スマートNICによるプロセッサの負荷分散【第1回】

「スマートNIC」入門　CPUに代わる「DPU」「IPU」で理解する

プロセッサ分野ではCPUからGPUへの分業が進むだけではなく、プロセッサを搭載する「スマートNIC」の活用が進む兆しが見えている。CPU代替のプロセッサが台頭する理由や、スマートNICの理解に不可欠なポイントは。

公開 2022年06月24日 05時03分

[TechTarget]

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　NIC（ネットワークインタフェースカード）の帯域幅はかつての10Mbpsから100Gbps、400Gbpsへと拡大し、サーバの通信速度を高速化させてきた。その進化系として「スマートNIC」が登場した。スマートNICはCPUの役割を肩代わりするプロセッサを搭載する。

　CPUの役割が多様化しその負担が大きくなる中、その課題を解消するハードウェアとしてスマートNICや、CPUに代わるプロセッサの利用が広がる可能性がある。まず強調しておくべき点は、スマートNICは単なるNICではないことだ。

「スマートNIC」の重要な役割とは？　台頭する「DPU」「IPU」で理解する

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「GPU」や「DPU」の基礎知識

　一般的に、スマートNICはストレージやネットワーク、セキュリティに関する処理をCPUからオフロードする。CPUの負荷はその分軽くなり、CPUは重要な仕事に専念できるようになる。スマートNICの代表的な用途としては、

パケットキャプチャー（分析を目的とした通信データ採取）
ネットワークの管理・可視化
テレメトリー（システム稼働データの収集と監視）

などがある。

　コストとメリットのトレードオフが、スマートNIC利用時の基本だ。CPUを重要な仕事に集中させるためにスマートNICのメリットを最大限引き出したいのであれば、その分コストは高くなる可能性がある。

　近年は通信データの処理に特化した新しいプロセッサが台頭した。それはスマートNICのプロセッサであり、スマートNICの登場と切り離せない関係にある。そのプロセッサを、CPUベンダーは

DPU（データ処理装置）
IPU（インフラ処理装置）

などと呼んでいる。汎用（はんよう）の演算処理をCPUが担い、高負荷の演算処理をGPU（グラフィックス処理装置）が担うのと同じように、プロセッサ分野の分業が進んでいるのだ。

スマートNICの選択

　データセンターにスマートNICを導入する際は、製品のメリットを吟味して選定する必要がある。スマートNICは製品によって機能や帯域幅、価格が大きく異なるためだ。CPUのオフロードしたい仕事や、利用するアプリケーションの特性を踏まえて適切なスマートNICを選択しよう。さまざまな用途や活用法を想定した新世代のスマートNICが登場している。例えば以下の通りだ。

OEM（相手先ブランド製造）ベンダーなど、各種ハードウェアを統合して提供する事業者向けのスマートNIC
ネットワークやセキュリティの特定機能を迅速に導入できる、プログラムの書き換え可能な集積回路「FPGA」（Field Programmable Gate Array）搭載のスマートNIC
企業やクラウドサービス事業者のデータセンターにおけるストレージ、ネットワーク、セキュリティの処理を担うDPU搭載のスマートNIC

　第2回以降は、スマートNICのベンダー3社の製品をそれぞれ具体的に紹介する。