玩转云端| 算力基础设施升级，看天翼云紫金 DPU 显身手！

数字时代下，算力成为新的核心生产力，传统以 CPU 为核心的架构难以满足新场景下快速增长的算力需求，具备软硬加速能力的 DPU 得以出现并快速发展。天翼云凭借领先的技术和丰富的应用实践自研紫金 DPU，打造为云而生的全新一代云计算体系结构，助力算力基础设施升级，赋能海量算力高效释放。

传统数据中心里，所有的数据处理都依赖于 CPU 的通用计算能力，近 10 年来，数据带宽增长超过 10 倍，然而因为摩尔定律的失效，CPU 的主频几乎没有增长，给算力基础设施的发展带来了极大挑战。

云计算要实现虚拟化管理需要依托众多虚拟化和管理组件，这会大量占据服务器主机的 CPU 和内存资源，带来巨大的算力消耗，形成高额的算力税。然而即便如此，基于 CPU 通用计算能力、以纯软件来实现的虚拟化组件，整体性能仍无法满足客户日益增长的数据处理需求。且国产化芯片架构、操作系统种类繁多，复杂的适配工作会耗费大量的人力和时间成本，新型高性能计算架构势在必行。

天翼云作为云服务国家队，积极应对算力挑战，自研紫金 DPU，通过虚拟化组件卸载、多种业务硬件加速以及自研三栈合一高性能网络协议，打造高性能、低延时、高可靠性并且可大规模部署的环境，助力算力基础设施升级。

天翼云紫金 DPU 采用 SOC+FPGA 架构，依托 FPGA 强大的处理性能和灵活的可编程能力，对多种应用进行加速。

对于客户使用的虚拟网络和存储设备，其后端都是通过 DPU 硬件来实现。天翼云紫金 DPU 通过硬件 DMA 提供超强性能和超低时延；通过硬件模拟提供数以千计的 pvf 设备和 queue 资源，充分满足虚机容器等场景下大量虚拟设备的应用需求。

对于虚拟网络、虚拟存储业务，天翼云实现了 DPU 卸载加速。虚拟网络的控制面，包括 vnet 的 agent 和 OVS 的控制面，以及数据面 Slowpath 都运行在 DPU 的 SOC 上；慢速路径处理后生成的 fastPath，则全部被卸载到 DPU 的硬件上。除首包需要上送到软件之外，后续报文都可以直接通过硬件处理来进行加速。

对于存储业务，控制面的建链也是通过 DPU 的 SOC 来实现的。SOC 完成建链后，会将连接信息以及云盘的元数据信息等都更新到 FPGA 硬件里面，之后的存储 IO 硬件能够直接处理，无需再通过 SOC。除了支持基础的存储 IO 卸载加速外，紫金 DPU 还支持部分应用加速，例如 EC 纠删码计算、数据压缩、存储 object hash 值计算等操作。通过硬件卸载加速，天翼云的存储业务可以为客户提供极致的性能。

此外，天翼云还开创性的推出三栈合一的传输层网络协议栈，即 SF-Stack，Super fusion 超融合协议栈，在底层提供统一的传输层接口，支持传输协议的动态选择和切换，上层应用只需要关注业务逻辑，无需关注传输层，做到简单易用、超高性能、超高可靠。AZ 内数据传输采用 RDMA 传输协议，跨 AZ 的传输首选用户态的 TCP 协议，实现极致性能，同时该协议还保留了可靠性更高的内核态 TCP，作为故障发生时的最后兜底手段。

最后，依托于 DPU 的物理隔离，天翼云紫金 DPU 将虚拟化组件和 DPU 一起作为一个整体，实现了不同算力、不同架构、不同系统即插即用，支持市面上大多数不同架构的主流芯片，真正做到了一云多芯，助推国产算力基础设施生态发展。

依托全新的紫金架构，天翼云实现了服务器虚拟化接近零损耗，助力算力全面释放，推动整个算力基础设施运营效率大幅提升，为客户带来更优的使用体验。

▍在虚拟网络转发方面，通过 DPU 卸载加速，曾经需要十余个宿主机 CPU 才能实现的 2000 万 pps 提升至 4000 多万，提升了超 100%；

▍在存储方面，通过硬件 RDMA 加速，配合天翼云自研拥塞控制算法，IOPS 能力从 60 万提升至 200 万，提升了超 200%；

▍在时延方面，紫金 DPU 使网络时延降到了原来的四分之一。

在数字经济飞速发展的当下，DPU 作为新的蓝海赛道，具有巨大的探索空间及应用价值。天翼云将继续坚持科技创新，挖掘 DPU 的更多潜力与可能，推动数据中心向高效率、高扩展、高带宽、高灵活性发展，为数字中国建设铸牢云底座。