中国信通院：DPU发展分析报告（2022年）（44页）.pdf

1、 中国信息通信研究院云计算与大数据研究所 开放数据中心委员会 2023年1月!#!#$%&()$%&()*!#$%&版权声明版权声明 本报告版权属于中国信息通信研究院、开放数据中心委员会，并受法律保护。转载、摘编或利用其它方式使用本报告文字或者观点的，应注明“来源：中国信息通信研究院”。违反上述声明者，编者将追究其相关法律责任。本报告版权属于中国信息通信研究院、开放数据中心委员会，并受法律保护。转载、摘编或利用其它方式使用本报告文字或者观点的，应注明“来源：中国信息通信研究院”。违反上述声明者，编者将追究其相关法律责任。!在数字经济时代，数据中心是支撑发展的关键基础设施，“网络+计算”是推动数

2、据中心规模建设和应用赋能的引擎。DPU（Data Processing Unit，数据处理单元）作为应对数据流量指数级增长而带来性能问题的关键技术，将部分计算任务从 CPU 转移至 DPU，进而释放 CPU 的资源，以进一步提升整体计算效率。在政策方面，全国一体化大数据中心、新型数据中心等政策文件的出台及“东数西算”工程的实施，指引 DPU 产业高质发展。技术方面，DPU 架构不断演进，成为迈向“联接+计算”的关键技术，且软、硬件技术协同发展，全方位生态能力不断实现。产业方面，网络、计算、存储、安全等多样化的场景需求快速涌现，为 DPU 产业发展提供了有效的市场牵引，推动我国 DPU 产业高质

3、发展。未来 DPU 技术将不断迭代创新、应用场景趋于多元，以更好满足行业客户的需求。本报告从产业政策、产业规模、赋能经济三方面，对算力进行详细阐述，分析了数字基础设施发展需求。同时，综合考虑 DPU 技术及产业等发展要素，重点对 DPU 技术热点及核心价值进行了梳理，从 RDMA 高速网络、数据面转发、网络可编程、开放网络及 DPU 软件生态等方面分析了 DPU 发展的关键技术，并从政策驱动、技术创新、应用场景等方面对 DPU 未来发展进行了展望。报告仍有诸多不足，恳请各界批评指正。意见建议请联系#$一、DPU 成为算力产业发展新引擎.1（一）政策密集出台，芯片关注度高.1（二）规模持续增长，

4、DPU 快速发展.2（三）赋能实体经济，DPU 作用凸显.3 二、DPU 推动算力基础设施新发展.5（一）DPU 助力进入以算力为中心的时代.5（二）DPU 促进从云网协同走向算网一体.8（三）DPU 是下一代新型算力的重要基础.9 三、DPU 成为迈向“联接+计算”的关键一步.9（一）DPU 的技术发展综述.9（二）DPU 的核心技术价值.13（三）DPU 发展的黄金时代来临.17 四、推动 DPU 发展的关键技术及因素.20（一）RDMA 高速网络技术.20（二）数据面转发技术.26（三）网络可编程技术.29（四）开放网络及 DPU 软件生态.32 五、DPU 未来发展展望.35%#$图

5、1 关系示意图.6 图 2 标准网卡.10 图 3 智能网卡和 DPU.11 图 4 DPU 为中心的基础架构.12 图 5 通过卸载释放算力演示图.14 图 6 传统 TCP/IP 协议栈应用到应用的访问流程.20 图 7 RDMA 协议栈应用到应用的访问流程.21 图 8 DCQCN 拥塞控制算法.23 图 9 TCP 传输方式 VS RDMA 传输方式在吞吐以及 CPU 利用率的对比分析.24 图 10 GDR without VS GDR 性能对比.24 图 11 NVMe-OF RDMA vs kernel 性能测试对比.25 图 12 Pipeline 架构下处理流程.27 图 1

6、3 固化 Pipeline 转发流程.27 图 14 MATCH-ACTION Pipeline 转发架构.28 图 15 DPU 控制平面.30 图 16 开放可编程基础设施.33 图 17 端网融合的开放网络基础设施软件生态SONiC.34 DPU 发展分析报告（2022 年）1&DPU()*+,-./012（一）政策密集出台，芯片关注度高（一）政策密集出台，芯片关注度高!#$%&()!*+,-./01(&2345678019:;&=?ABC算力基础设施是实现算力供给的载体，是衡量国家信息化发展程度的重要标志。美国、欧洲及日本等世界主要国家和地区强化政策引领，推动算力基础设施建设。美国于