【运用SmartNIC技术重新定义资料中心基础架构】帮SmartNIC找到杀手级应用，Nvidia力推多用途运算卸载技术

在Mellanox旗下产品中，大家较熟悉的是以太网路与InfiniBand的网络界面卡、交换器、互连缆线与收发器，在超大规模资料中心、高效能运算领域，占有一席之地。

不过，Mellanox仍有一个系列产品迟迟未受到各界关注，那就是BlueField。这系列产品是在2016年6月问世，后续主打NVMe over Fabrics、SmartNIC等应用，对应储存与网络需求，并称其为可程式化处理器或可程式化界面卡。

DPU不再坐冷板凳，定位明确，可望跨入资料中心基础设施领域

到了2018年，Mellanox改以DPU来称呼BlueField。然而，性能比SmartNIC性能更为强大的DPU，实际应用仍难与SmartNIC区隔，直到今年10月，Nvidia终于帮这类产品找到明确的使用定位，还能搭配企业级系统软件平台，实用性可望大增。目前DPU包含哪些产品呢？

BlueField-2

这款DPU产品早在VMware去年8月底举办的VMworld大会期间，就与ConnectX-6 Dx一起亮相，而在本次的GTC大会期间，Nvidia创办人暨首席执行官黄仁勋正式介绍它，并以“芯片上的资料中心基础架构来形容。

在架构上，黄仁勋提到，BlueField-2能够进行安全的运算处理，将应用程序范围，从IT基础设施的范围间隔，可储存加密金钥，并且加速SHA-256认证与加密协定处理，而且能够执行正规表示式与深度封包检测，可用于应用程序辨识、入侵防护、网站应用程序防火墙，以及从频外（out-of-band）角度来进行的恶意软件侦测，它也能支援NVMe储存应用，可支援伸缩式区块储存、区块储存加密、重复资料删除、压缩。

Nvidia认为，若纯用中央处理器，提供上述这些功能且达到100 Gbps效能，可能会用到125颗处理核心才足够。

黄仁勋强调，BlueField-2是可程式化的资料中心芯片，Nvidia将长期支援。

DOCA

这是专为BlueField而设的软件开发套件（SDK），当中整合了多种开放API，像是用于网络的DPDK、用于储存的SPDK、用于封包处理的P4，以及Nvidia发展的CUDA、AI软件应用。

如何让DPU能够支援更多应用，软件支援的发展将是关键。黄仁勋特别以他们长期发展的CUDA来类推DOCA，表示两者具有同样性质，并称其为可程式化资料中心基础设施处理器架构，开发者可用它来撰写软件定义网络系统、软件定义储存系统、网络安全防护系统、遥测（远端集中管理），以及网络内运算（In-Network Computing）。

他强调，DOCA将完全相容与无缝整合到主要的操作系统及Hypervisor，而基于DOCA写成的应用程序，可执行在BlueFileld-2及后续BlueField版本。

另一个DPU前景看好的消息，是Nvidia与VMware在9月底宣布的合作，该项计划称为Project Monterey，黄仁勋也在隔周举行的GTC大会重申此事，因为这项计划能否奏效的关键正是Nvidia DPU。他说，“我们要将VMware移植到BlueField上，诚如BlueField是资料中心基础设施的处理器，而VMware是资料中心基础设施的操作系统，我们的合作将重新定义资料中心。”他强调，Nvidia能将虚拟化、网络、储存、资安等工作，卸载到BlueField，实践分散式的零信任安全运算，让全球数千万台服务器的效能与安全防护，获得大跃进。

基于双方的合作，有机会将软件定义资料中心的架构提升至新的境界，若要促成这样的发展，两家公司都是关键，因Nvidia握有BlueField-2资料处理器、DOCA软件开发套件，VMware掌控操作系统平台，各拥有可程式化资料中心基础设施平台的一部分。

Nvidia牵线，系统软件厂商与服务器业者都将支援

为了拓展DPU的应用，Nvidia也找来许多厂商与其合作。举例来说，与VMware合作研发的Project Monterey，将促使软件定义资料中心平台VMware Cloud Foundation（VCF）支援SmartNIC/DPU技术，他们也将针对VCF进行重构，实现服务器处理的分散运作，并支援裸机型态的服务器部署。在这样的架构下，应用程序的工作负载可执行在一台实体服务器，所耗用的协同处理器硬件加速资源，则是坐落在其他实体服务器，分散负载。

同时，ESXi这个Hypervisor虚拟层会执行在SmartNIC/DPU当中，VMware表示，不只是ESXi，连带储存虚拟化平台vSAN、网络虚拟化平台NSX，都是直接执行在SmartNIC当中的Arm处理器，而且是处于持续（persistent）执行状态，但此时企业仍然可用单一管理框架来控制所有运算基础设施，并将网络、储存、资安防护等功能，从原本需集中在主要的服务器执行，改而释放到SmartNIC/DPU执行，因此，这些功能的漏洞修补与升级作业，可独立于服务器之外执行，无需与Hypervior相依。

Project Monterey能否顺利推动，除了要克服技术层面的挑战，厂商、市场生态系统的支持也是关键，而这项计划的主要成员，目前除了VMware、Nvidia，还有英特尔、Pensando Systems，戴尔科技集团、HPE、联想等服务器厂商也将基于这个计划，推出整合系统。

单就BlueField-2而言，Red Hat、Canonical这两大Linux OS开发商，计划或宣布支援BlueField-2。网络防火墙厂商Check Point也宣布整合BlueField-2，该公司旗下的Infinity Next Nano Agent代理程式软件搭配DPU之后，可在不需损耗服务器CPU资源的状态下，针对服务器进行微分段（Micro-Segmentation t）等多种安全防护。

在硬件服务器的部分，Nvidia也号召多家厂商与其合作，华硕、Atos、戴尔科技集团、富士通、技嘉、新华三、浪潮、联想、广达／云达、Supermicro等公司，都计划推出整合DPU的服务器。

若要发挥DPU的潜能，能否获得足够的软件相容性与相关支援，将会是另一个关键，Nvidia在此提供了DOCA架构，当中包含多种加速处理的软件开发套件。

为了拓展DPU的企业级应用与提升服务器虚拟化平台的效能，Nvidia与VMware展开密切合作，他们将透过“Project Monterey”，让DPU能够以持续的方式执行VMware的ESXi、vSAN、NSX，如此可从原本过于集中于服务器端CPU的架构，转为搭配DPU的分散、协同处理架构。