英特尔推动IPU普及，不局限于超大规模数据中心

2021年8月20日，英特尔架构日期间，英特尔介绍了两款新的IPU：Oak Springs Canyon和Mount Evans，在随后采访中，英特尔专家表示相对DPU，更准确地描述应该是IPU。

英特尔发言人在采访中认可了将IPU（Infrustracture Processing Unit）跟AWS Nitro、阿里云MoC和Mellanox Bluefield归为一类的说法，而我们也知道，目前流行的叫法是DPU，是数据处理单元，而英特尔则对此有更多考量。

在英特尔英特尔公司数据平台事业部首席技术官Guido Appenzeller看来，包括至强处理器在内的许多处理器本来就是处理数据的，DPU的叫法不够准确，而将这些称作IPU，称作基础设施处理单元要好的多，因为这些都是面向基础设施的负载，而非业务代码的负载。

Guido还做了一个非常形象的比喻，来形容IPU所代表的一种趋势，一种将用户业务负载和云厂商基础负载分离的趋势，这就好比酒店的客人跟酒店工作人员要分开住一样。

IPU带来的优势有很多，最核心的点就在于，将负载分离和卸载（Offload），原本都由CPU来完成的工作，有一部分迁移到了IPU上，IPU负责运行云服务商的管理软件，以及网络和存储功能，CPU全交给用户运行业务代码，而且，IPU在安全性、性能和效率上会有较大提升。

上图是Facebook在生产环境中，运行微服务时候的CPU周期的分布情况，蓝色的部分是编排之类的开销，而灰色部分是真正用于运行业务逻辑的部分，看来真正给用户业务用的部分占比非常低。

而IPU要做的就是默默地扛下这些开销。

优化过的IPU具有加速功能，更擅长处理存储协议，压缩，解压缩，加密校验等事务，由于CPU不用管这些了，所以，云服务提供商可以把整个CPU都给用户。

英特尔的IPU提供存储管理功能，而要管理的硬盘不在服务器内部，而是在通过网络连接的外部共享存储上，这里说的是所有硬盘都不在服务器上，甚至连系统启动盘也不在服务器内部，创建云主机的时候才在共享存储上创建个虚拟的NVMe固态盘。

这种服务器上没有硬盘的架构被称作是Diskless架构，服务器架构得以简化，意味着成本降低，整个存储的管理无需CPU进行任何干预，意味着CPU开销的降低。而且，英特尔表示无需担心性能表现，时延和抖动都非常低，性能很高。

英特尔提到，目前业内在用的IPU主要都是基于FPGA来打造的，但趋势是都在往ASIC方案上转型，两者各有优势，英特尔选择的技术路线是：两个都要！

英特尔的IPU既有基于FPGA的方案，也有基于ASIC的方案。

第一款是Oak Springs Canyon，它基于Intel的Agilex FPGA和Xeon-D片上处理器，Agilex FPGA拥有业界领先的功率、效率和性能。Oak Springs Canyon支持PCIe Gen 4 x16、2 x 100Gbit以太网，并且可通过Intel OFS来进行一些定制化开发。

第二款IPU叫Mount Evans，英特尔表示，Mount Evans是与云服务商共同设计的，拥有同类产品中最好的数据包处理引擎。

Mount Evans包含左侧的IO子系统和右侧计算子系统两部分。

网络部分用ASIC芯片进行数据包处理，ASIC面向特定负载而设计，在执行效率上比FPGA要高得多。性能方面，其200Gbit/sec全双工网络可以支持最多四台至强主机。支持的ROCEv2可以提供更强的网络传输性能。

计算部分使用的是16个ARM Neoverse N1核心，此外，计算部分还配有Lookaside加密与压缩引擎，该引擎源自英特尔的QAT技术。

有人说Mount Evans最大的亮点是用上了ARM核心，对于英特尔来说，或许是最合理的选择吧。

评论

英特尔虽然是DPU领域的新人，但一入场就带着自己的思考：比如，英特尔认为IPU是更合理的叫法，比如说，在FPGA方案和ASIC方案上的全面布局，并且认为两种方案将长期共存。

IPU（DPU）这类产品起源于超大规模数据中心，最早大范围应用的就是AWS的Nitro，凭借专用设备Offload替代昂贵的通用处理器，从而带来更大的额外收益，而随着英特尔入局这一领域，或将改变IPU（DPU）超大规模数据中心专属的局面。

Guido认为，IPU适合任何拥有类似于云的数据中心的客户，并非必须是大型云，也可以是小型云和企业数据中心，只要运营模式类似于云，IPU就非常适合。

单单是在超大规模数据中心应用已经决定了IPU有庞大市场规模，如果未来进一步普及，IPU的市场规模必然会引起更大关注，Guido表示，虽然市场上有一些创新公司，但总体上，IPU还是大公司主导的市场。

提起英特尔，普通人首先能想到的是CPU，英特尔有许多方案都是围绕至强而打造的，而英特尔的IPU则不是英特尔至强的专属，虽然面向英特尔面向IPU有一些优化，但没有任何绑定关系，保持了很好的开放性。

从本质上来讲，IPU释放了CPU的工作负担，在一定工作负载下，可以减少CPU和服务器的采购量，但在数据爆炸和计算需求不断增加的背景下，对CPU的需求还会继续增长，英特尔也完全不担心IPU业务会影响CPU业务。

这种不必要的担心就好比当年VMware虚拟化技术刚开始流行时的担忧，有人说一台服务器虚拟化成多台服务器，是否就意味着减少服务器的采购量，但事实证明，虚拟化推动着服务器市场的发展和技术进步。

英特尔目前没有公布IPU的技术演进路线，但可以肯定的是，未来肯定会将Hypervisior也放到IPU来运行，从而给用户交付更足量的通用CPU资源，英特尔的专家表示已经在进行一些探索，未来也不排除在IPU上集成x86核心的可能。

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