风靡一时的DPU市场，现在怎么样了？（上）

得数据中心者的天下，拥有海量数据中心的企业，像亚马逊、英特尔等外企都有自己领先的产品，国内阿里云、腾讯、字节跳动等互联网巨头都在自研DPU产品，此外还有很多DPU创业公司如云豹智能、星云智联、云脉芯联、中科驭数、大禹智芯、益思芯、芯启源等。

一时间DPU市场异常火爆，当然，这是2020年的情况。

在2020年被英伟达CEO黄仁勋称为“数据中心第三颗主力芯片”后，DPU就以惊人的速度崛起，成为整个行业甚至整个社会的关注重点。

几年过去了，国内DPU的分布和格局怎么样了呢？这篇文章就来简单介绍梳理一下。

先简单介绍一下DPU为什么出现，解决哪些问题。

DPU 处理器是一种低功耗、低成本的专用处理单元，处理数据的效率远高于同类处理器，它出现的底层逻辑是为了提高CPU的处理效率，释放CPU算力，同时为CPU和GPU提供基础数据服务。

由于每个数据中心都具有不同的架构和要求，因此 DPU 必须是高度可编程的。所以在DPU技术路线上，有不同的选择。DPU有ASIC、FPGA和SoC三种实现路径，在成本、编程简易性和灵活性方面各有利弊，目前DPU主流的市场方案包括以Arm核为主的架构、FPGA+CPU架构，以及SoC架构，前两者已经在云计算厂商得到批量部署，整体看SoC方案则是今后的趋势。

DPU需要分担数据中心其他处理器的工作（可以是网络卸载、计算卸载或数据服务卸载）来节省成本，尤其是降低进入数据中心的资本成本和降低数据中心的运营成本。

DPU的核心作用

DPU最直接的作用是作为CPU的卸载引擎，接管网络虚拟化、硬件资源池化等基础设施层服务，释放CPU的算力到上层应用。

DPU可以成为新的数据网关，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边界，但是加密、解密算法开销都很大，如果用CPU来处理，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。

DPU也可以成为存储的入口，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 Fabrics（NVMe-oF）协议扩展到InfiniBand、Ethernet、或Fibrechannel节点中，以RDMA的形式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中以实现对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。

随着云平台虚拟化技术的发展，智能网卡的发展基本可以分为三个阶段

上面简单介绍了DPU的发展背景和概念，下面看看一些在DPU上布局的公司和产品，不完全统计。

图片来源（SDNLAB酱公众号)

我们挑几个熟悉的DPU公司进行简单介绍

阿里：CIPU

2017年阿里云推出神龙架构，2022年又发布了全新的云数据中心专用处理器—CIPU，不同于传统的以CPU为中心的架构设计，CIPU被定义为云计算的控制和核心性能加速中心。

CIPU向下云化管理数据中心硬件，加速计算、存储和网络资源；向上接入飞天云操作系统，将全球上百万台服务器变成一台“超级计算机”。
 

总体来说，CIPU主要有两大功能：一是具备对底层基础设施资源的虚拟化管理能力，二是能承载飞天对这些资源的编排和调度需求，并具备计算、网络、存储、安全等硬件加速能力。

腾讯：水杉、银衫

2020年9月，腾讯第一代基于FPGA的自研智能网卡正式上线，命名为“水杉”。水杉投入应用后，“银杉”的研发工作也紧锣密鼓地启动，并于2021年10月正式上线，关于腾讯芯片的更多细节，我们在之前一篇文章有介绍过（腾讯芯片）。

2021 年 11 月，腾讯发布了“玄灵”智能网卡芯片，将原来运行在主CPU上的虚拟化、网络/存储IO等功能下移到DPU芯片,实现了主CPU的零占用,相比业界产品性能提升了4倍。

这一芯片的目标或许和云计算有关，更进一步或许和云游戏相关，游戏业务对腾讯至关重要,而云游戏则面向未来，通过玄灵智能网卡芯片，腾讯或将进一步完成其在云游戏领域的深入布局。

百度：太行DPU2.0

百度智能云对 DPU2.0的核心定位是“Cloud Native IO Engine”。解决在多租户、细粒度算力形态、后端解耦的硬件资源池架构下，海量的 IO 数据搬移、通信、处理、安全等等问题。

百度太行 DPU2.0主要包含有软件定义虚拟化，支持万级虚拟设备；网络硬件加速，由软件转发变成硬件转发；高性能的 RDMA 网络，用自研协议解决流控留空、拥塞等问题；存算分离硬件加速，通过超大资源池打平本地和远程的区别；云管控硬件通道，保证各形态计算实例共池，实现热迁移、热升级、热插拔等特性，支持千亿级模型训练等。

百度太行DPU大致发展路径如下所示：

字节跳动：DPU

字节跳动拥有海量的数据，根据亚马逊成功的案例来看，做DPU变得顺理成章，为数据中心的网络、存储和计算加速，一方面对内业务提供硬件加速服务，另一方面通过火山引擎产品的方式对外服务。关于字节的DPU官方信息对外同步的比较少，感兴趣的朋友可以私聊了解内部情况。

天翼云：紫金DPU 2.0

天翼云紫金DPU 2.0采用FPGA+SoC架构，依托于FPGA超高的性能和灵活的可编程特性，将数据面全卸载到FPGA，实现业务的直接硬件卸载加速，支持网络虚拟化、存储虚拟化、IO虚拟化、RDMA、高可用等关键技术。

天翼云紫金DPU主要为天翼云自身产品提供底层和技术支撑，通过弹性裸金属、云主机、容器等产品进行整体售卖，目前已经在天翼云部分资源池推广部署2000+台服务器，后续将在整个云数据中心全面推广部署。

新华三：赤霄

新华三自研的赤霄智能加速卡实现了网络无损、存储无损、计算无损和安全无损的全无损能力。

UIS赤霄智能加速架构的核心是实现了网络加速和存储加速。采用加速卡加速以后，在主机上仅需运行虚拟化平台，承担CPU、内存及少量外设的虚拟化，而网络访问，存储访问及存储的处理逻辑全部下沉到加速卡上去处理。

DPU市场目前进入了深水区，考验的就是各家商业落地和变现能力，互联网企业在这方面有着天然的优势，像亚马逊、谷歌等就是典型的案例，由于篇幅原因，下一章会专门介绍国内专注做DPU的芯片设计公司，如云豹智能、星云智联、云脉芯联、中科驭数、大禹智芯、益思芯、芯启源等