軟硬協同造就極致性能 天翼云紫金DPU打造為云而生的全新一代云計算體系結構
2022-12-29
算力(li)(li)作(zuo)為數字經(jing)(jing)濟時代的(de)新生產力(li)(li)，已成(cheng)為推動數字經(jing)(jing)濟發(fa)展的(de)核心動能和(he)堅實(shi)底座。在當前這(zhe)個算力(li)(li)普惠(hui)、萬物互(hu)聯的(de)時代，業(ye)務場景(jing)復雜化，傳統以CPU為核心的(de)計算架構面臨著諸多挑戰。
12月29日，在中國電信主(zhu)辦的“2022天(tian)翼(yi)數字科(ke)技(ji)生(sheng)態大(da)會”，中國電信正式發布天(tian)翼(yi)云(yun)自研紫金(jin)DPU。在科(ke)技(ji)創新(xin)合作論壇上，天(tian)翼(yi)云(yun)科(ke)技(ji)有限(xian)公司副總經理兼首(shou)席技(ji)術官廣小(xiao)明表示(shi)，天(tian)翼(yi)云(yun)紫金(jin)DPU軟硬協同造就極(ji)致性能，打造了為(wei)云(yun)而(er)生(sheng)的全新(xin)一(yi)代云(yun)計算(suan)體系結構，全面推(tui)動算(suan)力普惠，服(fu)務(wu)于(yu)千行百業上云(yun)用云(yun)。
創新算力架構 DPU持續走熱
隨(sui)(sui)著(zhu)各(ge)行(xing)業數(shu)字化轉(zhuan)型(xing)加速、數(shu)據爆發式增長，計(ji)算需(xu)求不(bu)斷走(zou)高(gao)(gao)，業務場(chang)景也愈加復(fu)雜化，而傳統以CPU為核心(xin)的(de)計(ji)算架(jia)構已無法滿(man)足(zu)隨(sui)(sui)時隨(sui)(sui)地的(de)計(ji)算需(xu)求。近年(nian)來摩爾定律放緩，CPU性能提(ti)升速度(du)難(nan)以滿(man)足(zu)算力(li)需(xu)求的(de)增長速度(du)，主機CPU計(ji)算能力(li)一部分用(yong)于承(cheng)載虛擬(ni)化應(ying)用(yong)，這將(jiang)損耗超過30%的(de)算力(li)，同時CPU芯片架(jia)構、操作系統種類繁多導(dao)致適配難(nan)度(du)高(gao)(gao)、工作量大。這樣的(de)行(xing)業現狀呼喚新型(xing)高(gao)(gao)性能計(ji)算架(jia)構的(de)產生，來推動算力(li)普惠(hui)發展(zhan)，DPU正是在(zai)這樣的(de)背景下誕(dan)生。
DPU可實(shi)現(xian)業(ye)務與(yu)基(ji)礎(chu)設施(shi)的(de)操作分(fen)離、卸(xie)載網絡、存(cun)儲和安全等算力(li)，并實(shi)現(xian)性能(neng)大幅提升(sheng)(sheng)，支(zhi)持計(ji)算和存(cun)儲分(fen)離等。 隨著(zhu)東數西算工程(cheng)的(de)推進，以及數字新基(ji)建的(de)提速(su)，算力(li)需(xu)要(yao)不斷下沉，而DPU可提升(sheng)(sheng)計(ji)算效能(neng)，實(shi)現(xian)算力(li)資源優化。另一方面，DPU所(suo)涉及的(de)行(xing)業(ye)廣泛，落地應用場景正從數據中心領(ling)域逐步向網絡安全、網絡存(cun)儲、智能(neng)駕(jia)駛等領(ling)域拓展。在以上雙重因(yin)素驅動下，DPU在國(guo)內不斷升(sheng)(sheng)溫。
廣小(xiao)明(ming)表示，云(yun)廠(chang)商(shang)既是DPU需求方，也是設計(ji)方。近年來以大規模視頻處理、批量數(shu)據處理等為代(dai)表的(de)高(gao)(gao)負載云(yun)計(ji)算(suan)應(ying)用越(yue)(yue)來越(yue)(yue)多，且業務(wu)場景運算(suan)強度(du)大、高(gao)(gao)并發、應(ying)用復雜，這(zhe)對(dui)云(yun)廠(chang)商(shang)的(de)服(fu)務(wu)能(neng)力(li)提出了極高(gao)(gao)要求。隨后，國內(nei)云(yun)廠(chang)商(shang)紛紛踏上(shang)DPU研發之路。
作(zuo)為云服務國家隊，天(tian)(tian)翼云是(shi)較早探索DPU的(de)云廠(chang)商。在研發方(fang)面(mian)，天(tian)(tian)翼云深知DPU的(de)打造(zao)不只是(shi)系(xi)統架構(gou)的(de)巨(ju)大變化，更需(xu)要軟硬件之間的(de)深度協(xie)同，因(yin)此結(jie)合當前(qian)業(ye)界主流的(de)技術方(fang)案，以及運維、可擴展性等方(fang)面(mian)的(de)實(shi)際情況(kuang)，發力(li)DPU自主研發。
三大技術突破 天翼云紫金DPU全面提升算力算效
憑借在云領域的成熟技術和應用(yong)實踐，天翼云經過一年(nian)多的研(yan)發攻堅(jian)，推出了(le)(le)完(wan)全自研(yan)的紫(zi)(zi)金(jin)DPU芯片(pian)，并且(qie)以紫(zi)(zi)金(jin)DPU為基礎打造了(le)(le)為云而生的全新一代云計算(suan)體系結(jie)構，將計算(suan)、存儲、網(wang)絡(luo)和安全算(suan)力遷移(yi)到完(wan)全自研(yan)的軟硬(ying)結(jie)合體系中，構建了(le)(le)面(mian)(mian)向不同算(suan)力、全國產化自主可(ke)控的第(di)二平面(mian)(mian)。
基于(yu)天翼云全自研能(neng)力，該架構完成(cheng)了虛擬化全卸載、多種業務硬件加速和自研高性能(neng)網絡協議三大技術突破。
一是(shi)虛擬(ni)化全卸載。天翼云紫金架構將原運行在服務器CPU上(shang)的各(ge)類(lei)虛擬(ni)化組件卸載至紫金DPU，實(shi)(shi)現了(le)服務器虛擬(ni)化零損耗，全面釋放了(le)算力(li)，不(bu)僅提高(gao)了(le)彈(dan)性(xing)(xing)云主機(ji)的售(shou)賣效(xiao)率，而且全新支持彈(dan)性(xing)(xing)裸金屬服務，實(shi)(shi)現降(jiang)本(ben)增效(xiao)，普(pu)惠(hui)客戶。
二是多(duo)種業務硬件加速，具(ju)備更(geng)高的(de)性(xing)能和(he)更(geng)低的(de)時(shi)延(yan)。相比傳統(tong)CPU依(yi)靠純軟件的(de)處理方式，紫金DPU通(tong)過芯片級的(de)硬件加速，網絡(luo)PPS性(xing)能提(ti)升100%；存儲(chu)IOPS性(xing)能提(ti)升200%，網絡(luo)時(shi)延(yan)降低300%。新架構的(de)整體性(xing)能實現大幅提(ti)升，為客戶帶來了(le)更(geng)好的(de)產品體驗。
三是提供(gong)高(gao)性(xing)能(neng)網絡(luo)協(xie)議。天(tian)翼云(yun)紫金(jin)DPU將高(gao)性(xing)能(neng)網絡(luo)數據(ju)面、NVMe-oF協(xie)議、EC糾錯碼等功能(neng)全(quan)面硬件化，自研的擁塞(sai)控(kong)制(zhi)算法通過(guo)端網協(xie)同的主動控(kong)制(zhi)做到(dao)精準(zhun)流(liu)控(kong)，通過(guo)低(di)隊列深(shen)度實現超低(di)時延，大幅(fu)提升分(fen)布(bu)式(shi)計算通信效率，并且(qie)具有可大規模(mo)部署的優勢。同時，紫金(jin)DPU還(huan)實現了主機(ji)CPU環境與虛(xu)擬(ni)化環境的物理隔離，支持“一云(yun)多芯(xin)”，對于(yu)主機(ji)不同CPU芯(xin)片架(jia)構的服務器實現“即插即用”。
DPU應用范圍(wei)廣，未來(lai)發展可觀，其作(zuo)為新賽(sai)道在我國尚處于發展的(de)起(qi)始階段，DPU能(neng)否規模(mo)化應用，有賴(lai)于產業(ye)的(de)規范化和標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)化。廣小明認為，DPU產業(ye)的(de)標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)應從電器結構標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)、軟件標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)、芯片功能(neng)標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)等(deng)方面著手綜合考量，天翼云將同業(ye)界(jie)共建一個標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)化組(zu)織來(lai)推(tui)動相關標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)的(de)制定(ding)和出臺。
目前(qian)我國數字經濟(ji)發展(zhan)(zhan)呈現(xian)迅(xun)猛之勢，各行業(ye)對算力的需求持(chi)續增長。天翼云紫金DPU全面釋放算力的同時，將對軟硬件系統帶(dai)來創新變革(ge)，推動千(qian)行百業(ye)的業(ye)務層數字化應(ying)用更流暢、更綠色，助力企業(ye)數字化轉型升級，推動數字經濟(ji)與產業(ye)高質量(liang)發展(zhan)(zhan)。
