關鍵外賣

• 英特爾 IPU E2200 從 CPU 卸載基礎設施服務，使主機 CPU 能夠專注于客戶工作負載，從而提高效率和安全性。

• IPU 集成了后備加密和壓縮引擎，可增強加密和數據處理能力，確保數據可恢復性。

• E2200的架構支持靈活的部署模式，適用于各種應用，包括AI集群和存儲加速。

我們正處于數據中心基礎設施最具變革性的時期之一。人工智能、云規(guī)模工作負載和超大規(guī)模網絡的爆炸式增長不僅迫使計算和存儲的快速創(chuàng)新，而且在連接它們的結構方面也推動了快速創(chuàng)新。在最近的 Hot Chips 大會上，Pat Fleming 就這個主題發(fā)表了演講，并提供了對英特爾第二代基礎設施處理單元 （IPU） E2200 的見解。Pat 是英特爾的高級首席工程師。

從 CPU 到 IPU：為什么卸載很重要

傳統(tǒng)上，CPU 既承擔了客戶工作負載（應用程序和虛擬機），也承擔了存儲、虛擬交換、加密和防火墻等基礎設施服務。隨著工作負載的擴展，尤其是人工智能和多租戶環(huán)境，這種模型變得低效。基礎設施服務消耗更多的 CPU 周期，為應用程序留下的資源更少。IPU通過將基礎設施服務卸載到專用的可編程處理器來應對這一挑戰(zhàn)。這種分離確保主機 CPU 針對客戶工作負載進行優(yōu)化，而 IPU 則以更高的效率、更低的延遲和更強的安全隔離來處理結構服務。

英特爾 IPU E2200 內部

E2200 以第一代產品為基礎，在網絡、計算、內存和可編程性方面取得了重大進步。它提供高達每秒 400 GB 的網絡吞吐量，是其前身性能的兩倍，同時集成了多達 24 個 Arm? Neoverse N2 內核、一個 32 兆字節(jié)的系統(tǒng)級緩存和四個運行速度為 6400 MT/s 的 LPDDR5 內存通道。

該平臺支持帶有 SR-IOV 和 S-IOV 的 PCIe Gen 5 x32，最多支持四個端點或 16 個根端口。這種級別的可配置性使其能夠適應不同的部署場景。E2200 的一個決定性特征是其緊密集成的計算和網絡子系統(tǒng)，通過共享緩存和加速器鏈接。這種設計使設備能夠跨工作負載提供定制的高性能數據管道，從而加強其作為可編程平臺的作用，可以隨著數據中心的需求而發(fā)展。

大規(guī)模可編程性

E2200 的核心是 P4 可編程數據包管道，為各種用例提供了靈活性。FXP 數據包處理器處理數百萬個具有確定性延遲的流，并且可以配置為高級功能，例如精確匹配、通配符匹配、最長前綴匹配和數據包編輯。內聯(lián)加密支持線速 IPsec 和 PSP 協(xié)議，包括 AES-/GCM/GMAC/CMAC 和 ChaChaPoly。

網絡由 112G 以太網 SerDes 和 400G 以太網 MAC 提供支持，而傳輸子系統(tǒng)則由英特爾可靠的傳輸協(xié)議 Falcon 提供支持。Falcon 支持 RDMA 和 RoCE，具有尾部延遲優(yōu)化、硬件擁塞控制、選擇性確認和多路徑功能。流量整形由定時輪算法處理，該算法提供準確的速率執(zhí)行并支持 DCB 仲裁模式，確保大規(guī)?？深A測的低延遲性能。

壓縮和加密功能

E2200 集成了后備加密和壓縮引擎 （LCE），可將功能擴展到內聯(lián)數據平面加密之外。LCE 支持 AES、帶 HMAC、RSA、Diffie-Hellman、DSA、ECDH 和 ECDSA 的 SHA-1/2/3，以及包括 Zstandard、Snappy 和 Deflate 在內的壓縮算法。重要的是，它具有“壓縮 + 驗證”功能，可保證轉換后數據的可恢復性，這是存儲工作負載的關鍵要求。

英特爾聲稱其壓縮技術在吞吐量和比率方面均處于行業(yè)領先地位，特別是對于數據庫和存儲工作負載。此外，E2200 在內存可擴展性的支持下，安全關聯(lián)增加了四倍，確保跨流的穩(wěn)健隔離。

為什么選擇 Arm 核心？

許多人心中的一個常見問題是，為什么英特爾選擇在 E2200 中使用 Arm 內核而不是自己的 CPU。弗萊明解釋說，這一決定是基于性能、可編程性和上市時間的考慮，而不是品牌忠誠度。對于這一代，Arm Neoverse N2 內核被證明是最合適的選擇。未來的產品可能會根據要求采用不同的架構。

部署靈活性

E2200 的架構旨在跨不同的部署模型進行通用。它可以在無頭模式下運行，充當獨立交換機和卸載設備，也可以在多主機模式下運行，在多主機模式下，跨多個租戶安全地共享基礎設施。它還通過在 GPU、存儲和更廣泛的網絡結構之間提供低延遲、可靠的傳輸，在 AI 集群中發(fā)揮著至關重要的作用。存儲加速是另一個主要用例，IPU 處理大規(guī)模壓縮、加密和數據移動。

總結

英特爾 IPU E2200 旨在加速行業(yè)向可編程、隔離和高效基礎設施的過渡。通過將客戶工作負載與基礎設施服務分離，支持先進的可編程管道，并集成領先的壓縮和加密，E2200 將自己定位為下一代數據中心的基石。

超大規(guī)模企業(yè)通常以定制創(chuàng)新為主導，這些創(chuàng)新后來滲透到標準機構和更廣泛的采用中。英特爾旨在通過 E2200 推動這一創(chuàng)新，確保可編程基礎設施成為滿足人工智能、存儲和虛擬化服務爆炸性需求的常態(tài)。