乾貨！天翼雲DPU技術解碼

9月2日，第二屆SmartNIC&DPU技術創新峰會在京舉行 ， 天翼雲在 2022 SmartNIC&DPU Awards年度評選中榮獲匠芯技術獎 。 天翼雲資深研發專家劉祿仁出席 SmartNIC&DPU技術分會場並發表“天翼雲DPU技術研究和實踐”主題演講，向行業分享天翼雲以DPU為核心的新一代計算架構的研究及場景落地。

 

隨著資料量爆發式增長，資料中心規模持續擴大，驅動網路頻寬不斷升級，以滿足當前和未來雲端海量資料流需求。在摩爾定律明顯放緩的背景下，隨著更高頻寬的到來， CPU算力增長速度和資料中心網路傳輸速率增長速度的差距被逐漸拉大，效率更高的計算晶片成為剛需，DPU應運而生。

DPU作為計算負載的引擎，直接效果是給CPU“減負”，能夠提高資料中心的運算效率，減少能耗浪費，進而降低成本，在數字時代具有巨大的商業價值與發展潛力。

天翼雲作為國內領先的雲服務商，搶跑 DPU賽道，基於當前DPU技術演進路線，結合需求的零散化、動態變化以及對DPU產品線上運維問題的考量，以FPGA+CPU的架構作為切入點，成功研發出天翼雲DPU1.0產品，並以DPU雲核為基礎打造了為雲而生的全新雲端計算體系結構。

 

 

天翼雲 DPU1.0實現了虛擬化的零損耗，具備高效能、低延遲、低抖動的特性， 網路轉發效能高達 4000萬PPS，儲存雲盤IOPS可以達到60W。此外，天翼雲DPU1.0還可以將傳統執行在主機側的應用轉到DPU雲核上，減少大量的適配工作，在主機不同算力核和不同架構上做到即插即用。

 

在天翼雲 DPU1.0產品從研發到落地的過程中，天翼雲DPU團隊在網路、儲存及RDMA方面進行了豐富的實踐。

 

在網路解除安裝方面

針對流表數量大、轉發效能要求高、對 SoC和FPGA的記憶體容量需求大、穩定性要求高等挑戰，天翼雲對rte_flow等主要資料結構進行壓縮，並對流表空中計算，最佳化裁剪offload解除安裝路徑的多層級快取，從而支援4M流表，實現了記憶體最佳化；對所有流表進行合併計算，避免在硬體層執行包重注，使轉發效率達到4000萬PPS；

基於硬體精確流表特點設計專用老化統計執行緒，減輕 OVS Revalidator壓力；初步拆分OVS的統計和老化事務邏輯，最佳化硬體流表的老化統計上報實現邏輯，提升軟體OVS Revalidator執行效率；支援熱升級、熱遷移及熱恢復，做到B/V/C全場景的並池，大幅提升穩定性。

 

在儲存解除安裝方面

針對經常出現的 SoC異常重啟、SPDK異常重啟、熱遷移丟IO等現象，天翼雲從中抽象出共同特性，利用軟體協同的思想，將SoC側軟體的正常行為和異常行為進行統一，元件啟動時統一傳送msg資訊給硬體，硬體收到該msg會解析其內容，進而從硬體儲存的queue指標資訊進行分析，在使用者無感狀態下實現全部異常的統一化處理。

 

在高效能網路方面

擁塞演算法是 RDMA的核心和關鍵，為提高RDMA網路的效能，天翼雲聚焦下一代高效CC演算法設計，以更好地避免擁塞、保證公平性，實現更快速收斂、更低時延、更簡單部署。針對不同應用場景，天翼雲設計了2套演算法eSurfing-CC：

 

▎ 針對智慧網路卡 +商用交換機的組合，提出基於RTT+CNP的2段式端到端CC演算法，具有主動擁塞控制、無需依賴交換機的配置、支援快速啟動快速收斂等優勢；

▎ 針對智慧網路卡 +可程式設計交換機的組網場景，在交換機上部署CC演算法，使交換機同樣具備主動擁塞通知能力和主動發包能力，可以有效降低端到端響應時延，同時簡化建模和配置複雜度，提高系統的可擴充套件性。

目前，基於天翼雲 DPU核心技術打造的多款產品已落地應用，以天翼雲彈性裸金屬伺服器為例，該伺服器兼具雲伺服器彈性和物理機效能，透過將網路、儲存等功能解除安裝至DPU卡，可極大降低物理機側CPU和記憶體等資源消耗，最終算力遠超普通雲主機，現已服務於金融、汽車等多行業企業。

 

   

       會上，還發布了 2022 SmartNIC&DPU Awards年度評選結果，天翼雲憑藉以DPU雲核為基礎打造的全新一代雲端計算體系結構，榮獲匠芯技術獎。該體系結構將計算、儲存、網路和安全算力遷移到自研的軟硬結合體系中，構建了面向不同算力、全國產化自主可控的第二平面，可實現網路、計算、儲存資源雲化加速，在DPU領域極具創新性。
       DPU、CPU、GPU將成為未來計算市場的三大支柱，DPU作為計算市場的“芯”生事物，在技術標準和生態方面仍處於早期階段，具有廣闊的發展前景。未來天翼雲將持續探索DPU技術，不斷完善DPU產品，助力海量算力高效釋放，助推數字經濟發展。