深度丨DPU和DOCA，英伟达的新战场

作者 | 方文三

英伟达的崛起是基于CUDA和GPU的，但随着人工智能、大数据和云计算的兴起，英伟达也需要不断创新来保持竞争力。

为此，他们开始着手开发DPU并推出了DOCA。

英伟达真正的护城河是软硬件生态

计算机处理器分为CPU和GPU，它们均可执行计算任务。然而，两者在计算方式上存在显著的差异。CPU更适合进行线性计算，而GPU则更擅长并行计算。

通过CUDA这一媒介，研究人员和编程人员能够使用编程语言与硬件设备进行交互，将复杂的数学问题分解成多个简单的子问题，然后分发给GPU的多个计算核心进行处理。

在航空航天、生物科学研究、机械和流体模拟以及能源探索等领域，有80%的研究工作是建立在CUDA基础之上的。

其实各厂商的AI芯片的性能差距并不很大，也可以追赶，拉开差距的关键在于英伟达的CUDA计算架构及软硬件生态。

通过CUDA技术的运用，原本仅用于3D渲染的GPU得以在通用计算领域发挥作用，从而将应用领域从游戏（图形渲染）扩展到了高性能计算、自动驾驶等多个领域。

英伟达作为GPU核心供应商，通过CUDA架构构建了一个高度稳定的开发者生态系统，推动了其从传统GPU供应商转型为平台化公司。

AI浪潮下，软硬件生态位发生变化

而在生成式AI时代，人工智能正在呈爆发式发展，成为数据中心算力需求的主要驱动力之一。

为了卸载、加速和隔离数据中心基础设施工作负载，DPU应运而生。

通过为高带宽、低延迟、数据密集的计算场景提供计算引擎，DPU成了继CPU、GPU之后，数据中心场景中的第三颗重要的算力芯片。

可以说，DPU是企业构建加速计算平台、AI工厂的关键。

DPU的最基本功能在于其能够取代CPU，从而构建以数据为中心的计算架构。

通过采用DOCA，开发者可以创建软件定义的、云原生的、由DPU加速的服务。

以此来对未来的数据中心基础设施进行编程，同时实现零信任保护，以满足现代数据中心日益增长的性能和安全需求。

不断进阶的DPU

去年英伟达发布了第一款DPU产品BlueField-2，今年的GTC上又发布了BlueField-3，BlueField-3会在明年上半年推向市场。

而从其路线图上也可以看出，其DPU产品的性能实现了很大的跨越。从BlueField-2到BlueField-3，它的整形计算能力提升了5倍。

BlueField-2 目前为软件定义的网络安全和存储卸载了相当于125 个CPU核的工作量，而BlueField-3则能达到300个CPU核。

到了BlueField-4以后，英伟达把GPU集成到DPU里来，DPU就真正成为一个完整的数据中心单元。

据预测，到2025年，DPU全球市场容量将达到120亿美金。

在这个领域，业界已经形成了一种共识，即采用可编程的、开放式的基础设施。

社会数字化转型浪潮下，潜在海量数据待处理，DPU的边界、职能、价值都尚在探讨前期。

DOCA软件堆栈同步DPU脚步

通过DOCA，开发人员可以利用行业标准的API在英伟达BlueField数据处理器（DPU）上快速创建网络，存储，安全以及管理服务，以及AI/HPC的一系列应用程序和服务。

因此，为了在这个市场获得更大的成功，英伟达必须努力提高DOCA的完善程度和普及程度。

在2020年的GTC大会上，英伟达发布了DOCA 1.0。

在2021年，随着DPU产品在市场上的成功，英伟达推出了与之配合的DOCA 1.2。

为了进一步扩大在DPU市场的份额，英伟达不断加大技术创新的力度，于2022年5月推出了DOCA 1.3。

DOCA框架为开发者提供了一致的开发体验，简化了开发环境和构建部署的复杂性，从而为开发者带来了诸多便利。

近日，据英伟达中国官方微博消息，英伟达今日发布首部DPU和DOCA编程入门书籍《数据处理器：DPU编程入门》，号称可为使用 英伟达BlueField系列DPU和DOCA开发环境的开发者提供实用指南。

结尾：

英伟达的DPU和DOCA技术无疑是一项重大突破，但它们面临着激烈的市场竞争。

包括Marvell、Cisco和AMD等厂商也在积极研发DPU技术，亚马逊、阿里巴巴等云服务提供商也已经在数据中心中采用DPU技术。

竞争激烈，但英伟达凭借其丰富的经验和强大的研发实力，仍然有望在这个领域取得成功。

部分资料参考：

硅基研究室：《英伟达的「镰刀」，不是AI芯片》，比特洞察：《英伟达DPU借DOCA积累更多致胜元素》，岑子时评：《CUDA如何改变了科学计算的规则》