英特尔IPU E2200 从 CPU 卸载基础设施服务，使主机 CPU 能够专注于客户工作负载，从而提高效率和安全性。
IPU 集成了后备加密和压缩引擎，可增强加密和数据处理能力，确保数据可恢复性。
E2200的架构支持灵活的部署模式，适用于各种应用，包括AI集群和存储加速。
我们正处于数据中心基础设施最具变革性的时期之一。人工智能、云规模工作负载和超大规模网络的爆炸式增长不仅迫使计算和存储的快速创新，而且在连接它们的结构方面也推动了快速创新。在最近的 Hot Chips 大会上，Pat Fleming 就这个主题发表了演讲，并提供了对英特尔第二代基础设施处理单元 （IPU） E2200 的见解。Pat 是英特尔的高级首席工程师。
传统上，CPU 既承担了客户工作负载（应用程序和虚拟机），也承担了存储、虚拟交换、加密和防火墙等基础设施服务。随着工作负载的扩展，尤其是人工智能和多租户环境，这种模型变得低效。基础设施服务消耗更多的 CPU 周期，为应用程序留下的资源更少。IPU通过将基础设施服务卸载到专用的可编程处理器来应对这一挑战。这种分离确保主机 CPU 针对客户工作负载进行优化，而 IPU 则以更高的效率、更低的延迟和更强的安全隔离来处理结构服务。
E2200 以第一代产品为基础，在网络、计算、内存和可编程性方面取得了重大进步。它提供高达每秒 400 GB 的网络吞吐量，是其前身性能的两倍，同时集成了多达 24 个 Arm® Neoverse N2 内核、一个 32 兆字节的系统级缓存和四个运行速度为 6400 MT/s 的 LPDDR5 内存通道。
该平台支持带有 SR-IOV 和 S-IOV 的 PCIe Gen 5 x32，最多支持四个端点或 16 个根端口。这种级别的可配置性使其能够适应不同的部署场景。E2200 的一个决定性特征是其紧密集成的计算和网络子系统，通过共享缓存和加速器链接。这种设计使设备能够跨工作负载提供定制的高性能数据管道，从而加强其作为可编程平台的作用，可以随着数据中心的需求而发展。
大规模可编程性
E2200 的核心是 P4 可编程数据包管道，为各种用例提供了灵活性。FXP 数据包处理器处理数百万个具有确定性延迟的流，并且可以配置为高级功能，例如精确匹配、通配符匹配、最长前缀匹配和数据包编辑。内联加密支持线速 IPsec 和 PSP 协议，包括 AES-/GCM/GMAC/CMAC 和 ChaChaPoly。
网络由 112G 以太网 SerDes 和 400G 以太网 MAC 提供支持，而传输子系统则由英特尔可靠的传输协议 Falcon 提供支持。Falcon 支持 RDMA 和 RoCE，具有尾部延迟优化、硬件拥塞控制、选择性确认和多路径功能。流量整形由定时轮算法处理，该算法提供准确的速率执行并支持 DCB 仲裁模式，确保大规模可预测的低延迟性能。
E2200 集成了后备加密和压缩引擎 （LCE），可将功能扩展到内联数据平面加密之外。LCE 支持 AES、带 HMAC、RSA、Diffie-Hellman、DSA、ECDH 和 ECDSA 的 SHA-1/2/3，以及包括 Zstandard、Snappy 和 Deflate 在内的压缩算法。重要的是，它具有“压缩 + 验证”功能，可保证转换后数据的可恢复性，这是存储工作负载的关键要求。
英特尔声称其压缩技术在吞吐量和比率方面均处于行业领先地位，特别是对于数据库和存储工作负载。此外，E2200 在内存可扩展性的支持下，安全关联增加了四倍，确保跨流的稳健隔离。
许多人心中的一个常见问题是，为什么英特尔选择在 E2200 中使用 Arm 内核而不是自己的 CPU。弗莱明解释说，这一决定是基于性能、可编程性和上市时间的考虑，而不是品牌忠诚度。对于这一代，Arm Neoverse N2 内核被证明是最合适的选择。未来的产品可能会根据要求采用不同的架构。
E2200 的架构旨在跨不同的部署模型进行通用。它可以在无头模式下运行，充当独立交换机和卸载设备，也可以在多主机模式下运行，在多主机模式下，跨多个租户安全地共享基础设施。它还通过在 GPU、存储和更广泛的网络结构之间提供低延迟、可靠的传输，在 AI 集群中发挥着至关重要的作用。存储加速是另一个主要用例，IPU 处理大规模压缩、加密和数据移动。
英特尔 旨在加速行业向可编程、隔离和高效基础设施的过渡。通过将客户工作负载与基础设施服务分离，支持先进的可编程管道，并集成领先的压缩和加密，E2200 将自己定位为下一代数据中心的基石。
超大规模企业通常以定制创新为主导，这些创新后来渗透到标准机构和更广泛的采用中。英特尔旨在通过 E2200 推动这一创新，确保可编程基础设施成为满足人工智能、存储和虚拟化服务爆炸性需求的常态。
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