클라우드 컴퓨팅을 위한 범용 프로그래머블 DPU 개발

DPU는 데이터센터의 기술 발전과 진화에 중점을 두고 일반 데이터 프로세서로서 NIC/SmartNIC의 단순한 대체가 아닌 네트워크 인프라의 필수적인 변화입니다. DPU 자체는 보편적인 계층적 프로그래밍 가능성, 낮은 대기 시간의 네트워크, 통합 관리 및 제어 등의 특성을 갖고 있으므로 DPU는 차세대 데이터 센터의 아키텍처 최적화 및 재구성을 촉진하고 있습니다. 일반 데이터 처리의 기본 구성 요소인 DPU는 원래 CPU와 GPU에서 실행되는 일반 데이터 처리 작업을 오프로드하고 CPU와 GPU의 컴퓨팅 성능을 해제하며 CPU와 GPU를 지원하여 더 높은 성능을 달성합니다.

"클라우드 컴퓨팅 Universal Programmable DPU 개발 백서(2023)" DPU 개발 과정과 현황을 명확히 분석하여 어떤 DPU 기능이 핵심인지 지적합니다. 위의 핵심 문제를 해결하여 DPU 기술의 심층적 발전을 촉진하고 완전한 생태 사슬 구축과 산업 구현을 실현하는 데 도움이 될 것입니다.

DPU 기술 응용 및 기술 원리에 대해서는 "DPU 기술 원리, 컴퓨팅 전력 효율성 및 응용 시나리오 분석" 및 "" 문서를 참조하세요. 메인스트림 DPU 아키텍처 구현 및 기술 비교", "DPU 성능 벤치마크: 평가 프레임워크 및 테스트 프로세스 소개(2022)" 및 " DPU 글로벌 풍경, 국내 5개사 부상(2023년) ".

DPU가 갖춰야 할 일반적인 프로그래밍 기능과 다양한 애플리케이션 시나리오를 분석하는 데 중점을 두고 기존 DPU의 한계도 분석합니다. 최근 업계에서는 우수하고 성숙한 상용 DPU SoC(시스템 온 칩) 솔루션이 부족하여 주요 클라우드 공급업체에서는 CPU+FPGA 기반의 자체 DPU 솔루션만 개발할 수 있어 DPU를 클라우드 컴퓨팅에서 DPU의 역할과 잠재력은 업계에서 제대로 이해되지 않았습니다.

'14차 5개년 계획'에서 새로운 인프라 구축을 가속화한다는 점을 명확하게 지적한 후 동부 디지털 및 서부 컴퓨팅 프로젝트와 운영자 컴퓨팅 전력 네트워크 구축이 예정대로 이루어졌습니다. 디지털 경제의 이면에는 클라우드 컴퓨팅이 핵심 컴퓨팅 파워 기반입니다. 클라우드 컴퓨팅에서 DPU는 인프라의 핵심 구성 요소 중 하나가 되었습니다.

디지털 경제 시대에도 클라우드 컴퓨팅은 계속해서 모든 계층에 침투하고 있습니다. 클라우드 컴퓨팅의 '국가적 팀'인 China Mobile은 정부와 국영 기업의 디지털 변혁을 전면적으로 지원하고, 비용을 절감하고 효율성을 높이며, 국유 데이터의 보안을 보호하기 위해 투자를 늘리고 있습니다. 백서에서 Cloud Leopard Intelligent는 China Mobile이 편집에 참여하도록 초대한 유일한 회사로서 국내 최고의 DPU 칩 회사이자 고성능 범용 프로그래밍 가능 DPU SoC를 진정으로 달성할 수 있는 중국에서 알려진 칩 회사입니다. 본 백서의 공동 발표는 DPU 분야에서 China Mobile과 Cloud Leopard Intelligence 간의 심층적인 협력을 통해 국가 클라우드 인프라 및 DPU 발전에 기여하기 위해 힘을 합친다는 것을 나타냅니다.

DPU 중심의 데이터센터 네트워크 아키텍처

기존 데이터센터에서 네트워크 대역폭이 25Gbps에서 100Gbps, 200Gbps, 400Gbps, 심지어 더 높은 대역폭으로 점차 진화함에 따라 네트워크 데이터 처리에 사용되는 CPU 컴퓨팅 리소스도 지속적으로 증가하고 있습니다. 공간이 증가하면 그 중 절반 이상이 이러한 인프라의 기능에 소비될 것입니다. 따라서 클라우드 호스트 CPU 소비를 줄이기 위한 새로운 유형의 프로세서가 시급히 필요합니다. DPU는 데이터센터 인프라 서비스를 제공하는 데이터 처리 중심의 범용 프로세서다. . 고객이 사용할 수 있는 더 많은 컴퓨팅 성능 리소스를 제공합니다. 클라우드 컴퓨팅 및 데이터 센터 시나리오에서 컴퓨팅 성능, 네트워크 및 스토리지 리소스를 동적이고 유연하게 예약하는 등 컴퓨팅 성능을 더욱 향상하고 인프라 성능을 극대화해야 하는 경우 DPU는 필요하며 대체할 수 없습니다.

현재 대부분의 국내 클라우드 제조업체는 여전히 CPU+FPGA 기반 DPU 솔루션을 사용하고 있습니다. 이러한 솔루션은 R&D 투자에 있어 어느 정도 시간적 이점이 있지만 높은 전력 소비와 제한된 성능으로 인해 아직까지는 CPU+FPGA 기반의 DPU 솔루션을 사용하고 있습니다. 차세대 클라우드 컴퓨팅 요구 사항. 또한 FPGA는 기본적으로 두 외국 칩 대기업이 독점하고 있기 때문에 높은 가격은 제품 비용의 상승으로 직결되어 시장 경쟁력에 영향을 미쳤습니다.

DPU SoC 제품은 더 복잡하고 더 광범위하며 더 높은 성능의 애플리케이션 요구 사항을 충족하기 위해 고급 칩 기술과 함께 초고도 이기종 칩 기술, 범용 프로그래밍 가능성 및 기타 기능이 필요합니다. 현재 해외 거대 칩 기업과 주요 클라우드 서비스 제공업체는 CPU+FPGA 솔루션에 비해 DPU SoC의 비용 성능이 4~8배 향상되었기 때문에 일반 DPU SoC 제품 경로를 선택했습니다.

모든 클라우드 공급업체는 수익과 경쟁력을 향상시킬 수 있는 최고의 솔루션을 찾고 있습니다. CPU+FPGA가 차세대 클라우드 컴퓨팅을 만족시킬 수 있는 장기적인 솔루션이 아니라는 점을 이해하고 있기 때문에 모두가 경쟁력 있는 솔루션을 기대하고 있습니다. 비용 효율적인 DPU SoC의 등장.

미국의 Amazon Cloud(AWS)는 전 세계 클라우드 컴퓨팅 시장에서 가장 높은 점유율을 차지하고 있을 뿐만 아니라, 수년 전 최초로 DPU SoC(AWS에서는 Nitro라고 부름) 상용화에 성공했습니다. AWS는 자체 개발한 DPU SoC를 사용한 후 각 서버의 컴퓨팅 리소스를 판매하여 매년 수천 달러의 추가 수익을 얻을 수 있습니다. AWS에는 수백만 대의 서버가 있으므로 DPU가 AWS에 제공하는 이점은 엄청납니다. AWS에서 DPU를 성공적으로 적용한 것은 업계에서 광범위한 관심을 끌었으며 점점 더 많은 칩 거대 기업이 DPU 트랙에 합류하게 되었습니다. Nvidia는 2020년 업계에서 잘 알려진 네트워크 칩 및 장비 회사인 Mellanox를 69억 달러에 성공적으로 인수했습니다. Nvidia는 Mellanox의 네트워크 기술을 통합하여 글로벌 데이터 센터 시장을 위한 BlueField DPU SoC 시리즈를 빠르게 출시했습니다. AMD는 2022년에 DPU SoC 제조업체 Pensando를 19억 달러에 인수했습니다. 국내 클라우드 제조사들도 FPGA 아키텍처에서 일반 프로그래머블 DPU SoC로 진화하기 위한 기술 솔루션을 모색하고 있다.

이런 배경에서 China Mobile, China Academy of Information and Communications Technology 및 Cloud Leopard Intelligence가 "클라우드 컴퓨팅 범용 프로그래밍 가능 DPU 개발 백서(2023)"를 발표했습니다. DPU의 개발 동향에 대한 심층 분석: 범용 프로그래밍 가능성, 낮은 대기 시간 네트워크 및 통합 리소스 관리. 동시에 데이터 센터, 운영자, 이기종 컴퓨팅 등에서 범용 프로그래밍 가능 DPU SoC의 다양한 애플리케이션 시나리오도 소개합니다.

국내 데이터센터 구축에서 서버는 25G에서 100G 이상의 대역폭으로 발전하고 있으며 애플리케이션 배포의 복잡성도 계속해서 증가하고 있습니다. 베어메탈 애플리케이션을 지원합니다. 데이터 센터의 핵심 인프라 구성 요소인 DPU는 다양한 클라우드 컴퓨팅 서비스 및 데이터 센터 개발의 현재 요구 사항을 충족하기 위해 유연한 프로그래밍 기능, 높은 데이터 처리량 기능, 통합 관리 및 제어 기능을 갖추어야 합니다.

반도체 업계의 관찰에 따르면 Yunbao Intelligent는 현재 자체적으로 고성능 DPU SoC를 개발할 수 있는 중국에서 알려진 칩 회사이며, 해당 제품은 중국 최초의 범용 프로그래밍 가능 DPU SoC 칩이 될 것입니다. 최대 400G의 데이터 처리량을 제공할 뿐만 아니라 강력한 CPU 처리 장치를 갖추고 있으며 다양한 프로그래밍 가능한 데이터 처리 엔진과 함께 작동하여 계층적 프로그래밍 기능을 달성합니다. 백서 설명에 따르면 Cloud Leopard Intelligence는 DPU의 여러 핵심 영역에서 여러 핵심 기술을 마스터하고 주도했습니다.

• 프로그래밍 가능한 고성능 네트워크 처리 기술
• 프로그래밍 가능한 저지연 RDMA 기술
• DDP(Data Direct Path) 데이터 패스스루 기술
• 보안 컴퓨팅 시스템

Cloud Leopard 지능형 DPU SoC는 베어 메탈, 가상 머신 및 컨테이너의 통합 운영, 유지 관리 및 제어를 지원하고 탄력적인 네트워크를 제공합니다. 스토리지, 가상화 관리 및 보안 등 원스톱 솔루션은 클라우드 서비스 제공업체의 서비스 품질과 비즈니스 유연성을 크게 향상시키고 전체 투자를 줄이며 컴퓨팅 및 네트워크 통합을 향한 데이터 센터의 지속적인 진화를 주도합니다.

국가의 디지털 경제를 지원하는 주요 클라우드 서비스 제공업체인 China Mobile은 이 백서에서 명확한 답변을 제공합니다. DPU SoC는 클라우드 컴퓨팅의 핵심 구성 요소입니다. 범용 프로그래밍 가능 DPU SoC는 컴퓨팅 성능과 데이터 네트워크를 실현할 수 있습니다. 비용 효율적인 오프로드 및 스토리지 리소스 관리가 가능합니다. 또한 DPU SoC가 보유해야 하는 주요 기능(계층적 프로그래밍 가능성, 낮은 대기 시간 네트워크, 통합 관리 및 제어, 지속 가능한 개발에 적응하기 위한 가속화된 오프로드)을 명확하게 분석합니다. , 높은 대역폭 및 고성능 유연성 개발을 위한 중요한 기술 지원입니다. 동시에 다양한 클라우드 벤더들이 적극적으로 연구하고 탐구하고 있는 DPU 기술의 발전 방향이기도 하다.

위 내용은 클라우드 컴퓨팅을 위한 범용 프로그래머블 DPU 개발의 상세 내용입니다. 자세한 내용은 PHP 중국어 웹사이트의 기타 관련 기사를 참조하세요!