玩轉云端 | 算力基礎設施升級，看天翼云紫金DPU顯身手！

數字時代下，算力成為新的核心生產力，傳統以CPU為核心的架構難以滿足新場景下快速增長的算力需求，具備軟硬加速能力的DPU得以出現并快速發展。天翼云憑借領先的技術和豐富的應用實踐自研紫金DPU，打造為云而生的全新一代云計算體系結構，助力算力基礎設施升級，賦能海量算力高效釋放。

傳統數據中心里，所有的數據處理都依賴于CPU的通用計算能力，近10年來，數據帶寬增長超過10倍，然而因為摩爾定律的失效，CPU的主頻幾乎沒有增長，給算力基礎設施的發展帶來了極大挑戰。

云計算要實現虛擬化管理需要依托眾多虛擬化和管理組件，這會大量占據服務器主機的CPU和內存資源，帶來巨大的算力消耗，形成高額的算力稅。然而即便如此，基于CPU通用計算能力、以純軟件來實現的虛擬化組件，整體性能仍無法滿足客戶日益增長的數據處理需求。且國產化芯片架構、操作系統種類繁多，復雜的適配工作會耗費大量的人力和時間成本，新型高性能計算架構勢在必行。

天翼云作為云服務國家隊，積極應對算力挑戰，自研紫金DPU，通過虛擬化組件卸載、多種業務硬件加速以及自研三棧合一高性能網絡協議，打造高性能、低延時、高可靠性并且可大規模部署的環境，助力算力基礎設施升級。

天翼云紫金DPU采用SOC+FPGA架構，依托FPGA強大的處理性能和靈活的可編程能力，對多種應用進行加速。

對于客戶使用的虛擬網絡和存儲設備，其后端都是通過DPU硬件來實現。天翼云紫金DPU通過硬件DMA提供超強性能和超低時延；通過硬件模擬提供數以千計的pvf設備和queue資源，充分滿足虛機容器等場景下大量虛擬設備的應用需求。

對于虛擬網絡、虛擬存儲業務，天翼云實現了DPU卸載加速。虛擬網絡的控制面，包括vnet的agent和OVS的控制面，以及數據面Slowpath都運行在DPU的SOC上；慢速路徑處理后生成的fastPath，則全部被卸載到DPU的硬件上。除首包需要上送到軟件之外，后續報文都可以直接通過硬件處理來進行加速。

對于存儲業務，控制面的建鏈也是通過DPU的SOC來實現的。SOC完成建鏈后，會將連接信息以及云盤的元數據信息等都更新到FPGA硬件里面，之后的存儲IO硬件能夠直接處理，無需再通過SOC。除了支持基礎的存儲IO卸載加速外，紫金DPU還支持部分應用加速，例如EC糾刪碼計算、數據壓縮、存儲object hash值計算等操作。通過硬件卸載加速，天翼云的存儲業務可以為客戶提供極致的性能。

此外，天翼云還開創性的推出三棧合一的傳輸層網絡協議棧，即SF-Stack，Super fusion超融合協議棧，在底層提供統一的傳輸層接口，支持傳輸協議的動態選擇和切換，上層應用只需要關注業務邏輯，無需關注傳輸層，做到簡單易用、超高性能、超高可靠。AZ內數據傳輸采用RDMA傳輸協議，跨AZ的傳輸首選用戶態的TCP協議，實現極致性能，同時該協議還保留了可靠性更高的內核態TCP，作為故障發生時的最后兜底手段。

最后，依托于DPU的物理隔離，天翼云紫金DPU將虛擬化組件和DPU一起作為一個整體，實現了不同算力、不同架構、不同系統即插即用，支持市面上大多數不同架構的主流芯片，真正做到了一云多芯，助推國產算力基礎設施生態發展。

依托全新的紫金架構，天翼云實現了服務器虛擬化接近零損耗，助力算力全面釋放，推動整個算力基礎設施運營效率大幅提升，為客戶帶來更優的使用體驗。

▍在虛擬網絡轉發方面，通過DPU卸載加速，曾經需要十余個宿主機CPU才能實現的2000萬pps提升至4000多萬，提升了超100%；

▍在存儲方面，通過硬件RDMA加速，配合天翼云自研擁塞控制算法，IOPS能力從60萬提升至200萬，提升了超200%；

▍在時延方面，紫金DPU使網絡時延降到了原來的四分之一。

在數字經濟飛速發展的當下，DPU作為新的藍海賽道，具有巨大的探索空間及應用價值。天翼云將繼續堅持科技創新，挖掘DPU的更多潛力與可能，推動數據中心向高效率、高擴展、高帶寬、高靈活性發展，為數字中國建設鑄牢云底座。