这款国产高性能DPU智能网卡，即将开源！

云数据中心的优化方向：从传统网卡升级到DPU架构智能网卡

我们知道，各类智能网卡在服务器集群中的大规模部署，可以进一步降低数据中心建设和运营成本，更好地将服务器资源货币化。但仅从网卡层面来看，这个方案还存在不少优化空间。

• OVS卸载不完全。传统的智能网卡仅负责OVS转发面卸载，但控制面仍是主机CPU处理，所以需要去定义Host CPU的控制面和卸载到网卡上的数据面业务之间的传输接口和协议，实现起来比较复杂，定位问题困难；
• 虚拟网络功能卸载到网卡的难度大，很多网络功能（例如vLB，vNAT等）仍然在服务器上运行；
• 无法实现存储加速和扩展，造成了服务器的性能瓶颈；
• 部分传统网卡根本不具备编程能力，或者对芯片的编程难度大且生态缺失，开发门槛高，难以满足多样且多变的云业务需求。

基于DPU的全开放架构智能网卡：星融元 Helium 系列

	Helium EC2004Y	Helium EC2002P
网络接口	4 x 25GE SFP28	2 x 100GE SFP28
主机接口	PCIe x 8 Gen4.0	PCIe x 16 Gen4.0
管理口	1 x Console Micro USB, 1 x GE RJ45	1 x Console Micro USB, 1 x GE RJ45

大Server中的小"Server"，帮助卸载服务器CPU负载

Helium 系列智能网卡采用DPU架构，集成了24核ARM和多样化的硬件加速协处理器，性能足够高，可以直接在网卡上运行各种网络功能虚拟化功能，释放宝贵的服务器资源。

Helium的典型业务性能数据参考：

• 纯转发：100Gbps线速转发（128字节包）
• OVS卸载性能：80Gbps
• 5G UPF性能：80Gbps
• IPsec性能：50Gbps

全开放的软件架构， 打造开放兼容、自主可控的生态系统

秉承开源开放的理念，在通用的高性能硬件平台之上，星融元还提供了一套开放的软件开发环境——标准Linux内核+容器化架构，以及额外的DPDK/VPP开发套件(包含了最佳网络和安全处理所需的所有库和 API)。客户可以不考虑底层支撑框架直接开发上层应用；原先跑在x86上的DPDK应用和其他应用仅需简单编译便可移植到Helium DPU智能网卡上，并且按需组合使用。

支持存储加速和远端云盘挂载，满足服务器灵活扩展存储的需求

支持SPDK软件加速、NVMe-oF(TCP)卸载，可缩短存储I/O路径、提高存储读写性能

大幅降低数据中心整体建设和运营成本

以某客户场景为例。在保证总接入用户数量的前提下，引入Helium智能网卡的建设方案相对于纯2U服务器的建设方案在机架空间占用、总功耗、成本上都具有明显优势。其中机架空间节省超过2/3，总功耗节省超过1/2，建设成本节省8万，同时机架平均每U接入的用户数有3倍以上的提升。

Helium DPU智能网卡上的应用性能表现

1、OVS的全卸载

Helium智能网卡采用高性能DPU芯片，具备独立的CPU和内存，可轻松实现百万级流表以及OVS控制面和转发面的全卸载，无缝融入虚拟网络。

包长（字节）	流量数	最大性能（Gbps）
64	10K	7
128	10K	14
256	10K	19
512	10K	21
512	64K	20
512	2M	18
1024	10K	25

 2、硬件加速的NFV卸载，性能远超x86服务器软件模拟

通过以下数据可以发现，在提供了更低转发时延和更高流新建会话数的情况下，Helium智能网卡的功耗仅为服务器的1/6，购买成本节省超过1/3。

Helium与当前市面上的智能网卡对比

对比FPGA架构智能网卡

	FPGA架构智能网卡	Helium DPU 智能网卡
开发难度	开发难度较高，需厂商高度支持	标准Linux+容器化架构，额外的DPDK软件开发套件，易开发易移植
处理性能	集成了多核CPU，但核数有限（最高规格为16核，一般厂家平均为4或者8核），无法承载复杂的控制面功能	24核ARM处理器，多种硬件协处理器加速，可支持复杂的控制面业务卸载
采购成本	FPGA架构核心器件的成本普遍较高，尤其是支持大容量内存的产品	内存可以扩展至64G，千万级会话表，性价比高
功耗对比	同规格的产品，功耗偏高	同规格的产品，功耗偏低

对比其他SoC架构的智能网卡

• 采用DPU架构的Helium智能网卡相比于普通的SoC架构网卡集成度更高，性能更强
• 更多的ARM核、更高的内存，支持复杂的控制面业务卸载以及千万级会话表项
• 更开放的生态，提供DPDK、VPP开发套件，标准的Linux操作系统，容器虚拟化环境，契合用户自定义的业务需求，覆盖更宽泛的应用场景。

当前，我们在Helium DPU 智能网卡上已经完成了多种场景的功能验证，包括OVS、NVMe-oF(TCP)、LVS、5G UPF、SSL卸载等，保证了高质量、高可靠、高性能的用户体验。

 

 

关于Helium DPU智能网卡的开源工作

秉承开源开放的理念，星融元现已将Helium DPU智能网卡的产品资料和相关代码开放给生态内广大客户和合作伙伴，期待与您一同探索更多开放网络的应用场景。

开源地址：https://github.com/asterfusion/Helium_DPU

更多信息，访问官网 开放网络的先行者和推动者- 星融元Asterfusion 官网