全球及中國DPU（專用數(shù)據(jù)處理器）行業(yè)現(xiàn)狀、競爭、前景分析 2022年我國本土DPU廠商成長空間較大

全球及中國DPU（專用數(shù)據(jù)處理器）行業(yè)現(xiàn)狀、競爭、前景分析2022年我國本土DPU廠商成長空間較大

根據(jù)觀研報告網(wǎng)發(fā)布的《2022年中國DPU（專用數(shù)據(jù)處理器）行業(yè)分析報告-行業(yè)競爭策略與發(fā)展動向研究》顯示，DPU是DataProcessingUnit的簡稱，它是最新發(fā)展起來的專用處理器的一個大類，是繼CPU、GPU之后，數(shù)據(jù)中心場景中的第三顆重要的算力芯片，為高帶寬、低延遲、數(shù)據(jù)密集的計算場景提供計算引擎。DPU實現(xiàn)了業(yè)務(wù)與基礎(chǔ)設(shè)施的操作分離，DPU可以提供零信任安全保護等。

DPU優(yōu)點

序號

優(yōu)勢

簡介

1

DPU實現(xiàn)了業(yè)務(wù)與基礎(chǔ)設(shè)施的操作分離

DPU將基礎(chǔ)設(shè)施任務(wù)從CPU轉(zhuǎn)移至DPU，釋放CPU的資源，使更多的服務(wù)器CPU核可用于運行應(yīng)用程序，完成業(yè)務(wù)計算，從而提高服務(wù)器和數(shù)據(jù)中心的效率。如通過在DPU上運行OVS，使業(yè)務(wù)域和基礎(chǔ)設(shè)施域分離，實現(xiàn)VM和VM間的高效安全通信，如圖6所示，傳統(tǒng)應(yīng)用場景中會使用CPU來執(zhí)行OVS操作，其效率較低，消耗CPU核較多，且VM之間的通訊延時較長。RedHat在部署了DPU后，用DPU來執(zhí)行同樣的OVS操作，其效率大幅提升，幾乎不消耗CPU核，VM之間的通訊延時也得到了大幅縮減，大幅減少了長尾延時，從而提升了應(yīng)用的性能。

2

DPU卸載網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)實現(xiàn)性能提升

DPU針對云原生環(huán)境進行了優(yōu)化，提供數(shù)據(jù)中心級的軟件定義和硬件加速的網(wǎng)絡(luò)、存儲、安全和管理等服務(wù)。如圖7所示，紅帽RedHat的容器化云平臺即服務(wù)(PaaS)0penShift上，借助DPU優(yōu)化數(shù)據(jù)中心資源利用率，將網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的數(shù)據(jù)處理（如VxLan和IPSec等）卸載到DPU加速執(zhí)行，在25Gb/s網(wǎng)絡(luò)條件下，OpenShift部署DPU用來加速，可以只用1/3的CPU占用了來達到25Gb/s性能，而在100Gb/s網(wǎng)絡(luò)條件下，未部署DPU的場景將達不到100Gb/s網(wǎng)絡(luò)線速，DPU可以帶來10倍的性能優(yōu)勢。

3

DPU可以提供零信任安全保護

零信任(ZeroTrust)是一種以安全性為中心的模型，其基于以下思想︰企業(yè)不應(yīng)對其內(nèi)外的任何事物授予默認信任選項。零信任可以減少數(shù)據(jù)泄露、拒絕未授權(quán)的訪問，因此在數(shù)據(jù)安全方面價值巨大。DPU可以為企業(yè)提供零信任保護，通過將控制平面由主機下放到了DPU，實現(xiàn)主機業(yè)務(wù)和控制平面的完全隔離，數(shù)據(jù)將無法進行穿透，保證安全性。DPU的出現(xiàn)相當于為每個服務(wù)器配備了一臺“計算機前的計算機”以提供獨立、安全的基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)，并與服務(wù)器應(yīng)用域安全隔離。如果主機遭受入侵，安全控制代理與被入侵主機之間的DPU隔離層可防止攻擊擴散至整個數(shù)據(jù)中心。這樣DPU就解決了企業(yè)不愿直接在計算平臺上部署安全代理的情況。通過在完全隔離于應(yīng)用程序域的DPU上部署安全代理，企業(yè)不僅能獲得對應(yīng)用程序工作負載的可見性，還能在其基礎(chǔ)設(shè)施中執(zhí)行一致的安全策略。

4

DPU助力實現(xiàn)“算存分離”

DPU的BlueFieldSNAP技術(shù)方案通過在服務(wù)器系統(tǒng)的數(shù)據(jù)入口處引入計算資源，在DPU上獨立實現(xiàn)面對應(yīng)用需求的存儲方案，幫助存儲廠商在數(shù)據(jù)中心中低成本地靈活部署、升級高級存儲協(xié)議，而完全不需要對現(xiàn)有軟件棧進行任何更改。存儲廠商可以把自家團隊為各行業(yè)應(yīng)用開發(fā)的開放系統(tǒng)的直連式存儲(DAS)、縱向擴展(Scale-UP)、橫向擴展(Scale-oUT)、超融合架構(gòu)(Hyperconverged)等存儲解決方案，零開銷地推廣到各個應(yīng)用領(lǐng)域的現(xiàn)有業(yè)務(wù)處理平臺和數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)架構(gòu)中，而所有的安全加密、數(shù)據(jù)壓縮、負載均衡等復(fù)雜又必須的功能則完全由DPU透明地卸載。存儲行業(yè)的革新算法和實現(xiàn)，可以在DPU架構(gòu)中，獨立于服務(wù)器操作系統(tǒng)進行部署。DPU技術(shù)幫助存儲廠商實現(xiàn)真正的“算存分離”，完全發(fā)揮自家產(chǎn)品的技術(shù)優(yōu)勢，打通最高效服務(wù)應(yīng)用需求的通路。

DPU優(yōu)勢明顯，應(yīng)用場景廣泛，包括數(shù)據(jù)中心和云計算領(lǐng)域、網(wǎng)絡(luò)安全領(lǐng)域、高性能計算及AI領(lǐng)域。此外，DPU還可應(yīng)用于超融合架構(gòu)、彈性塊存儲、實例存儲等數(shù)據(jù)存儲場景，視覺高品質(zhì)、8K視頻、內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)等流媒體場景。目前數(shù)通領(lǐng)域是DPU最大的應(yīng)用市場。目前全球DPU市場仍處于多方入局的早期發(fā)展階段，主要參與者包括英偉達、英特爾等服務(wù)器芯片頭部企業(yè)與AWS、阿里巴巴、華為在內(nèi)的各大云服務(wù)商。

廠商

代表產(chǎn)品

應(yīng)用方向

發(fā)布時間

NVIDIA

BlueField-2(DPU系列)

數(shù)據(jù)安全、網(wǎng)絡(luò)安全、存儲卸載等

2020年

BlueField-3(DPU系列)

數(shù)據(jù)安全、網(wǎng)絡(luò)安全、存儲卸載等

2021年

BlueField-4(DPU系列

數(shù)據(jù)安全、網(wǎng)絡(luò)安全、存儲卸載等

2023年

lntel

FPGAIPUC5020x(IPU系列)

面向交換機、路由器芯片

2020年

Xilinx

AlveoU25

面向網(wǎng)絡(luò)、存儲和計算加速功能

2020年

Marvell

OCTEON10

面向集成機器學(xué)習(xí)推理的引擎、內(nèi)聯(lián)加密處理器、以及矢量數(shù)據(jù)包處理器等的虛擬化

2021年

Broadcom

Stingray

面向交換機、路由器芯片

2018年

Pensando

Capri

面向P4的SDN

-

Fungible

F1

面向網(wǎng)絡(luò)、存儲、虛擬化

2020年

Amazon

Nitro

為智能網(wǎng)卡數(shù)據(jù)提供線速加密和解密

-

Microsoft

CatapultV3

面向深層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)加速

2017年

阿里SmartNlC

X-DragonSmartNIC(MOC)

面向虛擬機管理程序

2017年

中科馭數(shù)

K1

面向網(wǎng)絡(luò)協(xié)議處理、數(shù)據(jù)庫和大數(shù)據(jù)處理加速、存儲運算、安全加密運算等

2019年

數(shù)據(jù)顯示，2020年全球DPU市場規(guī)模達29.5億美元。隨著DPU需求不斷釋放和DPU廠商大規(guī)模量產(chǎn)，預(yù)計2025年全球DPU市場規(guī)模將達135.7億美元。從國內(nèi)市場看，2020年我國DPU市場規(guī)模達8814.75萬美元。我國網(wǎng)民規(guī)模龐大，數(shù)據(jù)的大爆發(fā)推動了互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)對算力的需求，DPU在國內(nèi)市場發(fā)展?jié)摿薮蟆ｎA(yù)計2025年我國DPU市場規(guī)模將達374092.92萬美元。由于技術(shù)水平不高和自主研發(fā)能力較弱，與海外企業(yè)相比，我國本土DPU廠商競爭力不足，現(xiàn)階段國內(nèi)DPU市場主要被NVIDIA、Intel、Broadcom三家海外巨頭占據(jù)。我國本土DPU廠商仍有較大的成長空間。

類別

華為

阿里巴巴

騰訊

百度

布局

自研

外購+自研

外購

外購

硬件

網(wǎng)絡(luò)芯片

傳輸速率

40G(研發(fā)階段)

外購MellanoxCX-525G自研16G(研發(fā)階段)

傳輸時延

5ms(研發(fā)階段)

2.8-4.12ms(研發(fā)階段)

1ms

1ms

處理器芯片

處理器芯片

ASIC(研發(fā)階段)

方案一:賽靈思FPGA

方案二:ARMA72

賽靈思FPGA

吞吐量

400G/600G(研發(fā)階段)

400G

400G

400G

制程工藝

14nm(研發(fā)階段)

14nm

14nm

14nm

軟件

功能軟件

數(shù)據(jù)

OVS/TCP

OVS、vSWITCH

存儲

NVMe-of

NVMe-of、RDMA

NVMe-of、RDMA

NVMe-of、RDMA

安全

IP防火墻

IDS/IPS

IDS/IPS

IDS/IPS

驅(qū)動軟件

硬件

華為FusionServerV5系列

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