NVIDIA BlueField-2 DPU性能測(cè)試方法

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DPU（數(shù)據(jù)處理器）將服務(wù)器和存儲(chǔ)之間的 IOPS 性能提升至 4100 萬以上，超過之前世界紀(jì)錄的四倍。

數(shù)據(jù)中心需要超高速存儲(chǔ)訪問，而目前還沒有哪個(gè) DPU 的速度能比 NVIDIA BlueField-2 更快。

NVIDIA 近期測(cè)試顯示，兩個(gè) BlueField-2 DPU（數(shù)據(jù)處理器）的每秒輸入/輸出（IOPS）性能達(dá)到 4150 萬次，超過任何其他 DPU 性能的 4 倍。

BlueField-2 DPU 使用標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和開源軟件打破性能紀(jì)錄，使用業(yè)界常用的存儲(chǔ)介質(zhì)訪問方法 NVMe over Fabrics（NVMe-oF）以及最通用的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議之一 TCP 網(wǎng)絡(luò)，其 4KB IOPS 性能超過 500 多萬，而 512B IOPS 則達(dá)到 700 萬至 2000 萬以上。

為了加速 AI、大數(shù)據(jù)和高性能計(jì)算應(yīng)用，BlueField 還支持流行的 RoCE 網(wǎng)絡(luò)傳輸選項(xiàng)以提供更高的存儲(chǔ)性能。

在測(cè)試中，initiator 端和 target 端都部署了 BlueField，使用不同類型的存儲(chǔ)軟件庫和不同的應(yīng)用來模擬真實(shí)世界的存儲(chǔ)配置，都展現(xiàn)出超強(qiáng)的性能。BlueField 在 InfiniBand 網(wǎng)絡(luò)上還支持快速存儲(chǔ)連接，而 InfiniBand 是許多 HPC 和 AI 應(yīng)用的首選網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。

測(cè)試方法

BlueField 所達(dá)到的 4150 萬 IOPS，是之前使用專有存儲(chǔ)產(chǎn)品創(chuàng)造的 1000 萬 IOPS 世界紀(jì)錄的 4 倍多。這一性能是通過連接兩臺(tái)快速 Hewlett Packard Enterprise Proliant DL380 Gen 10 Plus 服務(wù)器實(shí)現(xiàn)的，其中的一臺(tái)作為應(yīng)用服務(wù)器（存儲(chǔ) initiator），另一臺(tái)作為存儲(chǔ)系統(tǒng)（存儲(chǔ) target）。

每臺(tái)服務(wù)器均配備兩個(gè)英特爾 “Ice Lake” 至強(qiáng)白金 2.3GHz 8380 處理器，支持 160 個(gè)超線程核以及 512GB 的 DRAM、120MB 的 L3 緩存（每個(gè)處理器60MB）和 PCIe Gen4 總線。

為了加速網(wǎng)絡(luò)和 NVMe-oF，每臺(tái)服務(wù)器均配備了兩塊 NVIDIA BlueField-2 P系列 DPU 卡，每塊卡帶有兩個(gè) 100Gb 以太網(wǎng)端口，在 initiator 和 target 之間有四個(gè)網(wǎng)絡(luò)端口合計(jì) 400Gb/s 線速帶寬，并通過 NVIDIA LinkX 100GbE Direct-Attach Copper（DAC）無源電纜背對(duì)背連接。兩臺(tái)服務(wù)器均安裝 Red Hat Enterprise Linux（RHEL）8.3 版本。

對(duì)于存儲(chǔ)系統(tǒng)軟件，測(cè)試 SPDK 和標(biāo)準(zhǔn) upstream Linux 內(nèi)核 target，使用默認(rèn)內(nèi)核 4.18 和最新內(nèi)核之一 5.15。對(duì)三種不同的存儲(chǔ) initiator 進(jìn)行了基準(zhǔn)測(cè)試，分別為 SPDK、標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)核存儲(chǔ) initiator 和 SPDK FIO 插件。使用 FIO 和 SPDK 生成負(fù)載并進(jìn)行測(cè)量，使用 4KB 和 512B 這兩種常見的中型和小型存儲(chǔ) I/O 大小來測(cè)試。

在網(wǎng)絡(luò)傳輸層使用了 TCP 和 RoCE 兩種協(xié)議來測(cè)試 NVMe-oF 存儲(chǔ)，每種配置都在全雙向網(wǎng)絡(luò)的條件下以 100% 讀取、100% 寫入和 50/50 讀取/寫入負(fù)載模型進(jìn)行測(cè)試。

測(cè)試顯示 BlueField DPU 還具有以下性能特點(diǎn)：

用較小的 512B I/O 大小測(cè)試，結(jié)果顯示 IOPS 更高，但吞吐量低于端口線速，而用 4KB I/O大小測(cè)試，結(jié)果顯示吞吐量很高，而 IOPS 有所降低。

100% 讀取和100% 寫入兩種負(fù)載的 IOPS 和吞吐量性能類似，而 50/50 讀/寫混合負(fù)載由于充分使用網(wǎng)絡(luò)連接的兩個(gè)方向產(chǎn)生了更高的性能。

使用 SPDK 測(cè)試，得出的性能高于內(nèi)核軟件性能，但同時(shí)帶來了更高的服務(wù)器 CPU 利用率，這是因?yàn)?SPDK 在用戶空間中運(yùn)行并不斷進(jìn)行輪詢，因此這一情況在預(yù)期之內(nèi)。

由于 Linux 社區(qū)會(huì)定期加入存儲(chǔ)改進(jìn)，因此較新的 Linux 5.15 內(nèi)核比 4.18 內(nèi)核表現(xiàn)更好。

創(chuàng)紀(jì)錄的 DPU 存儲(chǔ)性能

為存儲(chǔ)安全提供了性能保障

在如今的存儲(chǔ)領(lǐng)域，絕大多數(shù)云和企業(yè)部署都需要快速、分布式、通過以太網(wǎng)或 InfiniBand 訪問的網(wǎng)絡(luò)閃存。更快的服務(wù)器、GPU、網(wǎng)絡(luò)和存儲(chǔ)介質(zhì)都要求服務(wù)器的 CPU 能夠跟上，而最好的方法就是部署具有存儲(chǔ)功能的 DPU。

BlueField-2 DPU 所展現(xiàn)的驚人存儲(chǔ)性能，使整個(gè)數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用服務(wù)器和存儲(chǔ)設(shè)備都具有更高的性能和效率。

在快速存儲(chǔ)訪問的基礎(chǔ)上，BlueField 還支持對(duì)以太網(wǎng)存儲(chǔ)流量和存儲(chǔ)介質(zhì)本身的硬件加速加密和解密，這有助于防止數(shù)據(jù)被盜或外泄。

它能以高達(dá) 100Gb/s 的速度卸載 IPsec（線上數(shù)據(jù)），以及高達(dá) 200Gb/s 的速度卸載 256 位 AES-XTS（靜態(tài)數(shù)據(jù)），能夠在對(duì)手入侵存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)或者物理存儲(chǔ)驅(qū)動(dòng)器被盜、被出售或被不當(dāng)處置的情況下，減少數(shù)據(jù)被盜的風(fēng)險(xiǎn)。

客戶和領(lǐng)先的安全軟件廠商正在使用最近更新的 BlueField 的 NVIDIA DOCA 框架，以在 DPU 上運(yùn)行分布式防火墻，或提供微分段的安全組等網(wǎng)絡(luò)安全應(yīng)用，來進(jìn)一步提高計(jì)算服務(wù)器的應(yīng)用和網(wǎng)絡(luò)安全，降低服務(wù)器存儲(chǔ)的不當(dāng)訪問或數(shù)據(jù)修改風(fēng)險(xiǎn)。

NVIDIA BlueField-2 DPU 測(cè)試結(jié)果細(xì)節(jié)如下圖：

使用 NMe-oF on TCP 測(cè)試 NVIDIA BlueField-2 DPU。測(cè)試結(jié)果是配置了兩個(gè) BlueField-2 DPU 的合并性能。

使用 NVMe-oF RoCE 測(cè)試 NVIDIA BlueField-2 DPU。測(cè)試結(jié)果是配置了兩個(gè) BlueField-2 DPU 的合并性能。

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原文標(biāo)題：NVIDIA BlueField 再創(chuàng) DPU 性能世界紀(jì)錄

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審核編輯：湯梓紅