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在數據中心和網絡領域，我們可以看到，數據傳輸速度和服務多元化大大提升，與此同時，服務提供商和企業(yè)紛紛開展投資，以期提高計算效率和充分利用其網絡功能?；A設施處理單元 (IPU) 可從主機 CPU 卸載基礎設施開銷和堆棧，并通過釋放內核來提升性能和處理更多應用及服務，同時還可幫助提高基礎設施投資回報。數據中心基礎設施的互連速度正逐步提升到 400 Gbps，所支持的連接標準也已達到 PCI Express (PCIe) 5.0。對于分離式或本地存儲，多臺主機可以連接到一個 IPU，其中每臺主機均獨立運行，不受其他主機的干擾。隨著已知應用或服務的性能越來越高，新的用例、特性和功能不斷涌現。要為現代數據中心、通信和企業(yè)網絡建立高速、低時延且安全的網絡基礎設施，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 結合了高邏輯密度、800G 硬核化加解密模塊、支持多主機的 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 基礎設施加速工作負載實現容量、能效和性能上的平衡。上述特性使 AGI 041 設備成為高性能虛擬交換 (OVS)、經優(yōu)化的存儲(NVMe-oF、RoCE、RDMA)和經優(yōu)化的安全功能(TLS、IPsec、ACL/防火墻)等 IPU 解決方案和應用的理想選擇。

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

圖 1. 使用英特爾® Agilex? 7 FPGA AGI 041 設備實現 400G IPU 的示意圖(示例)

  AGI 041 設備的性能更強，可提供符合云服務提供商時間線要求的 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上部署 AGI 041 設備。多臺主機通過 16 或 8 通道 PCIe 5.0 接口連接。它們具有獨立的時鐘和復位信號，因此每臺主機都可以獨立運行。 AGI 041 設備將主機連接到 400 Gbps 鏈路。將基礎設施處理工作負載(如 NIC 快速路徑、OVS、存儲、安全功能)運行于邏輯結構中，并將控制平面和管理軟件運行于通過 PCIe 接口連接的外部 SoC 設備(如英特爾® 至強® D 處理器或客戶端處理器)。AGI 041 設備具備高性能高密度邏輯結構，能夠以 400 Gbps 線速同時實現和支持多個工作負載。

  AGI 041 可以以軟件開發(fā)的速度運行可編程設備，不僅支持知識產權 (IP) 和軟件重用，還使硬件平臺能夠做到完全可重新編程，從而部署有助于服務云客戶的新協(xié)議、定制化機制和算法。

  基于 AGI 041 設備的 IPU 平臺支持分離式存儲和/或本地存儲。本地存儲 NVMe 閃存設備可以使用 AGI 041 設備的 CXL 接口和 IP 組合通過 PCIe 接口與 CXL 2.0 附加存儲進行連接。

  多級安全對于確保基礎設施、租戶應用和資產的安全并使其免受攻擊和威脅必不可少且至關重要。AGI 041 設備基于先進的英特爾® Agilex? FPGA 安全架構而構建，可提供強大的安全功能。所集成的 800G 硬核化加解密模塊增加了一個精密復雜的加密層，保護通過網絡傳輸的數據和聯(lián)網設備。該設備的可編程性額外增加了一層安全和保護，使自適應協(xié)議和算法能夠抵御未來出現的未知威脅。

  隨著 5G 網絡部署更加廣泛，通信服務提供商 (CoSP) 和企業(yè)服務提供商需要在增加新服務和訂閱量的同時，快速提高邊緣及核心網絡的數據速率。與云服務提供商一樣，通信服務提供商也在大力投資 IPU 以確保其區(qū)域和核心網絡以及電信云基礎設施中的網絡能以 400 Gbps 的速率運行。

  基于 AGI 041 設備的解決方案提供電信 NFV/SDN 基礎設施處理、分段路由、負載均衡、路由/交換、QoS/NAT/ACL、IPsec、MACsec、下一代防火墻 (NGFW)、深度包提取和檢測 (DPI) 以及內聯(lián)網絡數據分析。集成在 AGI 041 設備中的大容量片上內存、可與片外 DDR4 內存設備無縫協(xié)作的硬核化 DDR 內存控制器以及高速邏輯結構，將會使對時延敏感的通信網絡受益，從而以 400 Gbps 的線速實現低時延數據包處理。

圖 2. 使用英特爾® Agilex? 7 FPGA AGI 041 設備實現 3 個 400G 網絡設備的示意圖(示例)

  通信服務提供商網絡基礎設施通過有線和無線網絡連接著終端消費者、家庭、物聯(lián)網 (IoT)、機器、企業(yè)大樓、分支機構、校園和數據中心，讓世界實現互聯(lián)。其所涉及的網絡協(xié)議、服務和用例類型、QoS、SLA 彼此之間存在很大差異并且始終處于變化之中。隨著這些技術不斷演進與提升，許多傳統(tǒng)協(xié)議和服務需要通信服務提供商基礎設施持續(xù)提供支持。AGI 041 設備的可編程性使電信基礎設施能夠根據客戶需求及這些設施所在的地理區(qū)域為新老協(xié)議和服務提供支持。

  隨著網絡速度不斷提升以及數據處理日趨復雜，云服務提供商和通信服務提供商亟需能夠提供 400 Gbps 基礎設施處理能力的設備。英特爾® Agilex? 7 FPGA AGI 041 設備性能更強，可以提供功能豐富且有競爭力的解決方案，讓性能、能效和可編程性問題迎刃而解。這一設備有助于降低總體擁有成本 (TCO)，提高基礎設施的投資效率，實現向 400G IPU 的順利遷移。AGI 041 設備采用集成式高性能高密度邏輯結構，并配備了支持多主機的 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 平臺和新一代網絡或企業(yè)解決方案。