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在数据中心和网络领域，我们可以看到，数据传输速度和服务多元化大大提升，与此同时，服务提供商和企业纷纷开展投资，以期提高计算效率和充分利用其网络功能。基础设施处理单元 (IPU) 可从主机 CPU 卸载基础设施开销和堆栈，并通过释放内核来提升性能和处理更多应用及服务，同时还可帮助提高基础设施投资回报。数据中心基础设施的互连速度正逐步提升到 400 Gbps，所支持的连接标准也已达到 PCI Express (PCIe) 5.0。对于分离式或本地存储，多台主机可以连接到一个 IPU，其中每台主机均独立运行，不受其他主机的干扰。随着已知应用或服务的性能越来越高，新的用例、特性和功能不断涌现。要为现代数据中心、通信和企业网络建立高速、低时延且安全的网络基础设施，需要使用完全可编程的 IPU 解决方案。

  英特尔® Agilex™ 7 FPGA 和 SoC I 系列 AGI 041 结合了高逻辑密度、800G 硬核化加解密模块、支持多主机的 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 基础设施加速工作负载实现容量、能效和性能上的平衡。上述特性使 AGI 041 设备成为高性能虚拟交换 (OVS)、经优化的存储(NVMe-oF、RoCE、RDMA)和经优化的安全功能(TLS、IPsec、ACL/防火墙)等 IPU 解决方案和应用的理想选择。

  公有云服务提供商 (CSP) 不断提高基础设施投资效率，以支持多种用例、提高性能并以具有竞争力的价格提供优质服务。在虚拟化和裸机环境中处理和加速数据中心基础设施，离不开高性能可编程设备。英特尔已推出数代 IPU 架构，用于支持和提升基础设施服务，满足云服务提供商的需求。下面就让我们来深入了解 IPU 架构如何利用配备或不配备外部 SoC(英特尔® SoC 或客户自有的 SoC)的可编程设备来卸载、定制和部署所需的基础设施功能。IPU 的速度正从 200 Gbps 向 400 Gbps 过渡，促使云服务提供商从 2023 年 开始推出 400G 平台。英特尔® Agilex™ 7 FPGA AGI 041 为现有客户提供向 400G 平台平稳过渡的路径(同时利用其在 IP 和软件方面的投资)，并为新客户提供面向未来的保护。

图 1. 使用英特尔® Agilex™ 7 FPGA AGI 041 设备实现 400G IPU 的示意图(示例)

  AGI 041 设备的性能更强，可提供符合云服务提供商时间线要求的 400G IPU 解决方案。图 1 中的示例展示了如何在采用 PCIe 外形规格的接口卡或 OCP 3.0 夹层卡以及定制平台上部署 AGI 041 设备。多台主机通过 16 或 8 通道 PCIe 5.0 接口连接。它们具有独立的时钟和复位信号，因此每台主机都可以独立运行。 AGI 041 设备将主机连接到 400 Gbps 链路。将基础设施处理工作负载(如 NIC 快速路径、OVS、存储、安全功能)运行于逻辑结构中，并将控制平面和管理软件运行于通过 PCIe 接口连接的外部 SoC 设备(如英特尔® 至强® D 处理器或客户端处理器)。AGI 041 设备具备高性能高密度逻辑结构，能够以 400 Gbps 线速同时实现和支持多个工作负载。

  AGI 041 可以以软件开发的速度运行可编程设备，不仅支持知识产权 (IP) 和软件重用，还使硬件平台能够做到完全可重新编程，从而部署有助于服务云客户的新协议、定制化机制和算法。

  基于 AGI 041 设备的 IPU 平台支持分离式存储和/或本地存储。本地存储 NVMe 闪存设备可以使用 AGI 041 设备的 CXL 接口和 IP 组合通过 PCIe 接口与 CXL 2.0 附加存储进行连接。

  多级安全对于确保基础设施、租户应用和资产的安全并使其免受攻击和威胁必不可少且至关重要。AGI 041 设备基于先进的英特尔® Agilex™ FPGA 安全架构而构建，可提供强大的安全功能。所集成的 800G 硬核化加解密模块增加了一个精密复杂的加密层，保护通过网络传输的数据和联网设备。该设备的可编程性额外增加了一层安全和保护，使自适应协议和算法能够抵御未来出现的未知威胁。

  随着 5G 网络部署更加广泛，通信服务提供商 (CoSP) 和企业服务提供商需要在增加新服务和订阅量的同时，快速提高边缘及核心网络的数据速率。与云服务提供商一样，通信服务提供商也在大力投资 IPU 以确保其区域和核心网络以及电信云基础设施中的网络能以 400 Gbps 的速率运行。

  基于 AGI 041 设备的解决方案提供电信 NFV/SDN 基础设施处理、分段路由、负载均衡、路由/交换、QoS/NAT/ACL、IPsec、MACsec、下一代防火墙 (NGFW)、深度包提取和检测 (DPI) 以及内联网络数据分析。集成在 AGI 041 设备中的大容量片上内存、可与片外 DDR4 内存设备无缝协作的硬核化 DDR 内存控制器以及高速逻辑结构，将会使对时延敏感的通信网络受益，从而以 400 Gbps 的线速实现低时延数据包处理。

图 2. 使用英特尔® Agilex™ 7 FPGA AGI 041 设备实现 3 个 400G 网络设备的示意图(示例)

  通信服务提供商网络基础设施通过有线和无线网络连接着终端消费者、家庭、物联网 (IoT)、机器、企业大楼、分支机构、校园和数据中心，让世界实现互联。其所涉及的网络协议、服务和用例类型、QoS、SLA 彼此之间存在很大差异并且始终处于变化之中。随着这些技术不断演进与提升，许多传统协议和服务需要通信服务提供商基础设施持续提供支持。AGI 041 设备的可编程性使电信基础设施能够根据客户需求及这些设施所在的地理区域为新老协议和服务提供支持。

  随着网络速度不断提升以及数据处理日趋复杂，云服务提供商和通信服务提供商亟需能够提供 400 Gbps 基础设施处理能力的设备。英特尔® Agilex™ 7 FPGA AGI 041 设备性能更强，可以提供功能丰富且有竞争力的解决方案，让性能、能效和可编程性问题迎刃而解。这一设备有助于降低总体拥有成本 (TCO)，提高基础设施的投资效率，实现向 400G IPU 的顺利迁移。AGI 041 设备采用集成式高性能高密度逻辑结构，并配备了支持多主机的 PCIe 5.0、CXL 2.0、800G 硬核化加解密模块、400 GbE 以及 116G 收发器，非常适合用于新一代 400G IPU 平台和新一代网络或企业解决方案。