中科馭數(shù)發(fā)布軟件開發(fā)平臺(tái)HADOS 2.0 釋放DPU極致性能

近日，中科馭數(shù)在2022 CNCC 中國計(jì)算大會(huì)上發(fā)布了HADOS敏捷異構(gòu)軟件平臺(tái)2.0版本。該平臺(tái)可為馭數(shù)DPU系列產(chǎn)品提供通用且編程友好的軟件框架，充分釋放DPU產(chǎn)品性能，有望成為國內(nèi)DPU最具代表性的軟件平臺(tái)。

■ HADOS的發(fā)展背景

DSA架構(gòu)和XPU芯片的興盛在給解決算力問題帶來新機(jī)遇的同時(shí)，也給軟硬件開發(fā)帶來了新的挑戰(zhàn)。與傳統(tǒng)的以CPU為核心的應(yīng)用開發(fā)模式相比，DPU在網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算、存儲(chǔ)等的應(yīng)用場景相對(duì)來說復(fù)雜度更高，且隨著IAAS層的技術(shù)發(fā)展和快速演化，這些應(yīng)用場景的變化迭代也給DPU的規(guī)模化應(yīng)用帶來巨大挑戰(zhàn)。

中科馭數(shù)HADOS 是一款敏捷異構(gòu)軟件平臺(tái)，通過靈活高效的編程接口將DPU的異構(gòu)計(jì)算能力完全開放，可以幫助開發(fā)者快速構(gòu)建DPU應(yīng)用和服務(wù)。HADOS平臺(tái)集成了DPU關(guān)于網(wǎng)絡(luò)、安全、存儲(chǔ)以及計(jì)算等方向的應(yīng)用層的接口和開發(fā)相關(guān)的接口，并打包簡單易用的方式，兼容了不同方向上應(yīng)用的SDK，為客戶提供簡單、易上手、多場景使用的軟件平臺(tái)。通過HADOS平臺(tái)，可以將中科馭數(shù)DPU產(chǎn)品性能釋放到極致。

■ HADOS的歷史演進(jìn)

早在2018年，中科馭數(shù)在打磨硬件產(chǎn)品的同時(shí)，就十分重視軟件方案與系統(tǒng)生態(tài)的發(fā)展。伴隨著中科馭數(shù)第一代芯片的發(fā)展，2019年10月，HADOS平臺(tái)的前身KOS 1.0版本正式發(fā)布，主要在虛擬化與低時(shí)延方面提供軟件支持，并開始與客戶在實(shí)際應(yīng)用中不斷打磨迭代。

隨后為了更好的配合DPU產(chǎn)品體系的發(fā)展，2020年KOS系統(tǒng)重新定位并更名為HADOS，在網(wǎng)絡(luò)與存儲(chǔ)卸載、大數(shù)據(jù)計(jì)算方面有了進(jìn)一步的積累，落地于金融數(shù)據(jù)中心的標(biāo)桿客戶。

到了2022年，伴隨著中科馭數(shù)第三代芯片的研發(fā)推進(jìn)，HADOS平臺(tái)演進(jìn)到了2.0版本，支持P4可編程網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)引擎，多元化的存儲(chǔ)設(shè)備和存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)，靈活可靠的安全解決方案以及大數(shù)據(jù)異構(gòu)加速能力，為DPU生態(tài)發(fā)展鋪墊了良好的基礎(chǔ)。

中科馭數(shù)已經(jīng)形成DPU芯片搭載HADOS軟件平臺(tái)的技術(shù)產(chǎn)品體系，并不斷打磨迭代。

■ 全景視角看HADOS的開發(fā)架構(gòu)

HADOS在整體設(shè)計(jì)上是三層架構(gòu)，分成設(shè)備驅(qū)動(dòng)層、應(yīng)用驅(qū)動(dòng)層和應(yīng)用開發(fā)平臺(tái)層，幫助DPU更好地釋放異構(gòu)計(jì)算能力。對(duì)上，HADOS支持對(duì)接中科馭數(shù)DPU所支撐的完整應(yīng)用生態(tài)，用戶也可以在不同層次直接調(diào)用底層的接口去完成平臺(tái)上的應(yīng)用開發(fā)。

從全景視圖來看，HADOS經(jīng)過4年的迭代，代碼總量超過80萬行，提供的API接口數(shù)量已經(jīng)超過兩千個(gè)。在系統(tǒng)適配性方面，HADOS已完成與十余個(gè)主流操作系統(tǒng)以及七種主流CPU架構(gòu)的適配工作，為用戶提供更多的自主選擇權(quán)。

目前，中科馭數(shù)基于KPU架構(gòu)的DPU全系列產(chǎn)品都已基于HADOS平臺(tái)做應(yīng)用部署與開發(fā)。■ HADOS四大亮點(diǎn)

亮點(diǎn)一

P4領(lǐng)域的踐行者，

高度定制化SDN基石

HADOS支持P4編程框架，提供P4 runtime程序以及gNMI、gNOI的控制面接口，用戶可以通過我們提供的P4編譯器針對(duì)自身需求研發(fā)特定的網(wǎng)絡(luò)控制程序，結(jié)合SDN控制器一起組建高度定制化的SDN網(wǎng)絡(luò)，充分挖掘網(wǎng)絡(luò)價(jià)值。

亮點(diǎn)二

DPU集群的探索者，

業(yè)內(nèi)首創(chuàng)DPU集群方案

通過HADOS平臺(tái)，中科馭數(shù)實(shí)現(xiàn)了業(yè)內(nèi)首個(gè)DPU集群方案，支持同主機(jī)內(nèi)多塊DPU網(wǎng)卡組成集群。

在網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)側(cè)，HADOS平臺(tái)支持多塊DPU之間的硬件狀態(tài)信息同步，實(shí)現(xiàn)多塊DPU間的網(wǎng)口聚合能力，在網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)層面解決單點(diǎn)隱患問題;在系統(tǒng)管理側(cè)，HADOS在同主機(jī)多塊DPU網(wǎng)卡間實(shí)現(xiàn)K8S集群，依賴K8S自身高質(zhì)量的監(jiān)控與業(yè)務(wù)自愈能力為用戶提供一套高可用的控制面集群方案。

亮點(diǎn)三

大數(shù)據(jù)運(yùn)算的助燃劑，

輕松打破數(shù)據(jù)墻

在大數(shù)據(jù)運(yùn)算領(lǐng)域，HADOS平臺(tái)一方面通過強(qiáng)大的DOE引擎，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)庫操作或流式計(jì)算的硬件算子加速，提升主機(jī)CPU的運(yùn)算效率。另一方面，依賴于DPU的RDMA與NVMe-oF能力，可以極大地提升大數(shù)據(jù)運(yùn)算中的數(shù)據(jù)交互與數(shù)據(jù)落盤能力，幫助用戶輕松打破數(shù)據(jù)墻。

亮點(diǎn)四

DPU模擬器的開拓者，

加速客戶業(yè)務(wù)落地

HADOS平臺(tái)提供完善的全功能模擬器，此模擬器可以對(duì)中科馭數(shù)的硬件DPU進(jìn)行完美模擬，支持自動(dòng)化測試，尤其是在不同操作系統(tǒng)中，可以很好地在開發(fā)過程中引導(dǎo)軟硬件解耦，為需要依托DPU硬件能力進(jìn)行二次開發(fā)的用戶提供簡單易用的開發(fā)與測試環(huán)境，幫助用戶加速開發(fā)迭代，提高業(yè)務(wù)落地能力。

■ HADOS的應(yīng)用場景

HADOS的出現(xiàn)，將推動(dòng)云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)、安全、存儲(chǔ)等方向上的技術(shù)革新，助力大數(shù)據(jù)計(jì)算基礎(chǔ)架構(gòu)創(chuàng)新，打造DPU生態(tài)的繁榮發(fā)展的軟件基礎(chǔ)，賦能數(shù)據(jù)中心、運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)高性能計(jì)算網(wǎng)絡(luò)、大數(shù)據(jù)和人工智能多領(lǐng)域基礎(chǔ)設(shè)施產(chǎn)業(yè)升級(jí)。

主要場景

網(wǎng)絡(luò)場景——虛擬化網(wǎng)絡(luò)卸載、云原生網(wǎng)絡(luò)下沉、微服務(wù)網(wǎng)絡(luò)治理、超低時(shí)延數(shù)據(jù)傳輸;

存儲(chǔ)場景——存儲(chǔ)I端卸載、存儲(chǔ)T端卸載;

安全場景——SDWAN網(wǎng)絡(luò)加速、構(gòu)建零信任網(wǎng)絡(luò);

大數(shù)據(jù)場景——大數(shù)據(jù)計(jì)算提速;

AI場景——GPU數(shù)據(jù)處理加速;

5G場景——5G核心網(wǎng)邊緣計(jì)算一體化

■ HADOS路線規(guī)劃

在HADOS的產(chǎn)品規(guī)劃中，2023年，中科馭數(shù)將重點(diǎn)探索虛擬化與云原生的控制面卸載方案、存儲(chǔ)的全硬件卸載方案的突破，同時(shí)，支持當(dāng)前受業(yè)內(nèi)關(guān)注的Multi-Host特性，eBPF卸載方案以及基于RDMA網(wǎng)絡(luò)打造一套云原生網(wǎng)絡(luò)的解決方案。

2024年，將重點(diǎn)打造虛擬路由器、虛擬防火墻與虛擬負(fù)載均衡器的DPU卸載方案。在此之后，分布式安全中心、云計(jì)算的確定性網(wǎng)絡(luò)、異構(gòu)云融合與GPU池化將是我們未來研究的重點(diǎn)方向。另外，中科馭數(shù)也一直將產(chǎn)品生態(tài)視為關(guān)注焦點(diǎn)，希冀依托HADOS平臺(tái)逐步構(gòu)建完整的DPU生態(tài)環(huán)境。

■ 展望

隨著DPU走向規(guī)?；袌鰬?yīng)用，DPU軟件生態(tài)愈發(fā)重要，它將支撐DPU在多應(yīng)用場景的融合，促進(jìn)構(gòu)建高性能、高可靠、低時(shí)延等特性的軟硬融合異構(gòu)計(jì)算體系，促進(jìn)DPU在多應(yīng)用場景遍地開花。未來中科馭數(shù)還將繼續(xù)優(yōu)化迭代打磨HADOS開發(fā)平臺(tái)，致力于構(gòu)建更高效、易用的DPU方案。未來愿與更多合作伙伴攜手同行，一起構(gòu)建DPU軟件生態(tài)。

審核編輯：湯梓紅