中科驭数|解决方案

方案背景

近年来，NVMe技术的普及推动了存储行业的全面革新。NVMe凭借其低延迟、高带宽、并行性等特性，重新定义了存储设备与系统的交互方式，尤其在数据中心、云计算和分布式存储场景中展现出显著优势。

行业痛点

CPU资源挤占导致性能瓶颈

NVMe-oF协议处理占用30%-50%的CPU算力，单CPU核心仅能处理2-3GB/s存储流量。典型云场景下，NVMe-oF带宽利用率不足理论峰值的50%，需增加30%服务器规模以保障性能。

协议转换引发效率断层

SCSI到NVMe协议的STL转换增加50%-100μs延迟。多协议混用场景下，存储系统性能损耗达40%-60%，关键业务IOPS下降超30%。

异构存储管理复杂度呈指数增长

企业平均需管理5-7种存储协议（SCSI、iSCSI、NVMe-oF等），协议兼容性问题导致运维成本增加60%。85%的IT团队反馈，多协议环境故障定位耗时是单一协议的3倍以上。

异构生态链集成成本呈指数级攀升

存储厂商、网络设备商与DPU供应商间接口协议不匹配，企业平均需投入6-8个月完成多厂商NVMe-oF系统集成。

解决方案描述

本方案通过DPU硬件级协议处理与全栈加速，解决CPU资源挤占、协议转换损耗及异构管理难题。针对NVMe-oF协议占用30%-50%的CPU算力问题，DPU通过Checksum Offload、RoCE v2等技术，将存储流量处理效率提升至单核10GB/s以上，释放CPU资源达40%-60%，带宽利用率从理论峰值50%提升至90%以上，直接减少30%服务器规模需求。
针对协议转换延迟与性能损耗，DPU原生支持NVMe-oF协议端到端直通，消除SCSI到NVMe的STL协议转换带来的50-100μs延迟，消除因协议转换造成的性能损耗达40%-60%，关键业务IOPS可提升至理论值的90%以上。
在异构管理层面，DPU提供统一协议处理引擎，兼容SCSI、iSCSI、NVMe-oF等协议，并通过标准化接口与主流存储厂商、网络设备商深度协同适配，将多厂商系统集成周期从6-8个月缩短至2-3个月，运维成本降低50%以上，故障定位效率提升3倍。

方案特点

提供I端与T端差异化方案

I端通过DPU集群集中卸载高性能协议，支撑云计算和分布式数据库的低延迟高吞吐需求；T端通过DPU深度集成到存储设备中，提供存储虚拟化、缓存加速及智能QoS管理等高级功能，帮助存储厂商简化设备复杂度并提升整体性能。

降低存储对硬件资源占用

通过DPU的专用硬件加速引擎，将存储协议处理从CPU转移到DPU，显著降低CPU和内存占用，释放资源用于核心业务，同时减少延迟。

提供存储资源池化与统一接口

利用DPU整合不同的存储介质，构建逻辑资源池，并通过标准化接口对外暴露，屏蔽底层差异，提升资源利用率和管理效率。

适配不同存储协议

DPU内置可编程协议引擎，支持动态切换NVMe、iSCSI、VirtIO-blk等协议，满足传统文件存储、块存储及云原生对象存储需求，减少协议转换的软件层开销。