在第三屆 NVIDIA DPU 黑客松競賽中，我們見證了開發(fā)者與 NVIDIA 網(wǎng)絡技術的深度碰撞。在 23 支參賽隊伍中，有 5 支隊伍脫穎而出，展現(xiàn)了在 AI 網(wǎng)絡、存儲和安全等領域的創(chuàng)新突破。

由劉松，雷瑋琛，張琳，高鎧煒，苑新婧組成的 FireMoth42 團隊憑借其項目“基于 NVIDIA BlueField DPU 的 5G UPF 數(shù)據(jù)面加速方案”，成功將 5G 用戶面功能（UPF）卸載到 DPU，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)面的加速和低時延處理，為邊緣網(wǎng)絡架構帶來新的可能。

聚焦可編程網(wǎng)絡 從實驗到項目落地

FireMoth42 團隊的研究方向長期聚焦于可編程網(wǎng)絡、5G 與邊緣計算的發(fā)展。在實際研究與行業(yè)調(diào)研中，他們注意到：隨著網(wǎng)絡流量和用戶數(shù)量急劇增長，UPF 已成為電信網(wǎng)絡核心網(wǎng)的性能瓶頸之一。而 NVIDIA BlueField DPU 的推出，為他們提供了將數(shù)據(jù)面（UPF）處理任務從通用服務器卸載到 DPU 專用加速硬件的絕佳契機。

“基于 DOCA Flow 庫，我們在 NVIDIA BlueField DPU 上實現(xiàn)了 UPF 的數(shù)據(jù)面處理，并設計了一套針對大流與小流的差異化轉(zhuǎn)發(fā)策略，”團隊介紹道，“大流通過 eSwitch 直接轉(zhuǎn)發(fā)，小流則由 CPU 處理，從而在性能與資源之間取得最優(yōu)平衡。”

深挖 DOCA 官方文檔 破局開發(fā)瓶頸

由于 DOCA Flow 庫是一個高度抽象的庫，團隊在開發(fā)初期并未能查看到流處理的匹配路徑和狀態(tài)變化，這導致了一些未知錯誤，比如數(shù)據(jù)包并未按照設計的匹配條件進行正確轉(zhuǎn)發(fā)，并在 pipe 串聯(lián)處理數(shù)量超過 15 個時還出現(xiàn)了數(shù)據(jù)流處理性能下降的問題。團隊想要定位這些錯誤和問題出現(xiàn)了較大困難，故在程序調(diào)試上耗費了較多的時間，當然這也極大的考驗了團隊的耐心與協(xié)作能力。

面對這些挑戰(zhàn)，團隊采取了多管齊下的策略。首先，他們深入查閱了 DOCA 官方文檔和 SDK 示例，積極向 NVIDIA 導師團隊請教，在導師的幫助下逐步厘清了開發(fā)框架中的多個關鍵概念，加速了團隊對 DOCA Flow 架構的理解。

其次，團隊還采取“反復嘗試+精細驗證”的策略。在調(diào)試過程中，重復執(zhí)行“注釋和添加代碼——編譯——運行——測試”的閉環(huán)流程。通過對代碼邏輯進行精細拆分與變動，逐步縮小問題范圍，嘗試各種可能的配置組合，從而找出導致行為異常的根本原因。

此外，為了解決性能瓶頸定位難的問題，團隊還編寫了一系列 DOCA Flow 測試程序，通過簡化邏輯、控制變量，逐步推導出 pipe 串聯(lián)與表項下發(fā)的最佳實踐，為后續(xù)優(yōu)化提供了堅實依據(jù)。

流量分發(fā)邏輯的全面創(chuàng)新

本項目的核心創(chuàng)新在于實現(xiàn)了 5G UPF 從通用 CPU 到BlueField DPU的卸載與加速。團隊不僅將數(shù)據(jù)面轉(zhuǎn)發(fā)邏輯遷移至 BlueField DPU，還結合了實際網(wǎng)絡流量在大、小流上的差異特征，設計了一套基于流量分類的轉(zhuǎn)發(fā)策略：將大流直接通過 eSwitch 轉(zhuǎn)發(fā)，以降低 CPU 干預和轉(zhuǎn)發(fā)延遲；而將小流保留在 CPU 側處理，實現(xiàn)資源分配的最優(yōu)化。

在應用落地方面，該方案特別適用于未來的邊緣電信場景，尤其是 MEC（邊緣計算）架構下的小型數(shù)據(jù)中心或邊緣匯聚點。相比傳統(tǒng)方案，基于 DPU 的 UPF 加速模型不僅具備更低的時延、更優(yōu)的能耗效率，還能有效釋放邊緣機房中寶貴的 CPU 資源，將其用于更多控制面、業(yè)務邏輯和 AI 推理等其他處理任務。

DOCA 開發(fā)者快問快答

Q

您是從哪里了解到 NVIDIA DPU 黑客松競賽的？參賽的目標是什么？

A

我們在搜索 BlueField DPU 資料時通過知乎和搜索引擎了解到此次競賽。參賽是為了系統(tǒng)的學習和使用 DOCA SDK，并與業(yè)界同行交流。

Q

賽前舉辦的 DPU 線上技術訓練營對您的備賽起到哪些幫助？

A

在訓練營中，NVIDIA 導師系統(tǒng)講解了 DPU 架構、DOCA 軟件棧以及典型開發(fā)案例。這幫我們快速建立了對 DOCA 開發(fā)框架和 BlueField 應用場景的整體認知，尤其是 DOCA Flow 的處理機制和代碼實例，為我們節(jié)省了大量入門時間。

Q

參與 NVIDIA DPU 黑客松競賽有哪些收獲？

A

此次競賽對我們來說是一次完整的系統(tǒng)級工程開發(fā)體驗。從搭建環(huán)境、明確需求、模塊劃分到調(diào)試聯(lián)通，每一步都考驗團隊協(xié)作與問題解決能力。我們不僅掌握了 DOCA 開發(fā)的核心流程，也深刻體會到 DPU 技術在現(xiàn)代網(wǎng)絡基礎設施中的應用潛力。

Q

本次競賽有沒有難忘或有趣的經(jīng)歷？

A

太多了，有一次因為少寫一個下發(fā)語句，導致表項遲遲不生效，排查了 40 多分鐘才找到問題。還有一次因字節(jié)序問題導致 ARM 側計算結果完全顛倒。解決這些問題的過程既痛苦又充滿成就感。

Q

團隊里是否有女性開發(fā)者？她們發(fā)揮了怎樣的作用？

A

我們團隊共有兩位女性成員，她們不僅參與核心架構設計，還在代碼實現(xiàn)、性能測試、調(diào)試驗證中發(fā)揮關鍵作用。她們思維細膩、耐心包容，經(jīng)常能在團隊陷入困境時提出新思路，也是團隊的“粘合劑”，增強了整體凝聚力。

這次競賽也讓我們意識到，技術從不是某類群體的專屬舞臺，而是每一個熱愛探索、勇于挑戰(zhàn)的開發(fā)者共同創(chuàng)造的空間。

Q

什么契機讓您成為 DOCA 開發(fā)者？

A

我們實驗室的研究方向本身就聚焦于可編程網(wǎng)絡，而其中最重要的設備類型就是可編程交換機與智能網(wǎng)卡。BlueField DPU 正是智能網(wǎng)卡領域中的代表性硬件，它不僅在工業(yè)界的實際部署中表現(xiàn)優(yōu)異，在學術研究中也逐漸成為熱點。因此，作為研究生，我們也想探索 BlueFiled 的強大功能，故而逐步走上了 DOCA 開發(fā)者的道路。

Q

您對 DOCA 和DOCA 中國開發(fā)者社區(qū)有何評價？

A

DOCA 是我們用過文檔最完整、功能也最豐富的網(wǎng)絡加速開發(fā)工具之一。無論是開發(fā)框架、API 文檔，還是代碼示例，整體結構都非常清晰，對新手來說也非常友好。

DOCA 中國開發(fā)者社區(qū)也給了我們很多幫助。無論是查資料、問問題，還是參與線上活動、獲取導師建議，都非常高效。社區(qū)里的技術氛圍也很好，很適合成長、交流和結識志同道合的伙伴。

開發(fā)者寄語

“技術的賽場不分性別，而是每一個熱愛探索的人的共同舞臺。歡迎更多同學加入 DPU 與 DOCA 的開發(fā)行列，在邊緣智能與網(wǎng)絡創(chuàng)新的浪潮中，寫下屬于你們的代碼故事！”