「DPU」（データ処理装置）と「SmartNIC」の違いを解説 なぜ両者が必要？：IT管理者が知っておくべき「DPU」の役割【中編】

企業のシステム設計において重要性を増してきた「DPU」。DPUが登場する以前には「SmartNIC」があった。それぞれCPUからどのような役割を引き受け、それがなぜ必要なのか。

[Marc Staimer，TechTarget]

　CPUの過負荷の問題を解消するために、幾つかの方法が登場した。ネットワークカード（NIC）へのオフロードだけでは解決せず、「SmartNIC」が登場し、それに続いて「DPU」（データ処理装置）が登場した。

NIC、SmartNICから「DPU」への進化

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連載：IT管理者が知っておくべき「DPU」の役割

• 前編：CPUの負荷に「ネットワークカード」（NIC）が関係するのはなぜ？

DPUはなぜ必要？

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• もはや限界のCPUに代わる「DPU」「スマートNIC」とは何か？

　企業が頻繁にデータを扱うようになる中で、NICにパケット（ネットワークで送受信するデータの伝送単位）の処理をオフロードするだけでは不十分になった。その結果、パケット処理のオフロード以外のタスクも担うSmartNICが誕生した。NICに対するSmartNICの特徴はプログラム可能な機能を備えていることや、独自のCPUやメモリ、OSを備えていることなどにある。

　基本的にSmartNICはNICよりも多くの処理をCPUからオフロードすることができる。SmartNICの製品ごとに違いはあるものの、オフロードの対象は

• データの圧縮と解凍
• 暗号化と復号
• セキュリティ系の処理

といったタスクが一般的だ。

　SmartNICの価格は一般的なNICよりも高くなる傾向にあるが、圧縮と解凍や、暗号化と復号のためにサーバのタスクを遅滞させたくないのであれば、NICではなくSmartNICを使うのは当然の選択だと言える。

DPUとは何か

　帯域幅（回線路容量）のより広いネットワークが登場し、企業のIT管理者はストレージを接続するネットワークに高速性やさまざまな機能を求めるようになった。そうした中で、SmartNICを進化させたDPUが登場した。

　DPUがプログラム可能であることや、CPUを搭載する点はSmartNICと同じだが、両者は異なる。DPUは、特定の用途向けにプログラム可能な集積回路である「FPGA」（Field Programmable Gate Array）や「ASIC」（Application Specific Integrated Circuit）のような、カスタム可能なプロセッサを搭載する。DPUはさまざまなタスクのオフロードを引き受けることが可能だ。その対象としては例えば

• プログラミング言語「P4」で記述するデータプレーン
• ステートフルファイアウォール（ファイアウォールの一種、通過可否を動的に判断する）
• レイヤー2（L2：データリンク層）およびレイヤー3（L3：ネットワーク層）のスイッチ
• レイヤー（L4、トランスポート層）のロードバランシング（負荷分散）
• ストレージの管理や解析
• VPN（仮想プライベートネットワーク）

などがある。

　DPUはI/O（入出力）などの性能に優れたストレージを利用する際に役立つ。ストレージインタフェース規格「NVMe」（Non-Volatile Memory Express）準拠のストレージと同じように、DPUを利用することで低レイテンシのストレージ接続を実現できる可能性がある。これはDPUの重要な成果だが、まだストレージ用のネットワークにおいては課題がある。その一つが、ブリッジ（中継器）やスイッチを取り入れたネットワーク「スイッチドネットワーク」における課題だ。

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　後編は、DPUとスイッチドネットワークの関係を解説する。

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