【結合不同加速裝置截長補短，提升運算卸載效果】跨界的DPU混合應用架構

資料處理器（DPU）的應用，本身就屬於一種混合運算架構，用於搭配伺服器與儲存陣列控制器的CPU，卸載特定服務的運算負載。從而能將更多的CPU資源保留給主要的應用。

不過，除了標準的CPU+DPU的混合應用型態，過去一年來又出現了一些新的架構。其中之一，是兩種不同類型DPU的混搭架構。

美國洛阿摩斯國家實驗室（Los Alamos National Lab）所屬的高效能運算部門，在2022年3月宣布已委由Aeon Computing公司打造新型儲存加速裝置，稱作「Flash裝置加速盒」（Accelerated Box of Flash Drives，ABFD）。雖然ABFD是專門訂製的設備，而非商售的企業儲存產品，不過當中採用了特別的混搭式DPU加速架構，值得大家進一步關注。

圖片來源／Los Alamos National Lab
【結合2種DPU裝置的混合式加速設備】美國洛阿摩斯國家實驗室日前引進一款設備「Flash裝置加速盒」（ABFD），採用2種DPU裝置混搭的特殊架構。
上為ABFD機箱的外型，採用常見的2U/24Bay機箱，安裝了24臺SK Hynix的U.2規格NVMe SSD。右為ABFD機箱的內部，沒有一般儲存設備的主機板，而是安裝了數張BlueField DPU卡，右上角的空位則是用於安裝Eideticom的NoLoad FPGA加速器。

ABFD是我們首次見到同時結合兩種DPU加速裝置的儲存設備，採用常見的2U機箱，可容納24臺NVMe SSD，特別之處，是同時安裝運算型儲存裝置與智慧型網路卡，分別是1臺U.2規格、屬於運算型儲存裝置類型的產品Eideticom的NoLoad FPGA加速器，以及數張BlueField-2智慧型網路卡。

其中BlueField-2扮演的應該是控制器角色，雖然官方沒有公布ABFD安裝的BlueField-2數量，不過以BlueField-2的規格來看，至少要安裝3張，才能連結24臺NVMe SSD——每張BlueField-2卡含有8個下行（downstream）PCIe埠，如果以3張BlueField-2卡計算，可匯聚出24個Armv8 A72處理器核心，加上NoLoad FPGA加速器本身，也提供Xilinx Kintex Ultrascale+ KU15P FPGA晶片，算是提供頗為可觀的運算能力。

ABFD在軟體方面是以ZFS on Linux檔案系統為基礎，可透過專門的ZFS FPGA加速器介面與DPU介面，將關鍵運算負載卸載到FPGA與DPU執行──Eideticom的NoLoad FPGA負責提供Erasure Coding、壓縮與checksum等儲存端運算卸載，BlueField-2則分攤網路傳輸方面的卸載處理工作。整個ABFD則可透過BlueField-2的200Gb InfiniBand埠來連接前端主機。

理論上，ABFD這類混合式的DPU應用架構，可以藉由結合不同類型的加速裝置，彼此分工合作，發揮截長補短的效果，為系統整體帶來更完整、更多樣化的運算卸載功能，但代價是提高了成本與複雜性。

然而，換個角度來看，ABFD這種結合多種DPU的混搭架構，雖然是很有意思的嘗試，卻也與DPU目前的另一個發展方向背道而馳。

許多DPU產品提供的運算卸載功能，正朝向更多類型、更多樣化的方向發展，未來只需要1種DPU裝置，便能兼用於多種不同形式的運算卸載功能。

因而這也形成了兩個相反的發展方向，一為「結合不同加速裝置的混搭架構」，另一為「單體DPU運算功能的多樣化」。我們認為，若從簡化架構、節約成本的觀點來看，後者應會成為日後的主流方向。

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