隨著企業不斷將工作負載轉移到云端，一些應用程序需要留在本地，從而最大限度地提高延時性能，并滿足安全性、數據獨立性和合規性策略。Microsoft Azure Stack HCI 是作為 Azure 服務提供的超融合基礎架構（HCI）堆棧。Azure Stack HCI 提供內置的安全性和可管理性，非常適合在核心和邊緣數據中心運行生產工作負載和云原生應用程序。

NVIDIA BlueField DPU（數據處理器）是一個加速的數據中心基礎設施平臺，可釋放應用程序性能和系統效率。NVIDIA BlueField DPU 幫助有上云意識的企業克服現代 IT 環境中的性能和可擴展性瓶頸。這是通過卸載、加速和隔離軟件定義的基礎設施工作負載來實現的。

微軟展示了在 NVIDIA BlueField-2 DPU 上加速的 Azure Stack HCI 平臺原型，標志著性能和生產力的重大飛躍，可提升 12 倍的 CPU 資源效率和 60% 的吞吐量。DPU 加速的 HCI 平臺只需更少的服務器、更低的能耗和更少的空間即可運行指定的工作負載，從而顯著節省了總體擁有成本（TCO）。

性能與效率提升

Azure Stack HCI 是一個軟件定義的平臺，它運行 Azure 網絡堆棧，用于將虛擬機（VM）和容器連接在一起。軟件定義的網絡提供了豐富的功能和極大的靈活性，使企業能夠輕松地從單個本地數據中心擴展到混合云和多云環境。

盡管軟件定義的網絡有許多好處，但它們僅在 CPU 上運行就會受到資源限制。它們以竊取原本用于運行業務應用程序的昂貴 CPU 核心而聞名，從而降低性能和可擴展性。此外，軟件定義網絡（SDN）技術與硬件加速網絡（即 SR-IOV）長期存在沖突。這迫使云架構師必將一個優先于另一個，通常以應用程序性能較差或 TCO 較高為代價。

NVIDIA BlueField DPU 旨在提供兩全其美：SDN 的功能性和靈活性以及硬件加速網絡（SR-IOV）的性能和效率。NVIDIA BlueField DPU 將整個 SDN 工作負載從主機 CPU 上卸下，為業務線應用程序釋放 CPU 核心，從而節省了大量 TCO 。

在 NVIDIA BlueField DPU Arm 處理器中運行的SDN 管道被映射到 NVIDIA BlueField DPU 加速可編程管道，以提高吞吐量和數據包處理性能并減少延時。通過在 NVIDIA BlueField-2 DPU 上卸載和加速 Azure Stack HCI SDN 功能，Microsoft 團隊能夠實現巨大的性能和效率提升（圖 1）。

圖 1. 在 NVIDIA BlueField-2 DPU 上加速 Azure Stack HCI 可提高網絡吞吐量（左）和節省 CPU 核心（右）

測試結果表明，NVIDIA BlueField-2 DPU 以 96 Gb/s 的速度提供線速速率、軟件定義的網絡，CPU 使用率幾乎為零，而在使用 8 個 CPU 核心時僅為 60 Gb/s。這 8 個核心現在可以騰出來運行業務工作負載，網絡速度提高 60%。

因為 x86 CPU 無法達到 100Gb/s 的測試，為了保證相同的對比條件，我們根據條件推測出支持 96 Gb/s 所需的 CPU 核心數量。圖 1 顯示，支持 96 Gb/s 需要 12 個 CPU 核心，這意味著 NVIDIA BlueField-2 DPU 節省了 12 個 CPU 核心以支持相同的吞吐量。

這種節省使企業能夠設計、部署和操作更少的服務器，以提供相同的業務成果，或者基于相同數量的服務器實現更好的成果。

從功能角度來看，Microsoft Azure Stack HCI 平臺支持廣泛的 SDN 策略：VXLAN 網絡封裝和解封裝（encap / decap）、訪問控制列表（ACL）、服務質量（QoS）、IP-in-IP 封裝、網絡地址轉換（NAT）、IPsec 加密/解密等。VM 的加速網絡（SR-IOV）的傳統配置將需要繞過這組豐富的策略，以實現更高的性能。

Azure Stack HCI 解決方案原型現已在 NVIDIA BlueField DPU 上卸載并加速，可在不犧牲性能和效率的情況下同時提供高級 SDN 策略。

總結

在將工作負載轉移到云的同時，企業繼續優先考慮本地和邊緣數據中心，以滿足嚴格的性能和安全要求。包括機器學習和人工智能在內的下一代應用越來越依賴于加速網絡來實現其全部潛力。NVIDIA BlueField DPU 原型上的 Microsoft Azure Stack HCI 為各種規模的企業提供了混合云和加速網絡的承諾。

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