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颠覆进行时:NVIDIA BlueField与DOCA组合将把数据中心引向何处?

admin4个月前 (08-17)区块链快讯215

在2020年Nvidia与VMware联合通过蒙特雷计划(Project Monterey)合作,创建基于DPU技术的混合云架构时,尽管业界明白BlueField-2 DPU将给应用架构现代化带来迅猛的变革风潮,但NVIDIA的可编程BlueField-2 DPU还是迅速被淹没在一片新品之中。到了2021年,BlueField-3 DPU推出时,由于它还没有大规模推广开来,所以人们记住的也许只是BlueField-3 DPU所带来的整体计算能力5倍提升,加密处理能力4倍提升,存储IOP/s实现了3-4倍提升;而可能忘记了BlueField-3 DPU还是一个拐点,在它之后BlueField-4将集成GPU,从而让DPU真正变成一个完整的数据中心。

而这同时也意味着,我们只要将DPU嵌入端侧设备,用户在端侧就将同时拥有一个完整数据中心架构。由此,传统的“云边端”概念就将被颠覆,应用架构的版图由此将被彻底改写。6月16日,NVIDIA网络事业部亚太区市场开发高级总监宋庆春和UCloud资深技术专家马彦青联手为我们解析了这场正在进行着的颠覆。

 DPU提速进行时

BlueField-3是首款为AI和加速计算而设计的DPU,它可以为据中心提供强大的软件定义网络、存储和网络安全加速功能。更重要的是,BlueField-3是一个起点,它将与DOCA一道,见证从单一芯片到拥有几千、几万芯片的超大规模数据中心内,CPU、GPU、DPU最终走向3U一体的统一架构之路。

随着AI技术的普及,数据量正在变得越来越大,大规模数据在系统内传输时,必然会出现一打多的瓶颈。从这个角度来看,BlueField-3的出现显然是一种必然的结果。

  NVIDIA网络事业部亚太区市场开发高级总监宋庆春

  宋庆春介绍说:“BlueField-3之所以能实现性能上的提升,根本原因在于实现了从传统的冯·诺依曼架构向以数据为中心架构的转变。在基于传统的冯·诺依曼架构的数据中心里,所有的计算都集中在GPU或CPU上。而当转变为以数据为中心的架构时,在数据中心内部,就变成了‘数据在哪里,计算就在那里’。特别是当数据在网络中传输时,计算就在网络里。通过这种方式,就可以解决网络传输中多打一的瓶颈问题或丢包问题。”

从这个问题的关键点出发,BlueField-3 DPU还给数据中心带来了更多变化。例如利用BlueField-3 DPU的处理能力,云原生网络安全框架Morpheus将网络安全业务应用从数据中心CPU基础设施服务中卸载和隔离出来,构建了基于“零信任”环境,可对数据中心的每个用户进行身份认证,保障了企业从云到核心数据中心,再到边缘的安全性。事实上,BlueField-3 DPU目前已经覆盖了云、安全、HPC和AI、电信、存储以及多媒体等6个业务场景。BlueField DPU以这些场景为出发点,将会给传统的数据中心带来更多的变化。

尤为值得用户关注的,是BlueField-3 DPU与DOCA的组合,在今天已经不再只是一种愿景,而是实实在在地开始了对数据中心的颠覆。这其中,UCloud公司就已经利用这对组合简化了UCloud之间裸金属网络架构,重构了UCloud裸金属存储架构,并且提升了UCloud裸数据中心的安全性。

  UCloud资深技术专家马彦青

  谈及这其中的变化,马彦青表示:“作为云计算供应商,我们非常关注数据中心中计算、存储、网络、安全等几个核心要素,而英伟达DPU和DOCA确实能给这些要素带来了变化。我们原先的网络架构使用的是VPC网关,这要求使用很多网关服务器集群来进行管理,这样一来一是集群服务器本身会造成成本压力,二是跨网关的时候会存在带宽的瓶颈问题。而当我们采用BlueField DPU作为新的VPC网络架构之后,VPC管理整个集成到了DPU内部,在降低成本的同时,也极大地提高了网络架构的转发效率。”

 DOCA的功用

十几年前,软件定义数据中心的概念就被提了出来。到了今天,软件定义数据中心已成了一项不可缺少的技术,软件与硬件的关系正在变得越来越密切。英伟达曾经是GPU的代名词,与GPU相伴的,一定是CUDA编程模型。而当BlueField-4 DPU来临时,CUDA也将被加入DOCA之中。因此,在3U一体的统一架构之路上,DOCA也将扮演一个关键性的角色。

  DOCA 和 BlueField DPU 相结合,可以为开发者打造一个全面、开放的开发平台,能够开发具备突破性网络、安全和存储性能的应用程序。因此借助DOCA,用户可以很容易地实现通过 DPU卸载、加速、隔离基础设施,同时以线速性能安全地把数据传输给上层工作负载。

这种能力在UCloud的实践中已经体现了出来。马彦青介绍说:“在过去,我们采用传统的本地盘方式来做存储,但出现坏盘或RAID卡出现故障时,维护起来非常麻烦。我们的运维人员甚至需要在半夜爬起来解决这些问题。此外,由于系统中存在很多不同容量的本地盘,由此就对应着多种机型,这给我们维护资源池带来了不便。而当我们利用BlueField DPU,将计算与存储解耦时,这些问题就迎刃而解了。解耦之后,我们可以事先把操作系统提前装好,用户申请使用机器时,可以实现免装机,挂载之后实现分钟级交付。我们也不需要固定的磁盘容量定制机型,用户需要什么样的存储我们就临时挂多大的存储。”

用户需要在数据中心内解决实际的业务问题,而当他们享受过由此带来的更好体验时,通过DOCA 提供的软件应用程序框架,更多开发者就会参与过来,这样一定会加速BlueField DPU的生态系统开发。

需要注意的是,在DOCA与BlueField DPU一起进化的过程中,DOCA还有一个重要功能,这就是DOCA 可提供多代产品支持,给予开发者充分信心,确保今天开发的应用程序能够在未来各代的 BlueField 上持续运行,并持续获得性能加持。

而针对这个问题,宋庆春给出了这样的答案:“通过DOCA,我们会对用户提供向前、向后的兼容性,从而保障在DOCA上做的所有开发工作,当走向BlueField-3、BlueField-4时,都可以用到。当BlueField DPU出现新版本时,它只是增加了新的功能,但不会影响在软件上的实现。到BlueField-4之后,我们又把GPU给加进去了,这时候只是添加了新的GPU操作进来,但在存储、安全等方面的操作,它还是延用和BlueField-2一样的方式。所以用户已经进行的软件开发,并不需要重新开发,而一定是可以向前、向后的完全兼容。需要强调的是不仅是在DOCA上,我们在所有软件上都保留了非常好的向前、向后的兼容性。”

由此可见,虽然在今后相当长的时间内,DOCA 和 BlueField DPU将保持高速的技术迭代,但英伟达显然在一开始就将兼容性问题考虑了进去。从用户角度来看,面对这场数据中心的变革,由于未来的技术兼容性已经有了保障,因此早进入者将肯定获得先发优势。

颠覆的前提:生态成长

在ICT产业内部存在着一个规律,这就是芯片的成功与否,与其背后的生态息息相关。因此,虽然DOCA 和 BlueField DPU能带来巨大的技术优势,但真正影响其走向成功进程的,还是其背后的生态成长。

英伟达已经成为集CPU、GPU和DPU为一体的厂商,全栈计算加速解决方案提供商的角色让英伟达成为了未来数字化时代里必不可少的关键厂商之一。而从业界厂商的反映来看,英伟达BlueField DPU已得到了相当数量厂商的支持。

当BlueField-2 DPU发布时,与之与伴的就是英伟达与VMware共同开发的Monterey Project。这是VMware第一次将自己核心技术的源码开放给了合作伙伴。未来几年内,Monterey Project将在VMware企业级的云解决方案发挥重大作用。

与BlueField-3 DPU一道,英伟达同时发布了一款名为NVIDIA Morpheus的应用框架,旨在为网络安全合作伙伴提供一整套能够实时检测和预防安全威胁的加速AI技术。Morpheus可以充分发挥NVIDIA AI计算和NVIDIA BlueField-3 DPU的优势,为用户提供从核心到边缘的数据中心保护能力。而Morpheus已经得到了ARIA Cybersecurity Solutions、Cloudflare、F5、Fortinet和Guardicore等公司在内的多家行业安全巨头的支持,此外,像Canonical、Red Hat和VMware等混合云平台解决方案供应商也表示将采用这一技术。

由此可见,集CPU、GPU和DPU于一身的英伟达,其DPU 芯片生态正在进一步扩大。而此次英伟达与UCloud的联合亮像,不过是英伟达DPU芯片生态中的“冰山一角”。

马彦青对此表示:“三年前我们设计裸金属架构时的目标,就是要实现一张卡来实现虚拟化和裸金属架构的统一。现在借助于BlueField DPU,我们已经可以把CPU的算力释放出来,这充分体现了DPU的价值。需要说明的是我们和英伟达的合作,一开始是在没有DOCA的情况下就已经开始了,现在有了DOCA的帮助,我们的合作将会更加持续深入下去。”

宋庆春则强调:“我们已经和合作伙伴进行了大量探索实践工作,3U一体的架构会给用户和合作伙伴带来巨大的价值,因为像VMware、RedHat这样合作伙伴的案例已经表明,原来没有DPU,很多事情是办不到的。因此DPU带来的是一个从0到无限大的突破,越来越多的合作伙伴已经看到了这样的价值,因而愿意参与进来。”

由此可见,昨天,更多用户也许还认为BlueField DPU与DOCA的组合还只是一种愿景,但今天,当BlueField DPU与DOCA的这对组合不仅具备了巨大的技术先进性,还得到了生态的加持之后,它们对数据中心的颠覆进程显然将比我们想像的要快得多。

标签: Nvidia

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