回應DPU？英特爾基礎設施處理器(IPU)來了！

　　日前，在Six Five峰會上，英特爾公佈了其對基礎設施處理器(IPU)的願景。IPU是一種可程式設計網路裝置，旨在使雲和通訊服務提供商減少在中央處理器(CPU)方面的開銷，並充分釋放效能價值。利用IPU，客戶能夠部署安全穩定且可程式設計的解決方案，從而更好地利用資源，平衡資料處理與儲存的工作負載。

　　英特爾資料平臺事業部技術長Guido Appenzeller表示：“IPU是一種全新的技術類別，是英特爾雲戰略的重要支柱之一。它擴充套件了我們的智慧網路卡功能，旨在應對當下複雜的資料中心，並提升效率。在英特爾，我們致力於攜手客戶及合作伙伴構建解決方案、創造新型技術，而IPU就是這種合作的典範。”

　　 那麼問題來了，我們為什麼需要IPU？

　　在19世紀後期，一位名叫威廉·斯坦利·傑文斯的經濟學家觀察到，提高煤炭使用效率的技術進步最終導致了廣泛行業的煤炭消耗量增加，這被認為是一個悖論，因為人們在當時通常將效率與使用量的減少聯絡起來，而實際上恰恰相反，更高的效率會導致更低的成本，並創造更多的使用量。當然，這也適用於技術行業，讓我來舉一個資料中心的例子。

　　自90年代推出標準大容量伺服器以來，伺服器市場不斷增長，直到2000年代初，在那個時間段內我們看到了虛擬化的發明，vmware為x86伺服器建立了這個概念，它們透過將更多機器虛擬化到一臺機器上來，使IT專業人員能夠更好地利用物理資源，這當然有助於減少停機時間，並提高控制和安全性。

　　但業內一些人開始懷疑伺服器市場是否處於高峰期，事實上，當你看到這張圖表時，你可以看到市場確實開始停滯不前，這部分是因為網際網路泡沫破滅，但這也是因為隨著伺服器的虛擬化，IT部門不需要購買那麼多的伺服器，所以效率和利用率提高了，在一段時間內我們確實看到了消費減少，但傑文斯的悖論最終成立--效率提高導致為了更多的消費。

　　從那時起，我們已經看到伺服器和資料中心市場正在經歷爆炸式增長，現在它正在為我們所有的數字生活提供動力，而多年來也出現了更多推動效率提升的力量。

　　當然，我們看到aws和azure，這些崛起的雲服務提供商，它們使計算的使用更加高效。儘管我們取得了很大的進步，但直到今天，我們也仍然會看到令人難以置信的低效計算利用，我們在行業中看到的大規模增長導致工作負載越來越多樣化，資料中心越來越大，這給底層基礎設施帶來了壓力。我們看到了大規模運營的挑戰。

　　當然，集中式資料中心可能還不夠滿足需求，我們可能需要將計算推到實際產生資料的地方。所以，所有這些都對在此之上執行的軟體格局產生重大影響。基礎設施不斷髮展，以提高資料中心的使用效率。

　　軟體行業已經發展，而不是經典的單一軟體應用程式。我們看到了這種新趨勢，即應用程式被分解為更小的面向服務的元件，這些元件在稱為微服務的容器中執行。每個微服務本身都包含自己的負載均衡器，它們高度分散，具有分解的架構。這種方法的好處包括更容易從軟體崩潰中恢復。

　　當容器中的一個函式失敗時，它的工作負載可以重定向到不同的容器或微服務繼續執行，對整體服務的影響很小，或者如果單個微服務對資源的需求很大，系統可以適當地請求更多動態自動增加計算資源記憶體，以支援該特定微服務，因此所有這些高度複雜的可擴充套件和高效能微服務都要求併產生對高效編排的需求。這些服務需要以有效的方式轉移。

　　這是Facebook的一個例子，表明他們關心的各種工作負載的大部分計算實際上都用於日常工作負載，例如移動記憶體或雜湊和壓縮。從前，我們認為資料中心主要工作負載在通用處理器上執行，而上面的例子意味著我們以前看待計算的方式其實只是雲中整體計算的一部分而已。

　　這張圖的深色部分（applicationlogic）佔手頭整體任務的比例較小，而這張圖的淺色部分（orchestration）則佔較大比例。所以我們顯然必須解決這個“稅收”問題。為了解決這個問題，我們需要硬體解決方案作為整個雲基礎設施的控制點，以加速日常工作負載，也就是基礎設施功能。

　　包括網路虛擬化、儲存虛擬化、安全或壓縮在內，本質上它們都是解決方案，它將釋放微處理器、CPU、通用解決方案和微處理器內部的核心，以透過處理這些“稅收”功能--這些基礎設施功能來處理資料。我們稱這種晶片解決方案為新的計算單元--基礎設施處理器或IPU。

　　這是我們SmartNIC產品線的演變，與至強微處理器結合使用。它將提供高度智慧的基礎設施加速，並能夠以更可預測的方式提供新級別的系統安全控制隔離。

　　FPGA可用於連線工作負載定製，隨著時間的推移，這些解決方案變得越來越緊密耦合，因此將IPU的這種功能與微服務的持續趨勢相結合，對於基於功能的基礎設施來說，這是一個獨特的機會，可以實現更最佳化的硬體和軟體，實際上解決了我之前描述的那個問題。

　　據瞭解，IPU是一個可程式設計的網路裝置，能夠對資料中心內的基礎設施功能進行安全加速，從而使系統級資源的管理更加智慧。透過IPU，雲運營商可以轉向完全虛擬化的儲存和網路架構，同時保持超高的效能、以及強大的可預測性與可控性。

　　透過特定功能，IPU可對資料中心中基於微服務架構的現代應用程式進行加速。谷歌和Facebook的研究表明，微服務通訊開銷可消耗22%到80%的CPU效能。藉助IPU，雲提供商可以安全地管理基礎設施功能，同時為客戶提供對CPU和系統記憶體功能的全面控制力。

　　IPU可以提供的能力包括：1，透過專用協議加速器來加速基礎設施功能，包括儲存虛擬化、網路虛擬化和安全。2，透過把軟體中的儲存和網路虛擬化功能從CPU轉移到IPU，從而釋放CPU核心。3，允許靈活的工作負載分配，提高資料中心利用率。

　　英特爾公司資料中心事業部副總裁兼乙太網產品部總經理Patty Kummrow表示：“英特爾與絕大多數超大規模雲服務提供商建立了緊密的合作關係。透過至強D、FPGA和乙太網元件的廣泛部署，英特爾已在IPU市場出貨量上位於領先地位。英特爾首個基於FPGA的IPU平臺已為多個雲服務提供商完成部署，我們的首款ASIC IPU也正在測試中。”

　　百度主任系統架構師王雁鵬表示：“百度和英特爾在IPU領域展開全面合作，基於英特爾的IPU解決方案，百度自研智慧網路卡實現裸金屬、虛機、容器多種算力在網路和儲存功能的全面解除安裝和統一，極大地賦能了百度雲主機產品。”

　　英特爾將推出更多基於FPGA的IPU平臺和專用ASIC，這些解決方案建立在強大的軟體基礎之上，使客戶能夠構建領先的雲編排軟體。

　　不斷演進的資料中心將需要一個全新的智慧架構。這一架構內，大規模分散式異構計算能夠協同工作，無縫連線，形成一個獨立的計算平臺。這種新架構將有助於解決當今資源擱淺、資料流擁堵和平臺安全不相容的挑戰。這種智慧資料中心架構將擁有三類計算單元--用於通用計算的 CPU、用於特定應用或特定工作負載加速的XPU以及用於基礎設施加速的IPU--它們將透過可程式設計網路相互連線，從而有效利用資料中心資源。

　　筆者看來，英特爾在資料中心叱吒多年，此次推出的基礎設施處理器是目前唯一與超大規模雲合作伙伴共同構建的IPU產品。這意味著英特爾將能夠積極創新並提供已經解決現實世界問題的產品。從技術上講，如果將英特爾SmartNIC等同於IPU，那麼擁有至強-D、FPGA和乙太網元件的英特爾已經是IPU市場上出貨量方面的絕對領先者。同時，英特爾將IPU置於與CPU和XPU同等重要的地位，這使得IPU的推出具有了重大意義，未來，一個全新的英特爾將呼之欲出。