NVIDIA BlueField-2 DPU性能測試方法

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

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

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

BlueField-2 DPU 使用標準網絡協(xié)議和開源軟件打破性能紀錄，使用業(yè)界常用的存儲介質訪問方法 NVMe over Fabrics（NVMe-oF）以及最通用的互聯(lián)網協(xié)議之一 TCP 網絡，其 4KB IOPS 性能超過 500 多萬，而 512B IOPS 則達到 700 萬至 2000 萬以上。

為了加速 AI、大數(shù)據(jù)和高性能計算應用，BlueField 還支持流行的 RoCE 網絡傳輸選項以提供更高的存儲性能。

在測試中，initiator 端和 target 端都部署了 BlueField，使用不同類型的存儲軟件庫和不同的應用來模擬真實世界的存儲配置，都展現(xiàn)出超強的性能。BlueField 在 InfiniBand 網絡上還支持快速存儲連接，而 InfiniBand 是許多 HPC 和 AI 應用的首選網絡架構。

測試方法

BlueField 所達到的 4150 萬 IOPS，是之前使用專有存儲產品創(chuàng)造的 1000 萬 IOPS 世界紀錄的 4 倍多。這一性能是通過連接兩臺快速 Hewlett Packard Enterprise Proliant DL380 Gen 10 Plus 服務器實現(xiàn)的，其中的一臺作為應用服務器（存儲 initiator），另一臺作為存儲系統(tǒng)（存儲 target）。

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

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

對于存儲系統(tǒng)軟件，測試 SPDK 和標準 upstream Linux 內核 target，使用默認內核 4.18 和最新內核之一 5.15。對三種不同的存儲 initiator 進行了基準測試，分別為 SPDK、標準內核存儲 initiator 和 SPDK FIO 插件。使用 FIO 和 SPDK 生成負載并進行測量，使用 4KB 和 512B 這兩種常見的中型和小型存儲 I/O 大小來測試。

在網絡傳輸層使用了 TCP 和 RoCE 兩種協(xié)議來測試 NVMe-oF 存儲，每種配置都在全雙向網絡的條件下以 100% 讀取、100% 寫入和 50/50 讀取/寫入負載模型進行測試。

測試顯示 BlueField DPU 還具有以下性能特點：

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

100% 讀取和100% 寫入兩種負載的 IOPS 和吞吐量性能類似，而 50/50 讀/寫混合負載由于充分使用網絡連接的兩個方向產生了更高的性能。

使用 SPDK 測試，得出的性能高于內核軟件性能，但同時帶來了更高的服務器 CPU 利用率，這是因為 SPDK 在用戶空間中運行并不斷進行輪詢，因此這一情況在預期之內。

由于 Linux 社區(qū)會定期加入存儲改進，因此較新的 Linux 5.15 內核比 4.18 內核表現(xiàn)更好。

創(chuàng)紀錄的 DPU 存儲性能

為存儲安全提供了性能保障

在如今的存儲領域，絕大多數(shù)云和企業(yè)部署都需要快速、分布式、通過以太網或 InfiniBand 訪問的網絡閃存。更快的服務器、GPU、網絡和存儲介質都要求服務器的 CPU 能夠跟上，而最好的方法就是部署具有存儲功能的 DPU。

BlueField-2 DPU 所展現(xiàn)的驚人存儲性能，使整個數(shù)據(jù)中心的應用服務器和存儲設備都具有更高的性能和效率。

在快速存儲訪問的基礎上，BlueField 還支持對以太網存儲流量和存儲介質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 100Gb/s 的速度卸載 IPsec（線上數(shù)據(jù)），以及高達 200Gb/s 的速度卸載 256 位 AES-XTS（靜態(tài)數(shù)據(jù)），能夠在對手入侵存儲網絡或者物理存儲驅動器被盜、被出售或被不當處置的情況下，減少數(shù)據(jù)被盜的風險。

客戶和領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 上運行分布式防火墻，或提供微分段的安全組等網絡安全應用，來進一步提高計算服務器的應用和網絡安全，降低服務器存儲的不當訪問或數(shù)據(jù)修改風險。

NVIDIA BlueField-2 DPU 測試結果細節(jié)如下圖：

使用 NMe-oF on TCP 測試 NVIDIA BlueField-2 DPU。測試結果是配置了兩個 BlueField-2 DPU 的合并性能。

使用 NVMe-oF RoCE 測試 NVIDIA BlueField-2 DPU。測試結果是配置了兩個 BlueField-2 DPU 的合并性能。

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原文標題：NVIDIA BlueField 再創(chuàng) DPU 性能世界紀錄

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審核編輯：湯梓紅