的玩家都是初創(chuàng)期，擁有一個(gè)大的客戶，或者行業(yè)熟悉客戶，打磨自己的DPU產(chǎn)品，因?yàn)楝F(xiàn)在海內(nèi)外同一起跑線，所以看起各家融資ppt都賊牛逼。

6、最后會(huì)不會(huì)一家獨(dú)大、贏家通吃

目前要解決DPU標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)用，還存在一定挑戰(zhàn)。由于數(shù)據(jù)中心本身的復(fù)雜性，各大廠商一方面采用COTS組件來構(gòu)建系統(tǒng)，追求低成本，一方面又設(shè)法分層服務(wù)化（IaaS，PaaS，SaaS），打造面向不用類型客戶的標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品。內(nèi)容方AWS有Nitro，阿里云有MOC，反正就是五花八門——有的廠商強(qiáng)化IO能力、有的關(guān)注路由轉(zhuǎn)發(fā)、有的重視存儲(chǔ)卸載、有的關(guān)注安全加密。

至于有沒有贏家通吃，一家獨(dú)大，類似CPU，GPU這樣的格局出現(xiàn)，目前暫時(shí)看不到，只能說，數(shù)據(jù)爆發(fā)的階段，大家都有碗飯吃。

首先，DPU是一種專用處理器，與通用CPU的發(fā)展路徑有所不同。專用計(jì)算重點(diǎn)放在數(shù)據(jù)平面，而通用計(jì)算重點(diǎn)放在控制平面。作為專用處理器，DPU的功能是收斂的，不用太多考慮多元化，代際兼容等問題。典型的“先垂直深耕，再水平擴(kuò)展”的路徑，所以在初期，會(huì)有針對(duì)不同領(lǐng)域，不同類型甲方的異構(gòu)產(chǎn)品出現(xiàn)。

需求不同，產(chǎn)品就容易碎片化，例如各大公有云廠商、電信運(yùn)營商等都有比較完整、也比較封閉的底層架構(gòu)和應(yīng)用生態(tài)。上層負(fù)載不同，必然對(duì)底層架構(gòu)有各異的需求，這也許是目前DPU標(biāo)準(zhǔn)化面臨的最大的挑戰(zhàn)

當(dāng)然這里的碎應(yīng)該不是貶義詞，應(yīng)該指“專”，畢竟DPU不是一個(gè)人人都能進(jìn)入的賽道。由其專用性，需要長期行業(yè)“Knowhow”持續(xù)打磨迭代產(chǎn)品，這對(duì)于行業(yè)內(nèi)初創(chuàng)公司才有更大的生存空間，大家同一起跑線。DPU當(dāng)下類似于工業(yè)軟件，需要上下游企業(yè)，甲方乙方共同來構(gòu)建良性、開放的生態(tài)環(huán)境。

傳統(tǒng)的“one-size-fit-all”的ASIC商業(yè)模式，通過上量來攤薄芯片研發(fā)的巨額NRE成本本身還是有效的。所以專用DPU最終也要謀求“水平擴(kuò)展”來覆蓋更多的場景，還是要盡可能把各異的需求整合起來，并且適應(yīng)不同廠商。

也許十年后，在競爭合作中博弈出了滿足各種行業(yè)需求的產(chǎn)品，兼顧靈活性與成本。也許十年后的DPU能解決復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)、安全、存儲(chǔ)、虛擬化等方面的問題，真真正正成為舉足輕重的“第三顆大芯片”。