dpu：大数据时代最受益的细分，a股只有左江科技做
基本面挖掘
老韭菜
2021-12-01 23:30:38
DPU是 Data Processing Unit（数据处理单元）的简称，是最新发展起来的专用处理器的一个大类，为高带宽、低延迟、数据密集的计算场景提供计算引擎。DPU把ARM处理器核、VLIW矢量计算引擎和智能网卡的功能集成在了一起，主要应用在分布式存储、网络计算和网络安全领域。DPU的出现是异构计算的一个阶段性标志。DPU要解决的核心问题是基础设施的“降本增效”，即将“CPU处理效率低下、GPU处理不了”的负载卸载到专用DPU，提升整个计算系统的效率、降低整体系统的总体拥有成本（TCO）。算力经济下，DPU快速发展，有望成为继CPU、GPU之后，数据中心场景中的第三大算力支柱。
DPU最核心的任务是IO数据的预处理和后处理，包括网络类任务（虚拟网络、IPSec等）、存储类任务（分布式存储、数据加解密、数据压缩、数据冗余算法等）、虚拟化加速（虚拟化整体Offload，业务管理分离）、安全和认证类的任务（Root of Trust 等）。或者，从云计算业务的角度看，我们可以看做是，DPU是把整个IaaS的服务完整的Offload到硬件来做加速。
具体来说，DPU有以下四大功能：
DPU作为CPU的卸载引擎，释放CPU的算力到上层应用。以网络协议处理为例，要线速处理10G的网络需要的大约4个Xeon CPU的核，也就是说，单是做网络数据包处理，就可以占去一个8核高端CPU的一半的算力。Amazon把这些开销都称之为“Datacenter Tax”——还未运行业务程序，先接入网络数据就要占去的计算资源。而DPU可以将数据中心开销（为虚机提供远程资源，加密解密，故障跟踪，安全策略等服务程序）全部从CPU卸载到加速卡上，将给上层应用释放大量原本用于支付“Tax” 的算力。
成为新的数据网关，将安全隐私提升到一个新的高度。在网络环境下，网络接口是理想的隐私的边界，但是加密、解密的算法开销都很大，例如国密标准的非对称加密算法SM2、哈希算法SM3和对称分组密码算法SM4。如果用CPU来处理，就只能做少部分数据量的加密。在未来，随着区块链承载的业务的逐渐成熟，运行共识算法POW，验签等也会消耗掉大量的CPU算力。而这些都可以通过将其固化在DPU中来实现，甚至DPU将成为一个可信根。
DPU成为存储的入口，将分布式的存储和远程访问本地化。随着SSD（固态硬盘）性价比逐渐变得可接受，部分存储迁移到SSD器件上已经成为可能，传统的面向机械硬盘的SATA协议并不适用于SSD存储，所以，将SSD通过本地PCIE或高速网络接入系统就成为必选的技术路线。NVMe（Non Volatile Memory Express）就是用于接入SSD存储的高速接口标准协议，可以通过PCIe作为底层传输协议，将SSD的带宽优势充分发挥出来。同时，在分布式系统中，还可通过NVMe over Fabric协议扩展到InfiniBand、或TCP互连的节点中，实现存储的共享和远程访问。这些新的协议处理都可以集成在DPU中来实现对CPU的透明处理。进而，DPU将可能承接各种互连协议控制器的角色，在灵活性和性能方面达到一个更优的平衡点。
DPU成为算法加速的沙盒，成为最灵活的加速器载体。DPU不完全是一颗固化的ASIC（特殊应用集成电路），在CXL, CCIX等标准组织所倡导CPU、GPU与DPU等数据一致性访问协议的铺垫下，将更进一步扫清DPU编程障碍，结合FPGA等可编程器件，可定制硬件将有更大的发挥空间，“软件硬件化”将成为常态，异构计算的潜能将因各种DPU的普及而彻底发挥出来。在出现“Killer Application”的领域都有可能出现与之相对应的DPU，诸如传统数据库应用如OLAP、OLTP，或新兴应用如智能驾驶等。
左江科技布局DPU。公司自研可编程网络安全处理系列芯片，目前该系列芯片处于研制阶段，研制进展顺利，预计2022年下半年流片返回。公司根据市场需求预测后续规划了DPU领域多系列多款芯片，会在明年陆续开展相关研制。公司希望通过进一步市场应用推广和产品演进有望成为DPU领域一股重要力量。
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