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فارسی SmartNICs und DPUs: Optik auf programmierbaren Adaptern
Eine Data Processing Unit (DPU) oder SmartNIC ist eine NIC mit eigenen Prozessoren, eigenem Speicher und eigenem Betriebssystem, die zwischen dem PCIe-Bus des Servers und dem Netzwerk sitzt. Für die Optik ändert sich am Käfig nichts — dieselben QSFP56-/QSFP112-/OSFP-Module und -Kabel —, aber die Instanz, die das Modul ausliest, die Richtlinie anwendet und Speed und FEC konfiguriert, ist jetzt ein kleiner Computer auf der Karte, der oft einen Linux- oder SONiC-ähnlichen Stack ausführt. Diese Seite listet die aktuellen DPU-Familien und ihre Ports, erklärt, wo die Modulverwaltung sitzt, und behandelt die optikspezifischen Folgen: Leistung, Kühlung, Twin-Port-Käfige und KI-Back-End-Fabrics.
Familien und Ports
| Familie | Generation | Ports | Käfige | Host-PCIe | Kerne |
|---|---|---|---|---|---|
| Nvidia BlueField-2 | 2020 | 2 × 25/100G oder 1 × 200G | SFP56 / QSFP56 | Gen 4 x16 | 8 × Arm A72 |
| Nvidia BlueField-3 | 2023 | 2 × 200G oder 1 × 400G; SuperNIC-Varianten 400G | QSFP112 / OSFP | Gen 5 x16 | 16 × Arm A78 |
| Nvidia ConnectX-8 SuperNIC | 2024–25 | 1 × 800G oder 2 × 400G | OSFP (Twin-Port) / QSFP112 | Gen 6 x16 | (NIC + eingeschränkte Programmierbarkeit) |
| AMD Pensando Elba / Giglio / Salina (400) | 2021–25 | 2 × 100/200G; 2 × 400G | QSFP56 / QSFP112 | Gen 4/5 x16 | 16 × Arm A72/N1 + P4-Pipeline |
| Intel IPU E2000 (Mount Evans) | 2022 | 2 × 100G (200G gesamt) | QSFP28/56 | Gen 4 x16 | 16 × Arm N1 + P4 |
| Marvell Octeon 10 DPU | 2022 | bis 400G aggregiert | QSFP-DD | Gen 5 | Arm N2 |
| Microsoft/Fungible, Napatech, Xilinx Alveo SN1000 | verschieden | 2 × 100G | QSFP28 | — | FPGA / MIPS |
Für Port-Käfige und -Geschwindigkeiten gelten dieselben Regeln wie bei gewöhnlichen NICs (NIC-Ports und PCIe).
Wo die Modulverwaltung sitzt
| Modus | Wer liest das Modul | Tools |
|---|---|---|
| Embedded-/DPU-Modus (Arm-Seite besitzt die Ports) | das eigene Betriebssystem der DPU (Ubuntu/DOCA, SONiC-DASH, Hersteller-Linux) über dessen Treiber | ethtool -m, mlxlink auf der Arm-Seite; der Host sieht nur virtuelle Funktionen |
| Getrennter Host-/NIC-Modus | Host-Treiber, wie bei einem ConnectX | Host-ethtool, mlxlink (NIC-Tools) |
| Eingeschränkter Modus | DPU hat die Kontrolle, der Host kann die Link-Einstellungen nicht ändern | Richtlinie wird auf der DPU durchgesetzt |
Folge: Firmware und Link-Einstellungen (Speed, FEC, Breakout) werden auf der DPU konfiguriert (mlxconfig, DOCA-Tools, Pensando penctl) und überstehen Host-Neustarts; ein von der DPU abgelehntes oder herabgestuftes Modul bleibt für den Host-Administrator unsichtbar, bis die Logs der DPU gelesen werden. Die Modulrichtlinie selbst ist bei Nvidia und AMD freizügig (parst jedes EEPROM), wie bei ihren NICs (Transceiver-Kompatibilität bei NICs).
Leistung und Kühlung
| Punkt | Realität bei der DPU |
|---|---|
| Kartenleistung | 75–150 W (BlueField-3 ~150 W mit Zusatzstecker) — die Karte selbst wird heißer als jedes Modul auf ihr |
| Käfig-Budget | QSFP112-/OSFP-Käfige ausgelegt für 15–20-W-Module; Kartenspezifikation prüfen |
| Luftstrom | Full-Height-Karten in GPU-Servern teilen sich einen Warmgang mit den GPUs; DDM-Modultemperaturen von 60–70 °C sind normal, Alarme ab 75+ (Temperaturklassen) |
| Twin-Port-OSFP | ein OSFP-Käfig führt 2 × 400G; das Modul (oder das Twin-Port-DAC/AOC) ist ein einzelnes Gerät der 800G-Klasse mit eigenem Kühlkörper (OSFP) |
| Wahl der Optik | DAC, wenn der ToR innerhalb von 2 m liegt, sonst AOC oder 400G/800G DR/FR; LPO-Varianten senken die Modulleistung auf kurzen Strecken (Leistung und Verbrauch) |
KI-Back-End-Fabrics
In GPU-Clustern verbindet je GPU eine DPU oder SuperNIC mit der rail-optimierten Back-End-Fabric, InfiniBand oder RoCE-Ethernet (GPU-Fabrics):
| Link | Typische Optik |
|---|---|
| NDR 400G IB je GPU | Twin-Port-OSFP 2 × 400G; DAC/ACC ≤ 3 m zum Rail-Leaf, AOC 3–50 m, darüber hinaus DR4-/SR4-Optik (IB-Kabel) |
| XDR 800G IB / 800G Ethernet je GPU | OSFP 800G Twin-Port, 2 × DR4 oder SR8 |
| Front-End / Storage | separate 100/200G-Ports auf der DPU oder eine zweite NIC |
Kabelidentität und -länge werden vom Fabric Manager geprüft; Modul-Firmwareversionen sind Teil der qualifizierten Stückliste des Clusters (Verkabelung eines KI-Clusters, Link-Zuverlässigkeit und Monitoring).
SONiC und P4 auf der Karte
DPUs, die SONiC-DASH oder P4-Pipelines ausführen, behandeln ihre Ports wie einen kleinen Switch: Port-Breakout, FEC und Speed werden in der Konfigurationsdatenbank der DPU gesetzt, und das Transceiver-EEPROM erscheint unter denselben Befehlen show interfaces transceiver wie bei einem SONiC-Switch (NOS-Landschaft). Das Verhalten gegenüber Drittanbieter-Modulen entspricht dem des Plattform-Plugins — freizügig.
In CodingBox
Ein für eine DPU vorgesehenes Modul wird wie eines für einen Switch oder eine NIC qualifiziert: Formfaktor und Compliance (QSFP112/OSFP, 400G/800G-Applikationen in CMIS), Leistungsklasse gegenüber dem Käfig und Firmwareversion für die Stückliste des Clusters — alles auf der Werkbank auslesbar, bevor die Karte eingebaut wird (Check transceiver, CMIS).