在本文中，我們將共同了解DPU是什麼、DPU的工作原理、DPU的優勢、如何選擇合適的DPU供應商，以及更多常見問題解答。
數據處理單元，簡稱DPU，已經成為持續發展的現代計算領域的又一支柱，領先於中央處理器（CPU）和圖形處理單元（GPU）。
DPU能夠與CPU和GPU協同工作，負責增強計算能力並處理日益複雜的現代數據工作負載。隨著全社會對AI、機器學習、深度學習、物聯網、5G及複雜雲架構需求的增加，DPU市場也在穩步增長。如果您的團隊參與到高級計算項目當中，那麼將DPU引入數據中心架構也許會為您帶來新的收益。
在本文中，我們將共同了解DPU是什麼、DPU的工作原理、DPU的優勢、如何選擇合適的DPU供應商，以及更多常見問題解答。
DPU是什麼？
所謂DPU，或者說數據處理單元，是一種可編程處理器，旨在高效處理數據中心內的大規模數據工作負載，包括數據傳輸、規約、保護、壓縮、分析和加密等。
DPU的功能和優勢有哪些？
DPU正迅速成為現代計算中的重要組成部分，能夠幫助CPU分擔數據相關工作負載以提升數據中心的整體效率和性能。
DPU通過以下主要功能為現代數據中心帶來了諸多收益：
增強處理能力：DPU能夠替CPU分擔網路和通信工作負載，釋放資源以處理應用程序。
提高效率和性能：通過將處理核心同硬體加速器相結合，DPU能夠大規模處理數據相關工作負載，在提高性能的同時降低處理延遲。
處理複雜任務的能力：DPU能夠處理雲環境內的大規模數據類任務，或者驅動AI、深度學習算法及其他數據密集型應用的高強度工作負載。
適應數據中心不斷增長的需求：隨著數據中心對算力需求和密度的提升，DPU能夠輕鬆擴展以適應越來越多、愈發複雜的工作負載。此外，DPU能被直接納入現有硬體基礎設施當中，從而建立起靈活且適應性更強的數據中心架構。
提高可靠性與可用性：DPU可以通過冗餘及高可用性等特性增強可靠性，確保硬體發生故障時關鍵數據處理仍可維持良好的連續性。
削減成本：DPU能夠為CPU分擔處理任務、特別是高度複雜的任務，藉此降低數據中心內的總體硬體數量、進而削減相應的管理成本。
DPU有哪些特點？
DPU有如下幾大特點：
高速網路連接
高速數據包處理
加速器
多核處理
內存控制器
PCI Express Gen 4支持能力
安全功能，例如加密、防火牆和VPN（虛擬專用網路）等
DPU供應商可根據企業客戶的需求在產品當中應用不同的技術和材質。DPU主要分為三種類型：基於SOC型，基於ASIC型和基於FPGA型。每一種都是針對特定用例或客戶系統所量身定製，因此您應根據實際需求選擇適當的DPU供應商。
如何根據需求選擇合適的DPU供應商
目前，DPU市場上的主要供應商包括英偉達、Marvell、Fungible（已被微軟收購）、博通、英特爾、Resnics以及AMD Pensando。隨著更多新廠商的加入，預計這份專為數據類高級工作負載提供解決方案的名單還會繼續延伸。未來幾年，DPU領域很可能成為各大科技巨頭和晶片製造商所激烈爭奪的戰場。
要根據需求選擇合適的DPU供應商，您需要綜合考慮多方面因素：
兼容性：DPU供應商的硬體和軟體能否與您的現有基礎設施兼容，從而確保幾乎或完全不對日常運營造成影響？
工作負載要求：DPU能否充分滿足工作負載在複雜性和數量方面的要求？
易於集成：DPU能否在合理的時間周期之內，無縫集成至您的基礎設施和軟體堆棧當中？
安全性：DPU供應商能否提供強大的安全功能，例如加密、安全引導、安全固件更新並滿足其他必要的安全要求？
技術支持與服務：供應商的文檔、支持團隊、培訓和維護服務是否契合您的組織規模與專業知識？
供應商聲譽：DPU供應商是否擁有穩固的可靠性和良好的客戶滿意度記錄？
成本：DPU供應商的許可證和定價選項，是否符合您的預算需求和技術要求？
常見問題
DPU、CPU與GPU之間有何區別？
功能：DPU（數據處理單元）、CPU（中央處理單元）和GPU（圖形處理單元）都屬於計算處理器，但各自長於不同功能。CPU負責電腦系統的整體運行，是電腦的「大腦」。GPU是用於圖形計算任務的專用處理器，例如3D圖像渲染或影片處理等。DPU則是一種新型處理器，專門處理以數據為中心的工作負載，例如數據中心的網路、存儲及安全操作。
架構：CPU由幾個功能強大的處理核心組成，這些核心針對串行處理進行了優化，長於按順序逐個執行任務。GPU包含大量更簡單的核心，針對並行處理進行了優化，長於同時處理大量任務。DPU則由處理核心、硬體加速器元件和高性能網路接口組合而成，負責處理以數據為中心的大規模任務。
相關用例：CPU幾乎存在於一切計算設備當中，包括智慧型手機、電腦、伺服器等。GPU常被用於遊戲PC設備。DPU則主要用於數據中心。
DPU如何改善數據中心基礎設施？
DPU可以為CPU分擔數據相關的工作負載，藉此幫助數據中心基礎設施提高效率、加快數據處理速率並減少CPU負擔，從而實現更快、更可靠的數據處理能力。
使用DPU需要配合什麼硬體？
要使用DPU，您的伺服器或網路設備必須具備可兼容DPU卡的PCIe插槽。硬體還應具有兼容的作業系統和驅動程序、可供DPU正常運行的充足內存，以及穩定可靠的電源和冷卻系統。
DPU可以處理哪些類型的工作負載？
憑藉強大的規模化數據處理能力，DPU可以替CPU分擔網路和通信類工作負載。這種以數據為中心的工作負載包括數據分析、傳輸、規約、安全、壓縮、分析和加密等。DPU也是存儲網路的理想選擇。其實際應用可能包括AI與機器學習、大數據分析和處理、影片轉碼與流媒體、網路流量處理與安全，以及存儲I/O加速。
DPU能夠支持哪些數據加速引擎類型？
可用於DPU的數據加速引擎包括加密/解密、壓縮/解壓縮、數據規約、AI/機器學習推理與網路等。這些數據加速引擎能夠替CPU分擔特定類型的工作負載，從而提高效率、性能和安全性。
數據處理單元的未來前景如何？
隨著市場對數據密集型應用需求的不斷增加，相應的計算架構也將持續發展，並對數據處理的速度、效率和安全性提出更多要求。根據Allied Market Research的一份報告，到2031年，全球數據處理單元市場總值預計將達到55億美元，從2022年至2031年期間的年均複合增長率為26.9%。因此，DPU也許會從如今的可選組件逐步發展成下一代計算架構中的標準組成部分。
