得數(shù)據(jù)中心者的天下，擁有海量數(shù)據(jù)中心的企業(yè)，像亞馬遜、英特爾等外企都有自己領(lǐng)先的產(chǎn)品，國內(nèi)阿里云、騰訊、字節(jié)跳動等互聯(lián)網(wǎng)巨頭都在自研DPU產(chǎn)品，此外還有很多DPU創(chuàng)業(yè)公司如云豹智能、星云智聯(lián)、云脈芯聯(lián)、中科馭數(shù)、大禹智芯、益思芯、芯啟源等。

一時間DPU市場異常火爆，當(dāng)然，這是2020年的情況。

在2020年被英偉達(dá)CEO黃仁勛稱為“數(shù)據(jù)中心第三顆主力芯片”后，DPU就以驚人的速度崛起，成為整個行業(yè)甚至整個社會的關(guān)注重點。

幾年過去了，國內(nèi)DPU的分布和格局怎么樣了呢？這篇文章就來簡單介紹梳理一下。

先簡單介紹一下DPU為什么出現(xiàn)，解決哪些問題。

DPU 處理器是一種低功耗、低成本的專用處理單元，處理數(shù)據(jù)的效率遠(yuǎn)高于同類處理器，它出現(xiàn)的底層邏輯是為了提高CPU的處理效率，釋放CPU算力，同時為CPU和GPU提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)服務(wù)。

由于每個數(shù)據(jù)中心都具有不同的架構(gòu)和要求，因此 DPU 必須是高度可編程的。所以在DPU技術(shù)路線上，有不同的選擇。DPU有ASIC、FPGA和SoC三種實現(xiàn)路徑，在成本、編程簡易性和靈活性方面各有利弊，目前DPU主流的市場方案包括以Arm核為主的架構(gòu)、FPGA+CPU架構(gòu)，以及SoC架構(gòu)，前兩者已經(jīng)在云計算廠商得到批量部署，整體看SoC方案則是今后的趨勢。

DPU需要分擔(dān)數(shù)據(jù)中心其他處理器的工作（可以是網(wǎng)絡(luò)卸載、計算卸載或數(shù)據(jù)服務(wù)卸載）來節(jié)省成本，尤其是降低進入數(shù)據(jù)中心的資本成本和降低數(shù)據(jù)中心的運營成本。

DPU的核心作用

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。

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新的高度。在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，網(wǎng)絡(luò)接口是理想的隱私邊界，但是加密、解密算法開銷都很大，如果用CPU來處理，會消耗掉大量的CPU算力。而這些都可以通過將其固化在DPU中來實現(xiàn)。

DPU也可以成為存儲的入口，將分布式的存儲和遠(yuǎn)程訪問本地化。隨著SSD性價比逐漸可接受，部分存儲遷移到SSD器件上已經(jīng)成為可能，傳統(tǒng)的面向機械硬盤的SATA協(xié)議并不適用于SSD存儲，所以，將SSD通過本地PCIe或高速網(wǎng)絡(luò)接入系統(tǒng)就成為必選的技術(shù)路線。

NVMe（Non Volatile Memory Express）就是用于接入SSD存儲的高速接口標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，可以通過PCIe作為底層傳輸協(xié)議，將SSD的帶寬優(yōu)勢充分發(fā)揮出來。同時，在分布式系統(tǒng)中，還可通過NVMe over Fabrics（NVMe-oF）協(xié)議擴展到InfiniBand、Ethernet、或Fibrechannel節(jié)點中，以RDMA的形式實現(xiàn)存儲的共享和遠(yuǎn)程訪問。

這些新的協(xié)議處理都可以集成在DPU中以實現(xiàn)對CPU的透明處理。進而，DPU將可能承接各種互連協(xié)議控制器的角色，在靈活性和性能方面達(dá)到一個更優(yōu)的平衡點。

隨著云平臺虛擬化技術(shù)的發(fā)展，智能網(wǎng)卡的發(fā)展基本可以分為三個階段

上面簡單介紹了DPU的發(fā)展背景和概念，下面看看一些在DPU上布局的公司和產(chǎn)品，不完全統(tǒng)計。

圖片來源（SDNLAB醬公眾號)

我們挑幾個熟悉的DPU公司進行簡單介紹

阿里：CIPU

2017年阿里云推出神龍架構(gòu)，2022年又發(fā)布了全新的云數(shù)據(jù)中心專用處理器—CIPU，不同于傳統(tǒng)的以CPU為中心的架構(gòu)設(shè)計，CIPU被定義為云計算的控制和核心性能加速中心。

CIPU向下云化管理數(shù)據(jù)中心硬件，加速計算、存儲和網(wǎng)絡(luò)資源；向上接入飛天云操作系統(tǒng)，將全球上百萬臺服務(wù)器變成一臺“超級計算機”。

總體來說，CIPU主要有兩大功能：一是具備對底層基礎(chǔ)設(shè)施資源的虛擬化管理能力，二是能承載飛天對這些資源的編排和調(diào)度需求，并具備計算、網(wǎng)絡(luò)、存儲、安全等硬件加速能力。

騰訊：水杉、銀衫

2020年9月，騰訊第一代基于FPGA的自研智能網(wǎng)卡正式上線，命名為“水杉”。水杉投入應(yīng)用后，“銀杉”的研發(fā)工作也緊鑼密鼓地啟動，并于2021年10月正式上線，關(guān)于騰訊芯片的更多細(xì)節(jié)，我們在之前一篇文章有介紹過（騰訊芯片）。

2021 年 11 月，騰訊發(fā)布了“玄靈”智能網(wǎng)卡芯片，將原來運行在主CPU上的虛擬化、網(wǎng)絡(luò)/存儲IO等功能下移到DPU芯片,實現(xiàn)了主CPU的零占用,相比業(yè)界產(chǎn)品性能提升了4倍。

這一芯片的目標(biāo)或許和云計算有關(guān)，更進一步或許和云游戲相關(guān)，游戲業(yè)務(wù)對騰訊至關(guān)重要,而云游戲則面向未來，通過玄靈智能網(wǎng)卡芯片，騰訊或?qū)⑦M一步完成其在云游戲領(lǐng)域的深入布局。

百度：太行DPU2.0

百度智能云對 DPU2.0的核心定位是“Cloud Native IO Engine”。解決在多租戶、細(xì)粒度算力形態(tài)、后端解耦的硬件資源池架構(gòu)下，海量的 IO 數(shù)據(jù)搬移、通信、處理、安全等等問題。

百度太行 DPU2.0主要包含有軟件定義虛擬化，支持萬級虛擬設(shè)備；網(wǎng)絡(luò)硬件加速，由軟件轉(zhuǎn)發(fā)變成硬件轉(zhuǎn)發(fā)；高性能的 RDMA 網(wǎng)絡(luò)，用自研協(xié)議解決流控留空、擁塞等問題；存算分離硬件加速，通過超大資源池打平本地和遠(yuǎn)程的區(qū)別；云管控硬件通道，保證各形態(tài)計算實例共池，實現(xiàn)熱遷移、熱升級、熱插拔等特性，支持千億級模型訓(xùn)練等。

百度太行DPU大致發(fā)展路徑如下所示：

字節(jié)跳動：DPU

字節(jié)跳動擁有海量的數(shù)據(jù)，根據(jù)亞馬遜成功的案例來看，做DPU變得順理成章，為數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)、存儲和計算加速，一方面對內(nèi)業(yè)務(wù)提供硬件加速服務(wù)，另一方面通過火山引擎產(chǎn)品的方式對外服務(wù)。關(guān)于字節(jié)的DPU官方信息對外同步的比較少，感興趣的朋友可以私聊了解內(nèi)部情況。

天翼云：紫金DPU 2.0

天翼云紫金DPU 2.0采用FPGA+SoC架構(gòu)，依托于FPGA超高的性能和靈活的可編程特性，將數(shù)據(jù)面全卸載到FPGA，實現(xiàn)業(yè)務(wù)的直接硬件卸載加速，支持網(wǎng)絡(luò)虛擬化、存儲虛擬化、IO虛擬化、RDMA、高可用等關(guān)鍵技術(shù)。

天翼云紫金DPU主要為天翼云自身產(chǎn)品提供底層和技術(shù)支撐，通過彈性裸金屬、云主機、容器等產(chǎn)品進行整體售賣，目前已經(jīng)在天翼云部分資源池推廣部署2000+臺服務(wù)器，后續(xù)將在整個云數(shù)據(jù)中心全面推廣部署。

新華三：赤霄

新華三自研的赤霄智能加速卡實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)無損、存儲無損、計算無損和安全無損的全無損能力。

UIS赤霄智能加速架構(gòu)的核心是實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)加速和存儲加速。采用加速卡加速以后，在主機上僅需運行虛擬化平臺，承擔(dān)CPU、內(nèi)存及少量外設(shè)的虛擬化，而網(wǎng)絡(luò)訪問，存儲訪問及存儲的處理邏輯全部下沉到加速卡上去處理。

DPU市場目前進入了深水區(qū)，考驗的就是各家商業(yè)落地和變現(xiàn)能力，互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)在這方面有著天然的優(yōu)勢，像亞馬遜、谷歌等就是典型的案例，由于篇幅原因，下一章會專門介紹國內(nèi)專注做DPU的芯片設(shè)計公司，如云豹智能、星云智聯(lián)、云脈芯聯(lián)、中科馭數(shù)、大禹智芯、益思芯、芯啟源等