俗話說，好馬配好鞍，數據中心何嘗不是這樣呢？

NVIDIA BlueField DPU，它是一款非常強大的片上數據中心基礎設施，可用于卸載、加速、隔離各種軟件定義基礎設施服務。但要想充分發揮BlueField DPU這顆強大的芯片在數據中心基礎設施的硬件能力，就需要有個好的配套系統來讓其發揮出最大潛力。

于是，簡單、高效的NVIDIA DOCA軟件框架應運而生。

DOCA軟件框架：為BlueField DPU注入“靈魂”

DPU的設計初衷是要将部分由CPU處理的管理工作，如網絡管理、安全掃描等卸載到專用芯片DPU上，從而讓CPU專注更高價值的工作。

但如果光有硬件，沒有軟件，那麼DPU就失去了“靈魂”。DOCA軟件框架可以解鎖BlueField DPU的更多功能，調用DPU強大能力造福于實際業務。

DOCA是Data-Center-Infrastructure-On-A-Chip-Architecture 的縮寫，也就是"片上數據中心基礎設施體系結構"。主要的目的是為開發者打造一個全面的、開放的開發平台，支持廣大開發者可以在BlueField DPU上進行簡單、靈活的軟件開發，讓開發者可以快速地創建BlueField DPU加速的、高性能的應用程序和服務。

NVIDIA網絡專家崔岩表示：“作為一個為BlueField DPU量身定做的一個軟件框架，它的主要目的是為開發者打造一個全面的、開放的開發套件。”

據介紹，DOCA是依托于面向未來的、API驅動的思維模式來構建的，可以讓BlueField DPU硬件加速器變得更加易用，從而實現非凡的數據中心的性能、效率和安全性。DOCA使開發者能夠利用行業标準的API，在BlueField DPU上做快速的創建應用程序和服務，能夠更好地向下平滑兼容持續演進的新一代BlueField DPU，并提供持續的支持。

DOCA可以加快應用程序和服務的上市時間，讓合作夥伴和客戶在各自的行業競争領域裡獲得成功。并基于BlueField DPU的應用場景發揮關鍵的“靈魂”作用，釋放DPU的巨大潛力。

從1.0到1.3，DOCA實現跨越式的技術躍遷

在2020年GTC秋季大會上，NVIDIA發布了最早的DOCA 1.0，後面持續演進到DOCA 1.1版本，更加完善了整個DOCA軟件棧，提供了DOCA SDK、運行時與服務。到了DOCA 1.2版本，更是加強了在零信任分布式安全解決方案上的支持。

在2022年的5月份，NVIDIA發布了最新的DOCA 1.3，它提供了121個新的API開發接口，還有一些全新和增強的功能。

從DOCA軟件開發套件來看，它主要囊括了創建和構建應用程序所需的所有組件，包括驅動程序、抽象的API庫、各種開發工具、參考源代碼、示例程序和開發所需的文檔，開發者可以輕松地基于這個軟件棧在本地BlueField DPU上或X86開發容器中搭建開發環境，快速地開發自己想要實現的應有程序或服務。

DOCA框架能夠給開發者提供一個一緻的開發體驗，既可以統一訪問BlueField DPU上各種硬件資源，從而簡化網絡、存儲、安全和基礎設施管理服務的開發，開發者無需擔心開發環境構建和部署複雜程度。基本上，DOCA是個即插即用的方式，可以讓開發者很容易地來使用這個軟件棧。

同時，DOCA框架還為開發者提供了基于底層API抽象和封裝的高級API庫，這樣對于開發者來講，可以大大地節省他的開發時間，更早或更快地使所開發的應用投入到市場，獲得更大的投資收益。當然，DOCA還提供了容器化的DOCA服務，可以在BlueField DPU上直接進行部署，來提供相應的應用和解決方案。

崔岩重點介紹了DOCA 1.3 優化的三項功能：

第一是正則表達式庫Regular Expression（RegEx），RegEx是許多腳本語言中使用的标準模式匹配的工具，有了它可以創建與文本模式匹配的過濾器，而不僅是單個單詞或短語的匹配。

RegEx是專為高吞吐量、低延時、深度包檢測的應用程序而設計，這些應用程序需要對數據包進行負載檢測和異常監測，通過RegEx模式匹配和字符串匹配來實現相應的應用功能。另外，RegEx還是一個重要的安全遙測的功能，在DOCA 1.3上更好地提供一些安全方面的應用，能為這些安全軟件開發提供底層的API支持。

第二是基于OVN的數據路徑加密功能。DOCA 1.2 版本實現了把主機CPU的IPsec相應加密功能卸載到DPU上，可以在vSwitch控制平面上構建IPsec控制平面來實現IPsec加密和解密。新版本把該功能擴展到整個OVN範疇，不同主機之間都可以用這個IPsec方式來創建不同的通道，實現數據加密傳輸。

第三是DOCA基于主機的網絡（HBN）。在NVIDIA BlueField DPU上，基于主機的網絡有助于管理和監控同一節點上虛拟機或容器之間的流量，分析和加密進行節點流量，并實現路由。同時也會把一些原來是依賴TOR交換機上面的功能也在DPU上面得到了實現，這種方式會徹底改變客戶構建和思考整個數據中心網絡的方式。

随着BlueField DPU智能化程度的提高，在整個網絡裡把功能都會集中在BlueField DPU之上去做相應的實現，這樣就會降低對TOR交換機的相關要求，BlueField DPU還為網絡策略和配置和實施提供一個隔離的環境，這樣可以做更好的安全性的部署。

歸根到底，基于主機的網絡（HBN）是一種DOCA服務。在BlueField DPU上實現動态的路由協議之後，使網絡路由能夠在服務器端運行，可以大大地加速整個網絡數據流量處理性能，同時BlueField DPU還可以提供相應的安全保障，這是HBN會給BlueField DPU和未來客戶在數據中心網絡部署帶來全新的方式。

多措并舉，

NVIDIA為DOCA良好生态增添活力

為了更好的擴展和支持DOCA中國開發者，有效的推進和适配DOCA中國生态體系建設，NVIDIA在2022年初NVIDIA授權兩家合作夥伴設立DPU& DOCA卓越中心。首批獲得NVIDIA授權設立DPU& DOCA卓越中心的合作夥伴為麗台（上海）信息科技有限公司和上海信弘智能科技有限公司。

兩家合作夥伴從即日起為DOCA中國開發者提供在線實踐的免費開發環境，實現編譯、運行、測試DOCA應用程序，以便構建DOCA業務應用及行業解決方案。通過與DOCA中國開發者社區進行互動，相互分享和促進加速應用的創新，與NVIDIA一道構建DPU和DOCA生态體系。

在2022年初，NVIDIA舉辦了首屆DPU中國黑客松競賽。瑞奇網絡團隊獲得賽事的亞軍。這個團隊是由一位博士後和兩位博士生組成，主要研究方向是雲計算和分布式系統。

亞軍瑞奇網絡團隊成員胡效赫表示：“在開發過程中，通過專家的指導和參賽團隊進行的交流，團隊充分地了解了BlueField DPU軟硬件特性，積累了DPU的開發經驗，同時也看到了其他團隊在DPU上的創新實踐。DOCA良好的可編程性讓我們可以快速實現并驗證創新的想法，同時，我們也可以對DOCA的API進行深度、定制化開發，實現更好的性能和更豐富的功能。”

從互聯網發展普及至今，任何一次技術創新和基礎架構變革，在業務可觀測性上一定會産生新的産品和解決方案。瑞奇網絡團隊的參賽項目是着眼于基礎設施的業務可觀測性，他們提出了“DeepTrace”項目，面向DPU驅動的基礎設施的網包級函數粒度業務可觀測性。

“我們以DOCA提供的網流及粗粒度可觀測性為基礎，對應的是DOCA中的Netflow API庫，結合BlueField DPU的高性能網絡處理功能，對應的是DPU的ASAP2網包分類引擎，以及DOCA中的Flow API庫，以及數據平面和控制平面的可編程能力，将可觀測性的力度提升至網包級，并精确到每個函數功能。同時，我們也做到了幾乎可以忽略不計的性能損耗。”胡效赫說。

基于DOCA開發DeepTrace的整體編程模式和在CPU上進行DPDK網絡功能的開發功能類似，該模式提高了開發效率。

NVIDIA網絡市場總監孟慶表示，黑客松競賽給開發者帶來一個學習的氛圍，幫助大家學習、熟悉BlueField DPU和DOCA的應用場景，掌握編程方式，也可以通過和别的隊伍同場競技，互相學習和參考，獲得啟發。

據悉，今年下半年NVIDIA計劃舉辦第二屆DPU中國虛拟黑客松活動，在活動中将為廣大的DOCA中國開發者提供訓練營，并為開發者更新最新的BlueField DPU和DOCA發布信息，随後會組織DPU中國虛拟黑客松競賽。

未來，NVIDIA授權合作夥伴DPU&DOCA卓越中心将繼續為DOCA中國開發者提供在線實踐的DOCA開發環境，構建和拓展DPU和DOCA生态體系。

不僅如此，授權的兩家合作夥伴DPU&DOCA卓越中心将為整個中國的DOCA開發者提供一個免費的DOCA開發環境。該環境支持免費DOCA開發環境遠程訪問，并提供編譯、運行、測試等完整的開發者服務，從而加速應用創新，拓展開發者社區。

開發者需要自備登錄設備和相應的軟硬件環境，卓越中心提供完整的軟硬件DOCA開發環境。開發環境的開放時間是每周一到周四的9:00AM-15:00PM。申請人可以向卓越中心提交申請，審核批準之後可以獲得2-6小時的免費開發環境。

開發者與開源總是形影不離。NVIDIA一直以來都是開源領域的貢獻者，積極參與NVME、OCP等開放性組織。在網絡方面，NVIDIA在SONiC、OVS、DPDK、OpenMPI等項目中做了非常多的工作。

最近，NVIDIA成為Linux基金會OPI（Open Programmable Infrastructure，開放可編程基礎設施）項目創始成員。NVIDIA會開放DOCA的安全、存儲加速、硬件卸載等特性，這樣不管是客戶還是ISV等合作夥伴都可以在DOCA開放架構之上編寫應用程序。

結語

總的來說，新技術引領新的時代，新時代需要新的應用方式，DOCA 1.3的發布，為BlueField DPU應用鋪平了道路。借助DOCA軟件框架，開發者能夠加快應用程序和服務的上市時間，并基于BlueField DPU 服務場景發揮關鍵的作用，釋放出DPU的巨大潛力。

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