云數(shù)據(jù)中心的優(yōu)化方向：從傳統(tǒng)網(wǎng)卡升級到DPU架構(gòu)智能網(wǎng)卡

我們知道，各類智能網(wǎng)卡在服務(wù)器集群中的大規(guī)模部署，可以進(jìn)一步降低數(shù)據(jù)中心建設(shè)和運(yùn)營成本，更好地將服務(wù)器資源貨幣化。但僅從網(wǎng)卡層面來看，這個(gè)方案還存在不少優(yōu)化空間。

• OVS卸載不完全。傳統(tǒng)的智能網(wǎng)卡僅負(fù)責(zé)OVS轉(zhuǎn)發(fā)面卸載，但控制面仍是主機(jī)CPU處理，所以需要去定義Host CPU的控制面和卸載到網(wǎng)卡上的數(shù)據(jù)面業(yè)務(wù)之間的傳輸接口和協(xié)議，實(shí)現(xiàn)起來比較復(fù)雜，定位問題困難；

• 虛擬網(wǎng)絡(luò)功能卸載到網(wǎng)卡的難度大，很多網(wǎng)絡(luò)功能（例如vLB，vNAT等）仍然在服務(wù)器上運(yùn)行；

• 無法實(shí)現(xiàn)存儲加速和擴(kuò)展，造成了服務(wù)器的性能瓶頸；

• 部分傳統(tǒng)網(wǎng)卡根本不具備編程能力，或者對芯片的編程難度大且生態(tài)缺失，開發(fā)門檻高，難以滿足多樣且多變的云業(yè)務(wù)需求。

基于DPU的全開放架構(gòu)智能網(wǎng)卡——星融元 Helium 系列

大Server中的小”Server”，幫助卸載服務(wù)器CPU負(fù)載

Helium 系列智能網(wǎng)卡采用DPU架構(gòu)，集成了24核ARM和多樣化的硬件加速協(xié)處理器，性能足夠高，可以直接在網(wǎng)卡上運(yùn)行各種網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化功能，釋放寶貴的服務(wù)器資源。

Helium的典型業(yè)務(wù)性能數(shù)據(jù)參考：

純轉(zhuǎn)發(fā)：100Gbps線速轉(zhuǎn)發(fā)（128字節(jié)包）

OVS卸載性能：80Gbps

5G UPF性能：80Gbps

IPsec性能：50Gbps

全開放的軟件架構(gòu)， 打造開放兼容、自主可控的生態(tài)系統(tǒng)

秉承開源開放的理念，在通用的高性能硬件平臺之上，星融元還提供了一套開放的軟件開發(fā)環(huán)境——標(biāo)準(zhǔn)Linux內(nèi)核+容器化架構(gòu)，以及額外的DPDK/VPP開發(fā)套件(包含了最佳網(wǎng)絡(luò)和安全處理所需的所有庫和 API)。客戶可以不考慮底層支撐框架直接開發(fā)上層應(yīng)用；原先跑在x86上的DPDK應(yīng)用和其他應(yīng)用僅需簡單編譯便可移植到Helium DPU智能網(wǎng)卡上，并且按需組合使用。

支持存儲加速和遠(yuǎn)端云盤掛載，滿足服務(wù)器靈活擴(kuò)展存儲的需求

支持SPDK軟件加速、NVMe-oF(TCP)卸載，可縮短存儲I/O路徑、提高存儲讀寫性能

大幅降低數(shù)據(jù)中心整體建設(shè)和運(yùn)營成本

以某客戶場景為例。在保證總接入用戶數(shù)量的前提下，引入Helium智能網(wǎng)卡的建設(shè)方案相對于純2U服務(wù)器的建設(shè)方案在機(jī)架空間占用、總功耗、成本上都具有明顯優(yōu)勢。其中機(jī)架空間節(jié)省超過2/3，總功耗節(jié)省超過1/2，建設(shè)成本節(jié)省8萬，同時(shí)機(jī)架平均每U接入的用戶數(shù)有3倍以上的提升。

Helium DPU智能網(wǎng)卡上的應(yīng)用性能表現(xiàn)

1、OVS的全卸載

Helium智能網(wǎng)卡采用高性能DPU芯片，具備獨(dú)立的CPU和內(nèi)存，可輕松實(shí)現(xiàn)百萬級流表以及OVS控制面和轉(zhuǎn)發(fā)面的全卸載，無縫融入虛擬網(wǎng)絡(luò)。

2、硬件加速的NFV卸載，性能遠(yuǎn)超x86服務(wù)器軟件模擬

通過以下數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，在提供了更低轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)延和更高流新建會話數(shù)的情況下，Helium智能網(wǎng)卡的功耗僅為服務(wù)器的1/6，購買成本節(jié)省超過1/3。

Helium與當(dāng)前市面上的智能網(wǎng)卡對比

對比FPGA架構(gòu)智能網(wǎng)卡

?對比其他SoC架構(gòu)的智能網(wǎng)卡

• 采用DPU架構(gòu)的Helium智能網(wǎng)卡相比于普通的SoC架構(gòu)網(wǎng)卡集成度更高，性能更強(qiáng)

• 更多的ARM核、更高的內(nèi)存，支持復(fù)雜的控制面業(yè)務(wù)卸載以及千萬級會話表項(xiàng)

• 更開放的生態(tài)，提供DPDK、VPP開發(fā)套件，標(biāo)準(zhǔn)的Linux操作系統(tǒng)，容器虛擬化環(huán)境，契合用戶自定義的業(yè)務(wù)需求，覆蓋更寬泛的應(yīng)用場景。

當(dāng)前，我們在Helium DPU 智能網(wǎng)卡上已經(jīng)完成了多種場景的功能驗(yàn)證，包括OVS、NVMe-oF(TCP)、LVS、5G UPF、SSL卸載等，保證了高質(zhì)量、高可靠、高性能的用戶體驗(yàn)。

秉承開源開放的理念，星融元現(xiàn)已決定將產(chǎn)品資料和代碼開源，歡迎各行業(yè)用戶和生態(tài)內(nèi)各大廠商與我們交流，一同探索Helium DPU智能網(wǎng)卡在更多場景下的創(chuàng)新應(yīng)用！

開源地址： http://asterfusion.com/a20230411/