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在數(shù)據(jù)中心和網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域，我們可以看到，數(shù)據(jù)傳輸速度和服務(wù)多元化大大提升，與此同時(shí)，服務(wù)提供商和企業(yè)紛紛開展投資，以期提高計(jì)算效率和充分利用其網(wǎng)絡(luò)功能?；A(chǔ)設(shè)施處理單元 (IPU) 可從主機(jī) CPU 卸載基礎(chǔ)設(shè)施開銷和堆棧，并通過釋放內(nèi)核來提升性能和處理更多應(yīng)用及服務(wù)，同時(shí)還可幫助提高基礎(chǔ)設(shè)施投資回報(bào)。數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施的互連速度正逐步提升到 400 Gbps，所支持的連接標(biāo)準(zhǔn)也已達(dá)到 PCI Express (PCIe) 5.0。對(duì)于分離式或本地存儲(chǔ)，多臺(tái)主機(jī)可以連接到一個(gè) IPU，其中每臺(tái)主機(jī)均獨(dú)立運(yùn)行，不受其他主機(jī)的干擾。隨著已知應(yīng)用或服務(wù)的性能越來越高，新的用例、特性和功能不斷涌現(xiàn)。要為現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心、通信和企業(yè)網(wǎng)絡(luò)建立高速、低時(shí)延且安全的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，需要使用完全可編程的 IPU 解決方案。

  英特爾® Agilex? 7 FPGA 和 SoC I 系列 AGI 041 結(jié)合了高邏輯密度、800G 硬核化加解密模塊、支持多主機(jī)的 PCIe 5.0、Compute Express Link (CXL) 2.0 支持和采用硬核化 MAC/PCS/FEC 的 400 GbE 高性能接口小芯片，使 400G 基礎(chǔ)設(shè)施加速工作負(fù)載實(shí)現(xiàn)容量、能效和性能上的平衡。上述特性使 AGI 041 設(shè)備成為高性能虛擬交換 (OVS)、經(jīng)優(yōu)化的存儲(chǔ)(NVMe-oF、RoCE、RDMA)和經(jīng)優(yōu)化的安全功能(TLS、IPsec、ACL/防火墻)等 IPU 解決方案和應(yīng)用的理想選擇。

  公有云服務(wù)提供商 (CSP) 不斷提高基礎(chǔ)設(shè)施投資效率，以支持多種用例、提高性能并以具有競(jìng)爭(zhēng)力的價(jià)格提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)。在虛擬化和裸機(jī)環(huán)境中處理和加速數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施，離不開高性能可編程設(shè)備。英特爾已推出數(shù)代 IPU 架構(gòu)，用于支持和提升基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)，滿足云服務(wù)提供商的需求。下面就讓我們來深入了解 IPU 架構(gòu)如何利用配備或不配備外部 SoC(英特爾® SoC 或客戶自有的 SoC)的可編程設(shè)備來卸載、定制和部署所需的基礎(chǔ)設(shè)施功能。IPU 的速度正從 200 Gbps 向 400 Gbps 過渡，促使云服務(wù)提供商從 2023 年 開始推出 400G 平臺(tái)。英特爾® Agilex? 7 FPGA AGI 041 為現(xiàn)有客戶提供向 400G 平臺(tái)平穩(wěn)過渡的路徑(同時(shí)利用其在 IP 和軟件方面的投資)，并為新客戶提供面向未來的保護(hù)。

圖 1. 使用英特爾® Agilex? 7 FPGA AGI 041 設(shè)備實(shí)現(xiàn) 400G IPU 的示意圖(示例)

  AGI 041 設(shè)備的性能更強(qiáng)，可提供符合云服務(wù)提供商時(shí)間線要求的 400G IPU 解決方案。圖 1 中的示例展示了如何在采用 PCIe 外形規(guī)格的接口卡或 OCP 3.0 夾層卡以及定制平臺(tái)上部署 AGI 041 設(shè)備。多臺(tái)主機(jī)通過 16 或 8 通道 PCIe 5.0 接口連接。它們具有獨(dú)立的時(shí)鐘和復(fù)位信號(hào)，因此每臺(tái)主機(jī)都可以獨(dú)立運(yùn)行。 AGI 041 設(shè)備將主機(jī)連接到 400 Gbps 鏈路。將基礎(chǔ)設(shè)施處理工作負(fù)載(如 NIC 快速路徑、OVS、存儲(chǔ)、安全功能)運(yùn)行于邏輯結(jié)構(gòu)中，并將控制平面和管理軟件運(yùn)行于通過 PCIe 接口連接的外部 SoC 設(shè)備(如英特爾® 至強(qiáng)® D 處理器或客戶端處理器)。AGI 041 設(shè)備具備高性能高密度邏輯結(jié)構(gòu)，能夠以 400 Gbps 線速同時(shí)實(shí)現(xiàn)和支持多個(gè)工作負(fù)載。

  AGI 041 可以以軟件開發(fā)的速度運(yùn)行可編程設(shè)備，不僅支持知識(shí)產(chǎn)權(quán) (IP) 和軟件重用，還使硬件平臺(tái)能夠做到完全可重新編程，從而部署有助于服務(wù)云客戶的新協(xié)議、定制化機(jī)制和算法。

  基于 AGI 041 設(shè)備的 IPU 平臺(tái)支持分離式存儲(chǔ)和/或本地存儲(chǔ)。本地存儲(chǔ) NVMe 閃存設(shè)備可以使用 AGI 041 設(shè)備的 CXL 接口和 IP 組合通過 PCIe 接口與 CXL 2.0 附加存儲(chǔ)進(jìn)行連接。

  多級(jí)安全對(duì)于確保基礎(chǔ)設(shè)施、租戶應(yīng)用和資產(chǎn)的安全并使其免受攻擊和威脅必不可少且至關(guān)重要。AGI 041 設(shè)備基于先進(jìn)的英特爾® Agilex? FPGA 安全架構(gòu)而構(gòu)建，可提供強(qiáng)大的安全功能。所集成的 800G 硬核化加解密模塊增加了一個(gè)精密復(fù)雜的加密層，保護(hù)通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)和聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。該設(shè)備的可編程性額外增加了一層安全和保護(hù)，使自適應(yīng)協(xié)議和算法能夠抵御未來出現(xiàn)的未知威脅。

  隨著 5G 網(wǎng)絡(luò)部署更加廣泛，通信服務(wù)提供商 (CoSP) 和企業(yè)服務(wù)提供商需要在增加新服務(wù)和訂閱量的同時(shí)，快速提高邊緣及核心網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)速率。與云服務(wù)提供商一樣，通信服務(wù)提供商也在大力投資 IPU 以確保其區(qū)域和核心網(wǎng)絡(luò)以及電信云基礎(chǔ)設(shè)施中的網(wǎng)絡(luò)能以 400 Gbps 的速率運(yùn)行。

  基于 AGI 041 設(shè)備的解決方案提供電信 NFV/SDN 基礎(chǔ)設(shè)施處理、分段路由、負(fù)載均衡、路由/交換、QoS/NAT/ACL、IPsec、MACsec、下一代防火墻 (NGFW)、深度包提取和檢測(cè) (DPI) 以及內(nèi)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)分析。集成在 AGI 041 設(shè)備中的大容量片上內(nèi)存、可與片外 DDR4 內(nèi)存設(shè)備無縫協(xié)作的硬核化 DDR 內(nèi)存控制器以及高速邏輯結(jié)構(gòu)，將會(huì)使對(duì)時(shí)延敏感的通信網(wǎng)絡(luò)受益，從而以 400 Gbps 的線速實(shí)現(xiàn)低時(shí)延數(shù)據(jù)包處理。

圖 2. 使用英特爾® Agilex? 7 FPGA AGI 041 設(shè)備實(shí)現(xiàn) 3 個(gè) 400G 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的示意圖(示例)

  通信服務(wù)提供商網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施通過有線和無線網(wǎng)絡(luò)連接著終端消費(fèi)者、家庭、物聯(lián)網(wǎng) (IoT)、機(jī)器、企業(yè)大樓、分支機(jī)構(gòu)、校園和數(shù)據(jù)中心，讓世界實(shí)現(xiàn)互聯(lián)。其所涉及的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、服務(wù)和用例類型、QoS、SLA 彼此之間存在很大差異并且始終處于變化之中。隨著這些技術(shù)不斷演進(jìn)與提升，許多傳統(tǒng)協(xié)議和服務(wù)需要通信服務(wù)提供商基礎(chǔ)設(shè)施持續(xù)提供支持。AGI 041 設(shè)備的可編程性使電信基礎(chǔ)設(shè)施能夠根據(jù)客戶需求及這些設(shè)施所在的地理區(qū)域?yàn)樾吕蠀f(xié)議和服務(wù)提供支持。

  隨著網(wǎng)絡(luò)速度不斷提升以及數(shù)據(jù)處理日趨復(fù)雜，云服務(wù)提供商和通信服務(wù)提供商亟需能夠提供 400 Gbps 基礎(chǔ)設(shè)施處理能力的設(shè)備。英特爾® Agilex? 7 FPGA AGI 041 設(shè)備性能更強(qiáng)，可以提供功能豐富且有競(jìng)爭(zhēng)力的解決方案，讓性能、能效和可編程性問題迎刃而解。這一設(shè)備有助于降低總體擁有成本 (TCO)，提高基礎(chǔ)設(shè)施的投資效率，實(shí)現(xiàn)向 400G IPU 的順利遷移。AGI 041 設(shè)備采用集成式高性能高密度邏輯結(jié)構(gòu)，并配備了支持多主機(jī)的 PCIe 5.0、CXL 2.0、800G 硬核化加解密模塊、400 GbE 以及 116G 收發(fā)器，非常適合用于新一代 400G IPU 平臺(tái)和新一代網(wǎng)絡(luò)或企業(yè)解決方案。