中科馭數(shù)研發(fā)的數(shù)據(jù)庫加速和金融計(jì)算專用芯片：KPU-CONFLUX1800

2018年，中科馭數(shù)創(chuàng)新性地提出軟件定義加速器的技術(shù)路線（SDA），研發(fā)了KPU（Kernel Processing Unit，即核處理器）領(lǐng)域?qū)Ｓ糜?jì)算芯片架構(gòu)，采用軟硬協(xié)同的方式，圍繞KPU打造了硬件數(shù)據(jù)庫（Database），網(wǎng)絡(luò)運(yùn)算加速（Network）和人工智能加速（AI）的“DNA”一體化加速產(chǎn)品體系，并于2019年第三季度流片并驗(yàn)證成功了首顆數(shù)據(jù)庫加速和金融計(jì)算領(lǐng)域的KPU芯片：KPU-CONLUX1800。中科馭數(shù)圍繞KPU和“DNA”產(chǎn)品體系布局了近百項(xiàng)專利（截止2020年5月已公開57項(xiàng)），基本完成了以原創(chuàng)性KPU為核心的領(lǐng)域?qū)Ｓ糜?jì)算架構(gòu)的技術(shù)儲(chǔ)備和核心知識(shí)產(chǎn)權(quán)壁壘構(gòu)建。

中科馭數(shù)DNA產(chǎn)品體系

2020年疫情防控期間，遠(yuǎn)程辦公、在線教育和遠(yuǎn)程醫(yī)療等特定場(chǎng)景都爆發(fā)出海量數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)母咄掏?、低時(shí)延的急迫需求。為了滿足這些需求，主流數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)帶寬已經(jīng)普遍擴(kuò)展到10Gbps、40Gbps、甚至100Gbps以上，然而所有這些應(yīng)用基本上都是架構(gòu)于TCP/IP的網(wǎng)絡(luò)傳輸之上的，目前業(yè)界主流的網(wǎng)絡(luò)解決方案仍然是使用通用處理器CPU進(jìn)行TCP/IP協(xié)議棧的處理。

據(jù)中科馭數(shù)CEO鄢貴海博士介紹，有數(shù)據(jù)表明，即使處理線速10Gbps的TCP/IP協(xié)議棧，也需要完全占用3到4個(gè)專用的強(qiáng)力CPU內(nèi)核的全部算力才能支持（Intel Xeon E5），當(dāng)系統(tǒng)擴(kuò)展到40Gbps或100Gbps則需要16個(gè)乃至40個(gè)CPU內(nèi)核。因此，網(wǎng)絡(luò)吞吐主要瓶頸已經(jīng)從物理帶寬變成了TCP/IP的協(xié)議棧的運(yùn)算處理能力。

為了解決以上痛點(diǎn)，中科馭數(shù)此次發(fā)布產(chǎn)品主要圍繞網(wǎng)絡(luò)加速 （Network）和數(shù)據(jù)庫加速 （Database）。其中，網(wǎng)絡(luò)加速卡產(chǎn)品（SWIFT-1900N）以及硬件設(shè)計(jì)IP核 （SWIFT-IP1900T、SWIFT-IP1900U），是專門為了解決這個(gè)關(guān)鍵問題而打造的。該系列產(chǎn)品基于KPU架構(gòu)，硬件實(shí)現(xiàn)了完備的TCP/IP協(xié)議簇，能夠卸載全部TCP/IP協(xié)議棧處理到加速板卡上，完全釋放CPU算力，平均處理延遲降低一個(gè)數(shù)量級(jí)以上。

同時(shí)，該產(chǎn)品的驅(qū)動(dòng)軟件適配了現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)BSD Socket接口，具有零學(xué)習(xí)成本，配置靈活，監(jiān)控完備等亮點(diǎn)，完美的滿足了大數(shù)據(jù)量下TCP/IP網(wǎng)絡(luò)傳輸中的高吞吐、低時(shí)延傳輸需求。

值得一提的是，在此基礎(chǔ)上，中科馭數(shù)還針對(duì)金融計(jì)算領(lǐng)域進(jìn)一步打造了極速券商L2行情解析處理加速產(chǎn)品：SWIFT-2000QB，以及對(duì)應(yīng)的硬件IP核產(chǎn)品：SWIFT-IP2000QB，可以提供100ns以下的實(shí)時(shí)Binary的協(xié)議解析和過濾功能，包含全部的逐筆委托、委托隊(duì)列、逐筆成交和行情快照信息，幫助券商機(jī)構(gòu)和客戶極速感知市場(chǎng)行情信息全貌，贏得競(jìng)爭(zhēng)先機(jī)。
此外，中科馭數(shù)此次發(fā)布的另外一款重量級(jí)產(chǎn)品是超高性能SQL查詢運(yùn)算加速卡產(chǎn)品：CONFLUX-1900R?；贙PU?架構(gòu)，該產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了硬件SQL查詢加速解決方案，支持標(biāo)準(zhǔn)JDBC/ODBC接口，兼容ANSI SQL-92標(biāo)準(zhǔn)。

實(shí)際應(yīng)用中，CONFLUX-1900R將關(guān)系數(shù)據(jù)庫中計(jì)算密集的操作卸載到加速板卡中執(zhí)行，解決了在低時(shí)延高吞吐場(chǎng)景下CPU的運(yùn)算壓力和瓶頸，可以大幅提升系統(tǒng)整體查詢性能，提升綜合業(yè)務(wù)服務(wù)能力。在千萬行數(shù)據(jù)量下，該產(chǎn)品的單卡實(shí)測(cè)查詢延遲在80us左右，適用于海量數(shù)據(jù)下延遲敏感的OLTP和OLAP的場(chǎng)景，如金融交易加速，實(shí)時(shí)大數(shù)據(jù)分析、物聯(lián)網(wǎng)、時(shí)間序列數(shù)據(jù)庫加速等。

崔歡歡