爆红智能AI如何看待DPU

上线仅2个月，OpenAI的最新一代产品-AI聊天机器人ChatGPT月活用户接近1亿。

作为自然语言处理（NLP）领域的前沿研究成果之一，ChatGPT已成为AIGC里程碑式的产品。

这周我们也与ChatGPT聊了聊他/她对大规模预训练背后所需资源的看法。

让我们一起来看看ChatGPT的回答是否能让你满意呢？

强大的语言生成能力现在引起更多讨论的是规模预训练。在过去的很长一段时间里，许多的AI厂商都是通过本地设备来进行训练的。

GPT-3所训练的参数约为1750亿个，这部分需要大量的算力，而目前我们已知ChatGPT导入了至少1万颗英伟达高端GPU来训练模型。

业界部分专家认为GPT-4训练参数可能会达到100万亿个参数，如此大规模、长时间的GPU集群训练任务，也对网络互联底座的性能、可靠性、成本等各方面都提出了极致的要求。

面对千亿、万亿参数规模的大模型训练，仅仅是单次计算迭代内梯度同步需要的通信量就高达TB量级。此外还有各种并行模式、加速框架引入的通信需求，使得传统低速网络的带宽远远无法支撑GPU集群的高效计算，甚至成为了其中关键的瓶颈。

因此要充分发挥GPU计算资源的强大算力，必须构建一个全新的高性能网络底座，用高速网络的大带宽来助推整个集群计算的高效率。

以CPU+GPU的异构计算模型已经成为高性能计算领域中的主流计算架构。而高吞吐、低延时是高性能计算场景中最为迫切的应用需求。

我们可以知道，GPUDirect RDMA是RDMA在异构计算场景中的应用延伸，使得GPU之间的通信不在依赖CPU转发，从而进一步提升高性能计算场景中整体算力。

从DPU芯片的实现角度看，不同DPU厂商的核心竞争壁垒在于专用加速引擎的硬件实现上。由于DPU是数据中心中所有服务器的流量入口，并以处理报文的方式处理数据，在网络芯片领域积累更多的厂商将更有优势。

传统的GPU在访问存储时，需要将数据先搬移到系统内存，再由系统内存搬移到目标设备。而采用DPU介入后可以绕过CPU，直接通过PCIe访问远端的NVMe设备，加速AI训练，大大降低CPU的开销。

在AI/ML领域的工作负载对于存储系统的要求十分苛刻，目前此类应用已主要采用全闪存存储，其中NVMe全闪存逐渐成为主流趋势。同时存储与前端应用主机的网络存储协议开始采用NVMe over Fabrics(NVMe-oF)。

NVMe-oF是一种存储网络协议，通过网络将NVMe命令传送到远程NVMe子系统，以利用NVMe 全闪存的并行访问和低延迟，该规范定义了一个协议接口，旨在与高性能fabric技术配合使用，包括通过实现RDMA技术的InfiniBand、RoCE v2、iWARP或TCP。

NVMe-oF是一种使用NVMe协议将访问扩展到远程存储系统的非易失性存储器（NVM）设备的方法。这使得前端接口能够连接到存储系统中，扩展到大量NVMe设备，并延长数据中心内可以访问NVMe子系统的距离。NVMe-oF的目标是显著改善数据中心网络延迟，并为远程NVMe设备提供近似于本地访问的延迟，目标为10us。

我们知道AI对计算的需求非常大，目前主流的AI加速还是以GPU、FPGA和一些专门的AI芯片等为主。在GPU、AI芯片用于AI计算之前都是CPU承担计算的任务，CPU的效率难以满足需求，从而产生CPU+GPU+ASIC的异构计算。随着DPU的出现，这种异构计算的发展更加彻底，可以更大提供并行处理能力，适合大规模计算的发展。

支持Chiplet技术的超异构算力芯片，伴随着AI/ML的发展将会得到更好的应用，而支持Die-To-Die互联技术将能够提供互联其他AI芯片和算力单元的巨大能力，摆脱一直以来PCIe发展的限制。 ‍‍拿芯启源自身举例，以支持高级AI为主要目标之一的芯启源最新的DPU芯片，其架构中就应用Chiplet技术。不仅提升了自有智能网卡的性能，通过支持与第三方芯片的Die-To-Die互联，还可以集成更多的特定专业领域的芯片，比如AI训练中的GPU芯片。

虽然PCIe非常的标准，但是带宽非常有限的，PCIe Gen3的理论带宽是32GB/s，PCIe Gen4的理论带宽是64GB/s，而实测带宽大概分别是24GB/s和48GB/s。

在AI训练中，每完成一轮计算，都要同步更新一次参数，也就是权系数。模型规模越大，参数规模一般也会更大，这样算力芯片的效率会收到PCIe架构的限制，支持更高能力层次的互联技术讲彻底解决带宽限制和瓶颈，极大提升单节点计算效率。

和ChatGPT聊了那么多，最后再让我们来看看他/她对于DPU应用了解多少呢？

审核编辑 ：李倩