Qu’est-ce qu’une unité de traitement des données (DPU) ?

Une unité de traitement des données (DPU) est un processeur spécialisé conçu pour décharger et accélérer les tâches centrées sur les données, libérant ainsi les unités centrales de traitement (CPU) afin qu’elles puissent traiter les charges de travail propres aux applications. Conçues pour gérer les réseaux à haut débit, les requêtes de stockage et les opérations de sécurité, les DPU sont adaptées aux centres de données modernes à haute densité et aux exigences du calcul haute performance (HPC).

Comprendre les DPU en profondeur

Les DPU et leurs équivalents, les unités de traitement d’infrastructure (IPU), répondent au besoin de décharger les processeurs des tâches courantes nécessitant un débit élevé. La réduction des tâches de chiffrement, des opérations d’E/S de stockage et du traitement des paquets réseau à haut débit permet aux processeurs de se consacrer aux charges applicatives à plus forte densité requises par les applications conteneurisées, le partitionnement dans le cloud ou par hyperviseur, ainsi que les tâches de calcul intensif liées à l’intelligence artificielle (IA).

Parmi les principales fonctions figurent :

• Réseau : S’appuyant sur les fonctionnalités des cartes d’interface réseau intelligentes (SmartNIC), les DPU peuvent traiter d’importants flux de paquets à des débits proches de la vitesse nominale, décharger les réseaux superposés, notamment VXLAN, et fournir des services de sécurité et de contrôleur de mise à disposition d’applications, tels que la prise en charge des pare-feu, le déchargement TLS, l’équilibrage de charge et le routage du trafic. En outre, les DPU peuvent fournir des sources d’entropie aux générateurs de nombres pseudo-aléatoires cryptographiquement sûrs (CSPRNG).
• Stockage : En accélérant le transfert de données entre les hôtes et les systèmes de stockage, les DPU prennent en charge des protocoles de stockage avancés, tels que les protocoles NVMe over Fabrics (NVMe-oF), qui offrent les débits accrus nécessaires au stockage sur supports à semi-conducteurs et aux infrastructures hyperconvergées (HCI). Les DPU assurent également le chiffrement et le déchiffrement, la compression et la déduplication, réduisant ainsi davantage la charge des processeurs.
• Virtualisation : Le déchargement des tâches réseau liées à l’hyperviseur et aux conteneurs améliore la capacité à partitionner l’infrastructure HCI et à la répartir entre plusieurs locataires afin d’accroître la densité des charges de travail, ce qui augmente le retour sur investissement de l’infrastructure.

Avantages de l’utilisation des DPU

L’optimisation des performances des processeurs pour les tâches propres aux applications dans les environnements HCI et HPC revêt une importance croissante, car la densité de calcul et la consommation énergétique deviennent de nouveaux indicateurs des avantages économiques de l’infrastructure. L’augmentation des débits réseau et la réduction de la latence, l’amélioration des performances de stockage ainsi que la nécessité de fournir des ressources de calcul à un plus grand nombre d’utilisateurs alourdissent encore la charge des tâches non spécifiques aux applications qui incombent aux processeurs. Les critères de réussite actuellement admis, issus du secteur du HPC, reposent sur la densité et les performances des processeurs.

Les ratios des indicateurs de puissance de calcul comprennent notamment :

• Nombre de cœurs de processeur (par baie, par nœud ou nombre total mis à la disposition des utilisateurs)
• Opérations en virgule flottante par seconde (FLOPS)1
• Consommation électrique (mesurée en kilowatts moyens et de pointe)
• Mesure de l’espace physique (en pieds carrés ou en mètres carrés)

Utilisées depuis longtemps par les centres de calcul haute performance (HPC) pour mesurer les performances des supercalculateurs lors de leur mise en service et au fil du temps, ces mesures sont de plus en plus appliquées aux centres de données traditionnels, à mesure que les technologies des deux secteurs convergent.

Les DPU permettent d’accroître la disponibilité des CPU pour les applications et les pipelines à forte intensité de calcul, qui peuvent être confrontés à un goulet d’étranglement si les CPU doivent prendre en charge des tâches de bas niveau non liées au calcul. Ces tâches s’accumulent à mesure que la densité et le nombre de tâches applicatives augmentent ; les DPU permettent donc d’atténuer ce goulet d’étranglement. L’ajout de DPU à l’infrastructure du centre de données libère les CPU, qui peuvent ainsi offrir de meilleures performances par cœur. Les ressources de calcul peuvent également être partitionnées et réparties entre plusieurs locataires afin de permettre à davantage d’utilisateurs d’accéder aux ressources du système.

Comment F5 fonctionne-t-il avec les DPU ?

Fort de son expérience réussie dans l’utilisation des technologies SmartNIC, ASIC et FPGA, F5 tire parti des capacités de traitement d’un DPU et de son positionnement sur le chemin du trafic au sein de l’infrastructure de calcul afin d’accroître et d’améliorer la capacité de traitement des charges de travail, les performances et la sécurité des infrastructures HCI/HPC.

En tirant parti des DPU NVIDIA BlueField-3, F5 offre de nombreux avantages aux fournisseurs de services et aux grandes entreprises qui souhaitent déployer des ressources de calcul à grande échelle tout en optimisant leur utilisation. Ces avantages comprennent notamment :

• Intégration simplifiée : F5 regroupe la mise en réseau, la sécurité, la gestion du trafic et l’équilibrage de charge au sein d’une suite unifiée de services conçue pour les intégrations de DPU. Cette solution offre une vue intégrée de ces services dans l’ensemble de l’infrastructure HCI/HPC, ainsi que l’observabilité et le contrôle granulaire nécessaires pour optimiser les charges de travail à forte intensité de calcul.
• Sécurité renforcée : F5 prend en charge des fonctionnalités de sécurité essentielles, notamment le pare-feu, l’atténuation des attaques par déni de service distribué (DDoS), la protection des API, le chiffrement et la gestion des certificats, en déchargeant ces fonctions sur le DPU.
• Performances améliorées : F5 accélère les fonctions de réseau et de sécurité, ce qui est essentiel pour répondre aux exigences des infrastructures à haute densité et fournir des applications à l’échelle du cloud.
• Prise en charge de la mutualisation : F5 permet de mettre en place une architecture mutualisée évolutive, afin que les fournisseurs de services puissent héberger en toute sécurité de nombreux locataires sur une même infrastructure, tout en assurant la séparation et la protection de leurs charges de travail et de leurs données.

Pour en savoir plus sur les solutions intégrées DPU et F5, veuillez cliquer sur les ressources à droite.

1Les mesures standard des performances du calcul haute performance (HPC) à vocation scientifique reposaient traditionnellement sur des calculs en virgule flottante à simple ou double précision (FP32 et FP64). Les tendances actuelles en matière d’IA évaluent désormais les performances en demi-précision, voire à une précision inférieure (FP16). L’utilisation d’un adressage mémoire de moindre précision (types de données à virgule flottante et entiers) permet d’accélérer l’entraînement des modèles de langage et de réduire leur empreinte mémoire.