如何將以太網(wǎng)交換芯片上的P4可編程性技術(shù)引入以太網(wǎng)控制器？

如今，通過數(shù)據(jù)中心和網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量正以每年25%的速度增長1，并且絲毫沒有放緩的跡象。要想高效地傳輸、存儲和處理這些數(shù)據(jù)，就需要高度優(yōu)化、高帶寬、低延遲的連接解決方案。

我經(jīng)常與客戶談起他們對網(wǎng)絡(luò)日益增長的需求，我們的討論總是會集中在以下三個方面：

·在數(shù)據(jù)傳輸增加的情況下保持網(wǎng)絡(luò)性能。

·能夠靈活適應(yīng)客戶的動態(tài)網(wǎng)絡(luò)需求。

·提高可見性和控制力，以管理日益復雜的網(wǎng)絡(luò)。

解決這些問題的關(guān)鍵通常可以歸結(jié)為互連以及在網(wǎng)絡(luò)中高效傳輸數(shù)據(jù)的能力?；ミB是英特爾創(chuàng)新的六大技術(shù)支柱之一，也是我們戰(zhàn)略的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，即通過產(chǎn)品組合向客戶提供領(lǐng)先產(chǎn)品。

在英特爾，我們認為互連技術(shù)將在日益增長的計算和存儲性能方面發(fā)揮關(guān)鍵作用，而我們的戰(zhàn)略即是向客戶提供這些創(chuàng)新。

在過去幾年，英特爾介紹了很多互連技術(shù)的細節(jié)，以及這些技術(shù)如何解決客戶對關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施的需求。

我們的互連愿景聚焦于四個關(guān)鍵領(lǐng)域：

·增強網(wǎng)絡(luò)可編程性

·端到端優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)

·加快硅光子技術(shù)的使用

·將英特爾?SmartNIC部署為網(wǎng)絡(luò)加速器

專注于這些領(lǐng)域使我們能夠幫助客戶提高網(wǎng)絡(luò)性能、增強網(wǎng)絡(luò)敏捷性并提高網(wǎng)絡(luò)可見性，同時實現(xiàn)大規(guī)模端到端計算性能。

最近，我們的客戶百度部署了英特爾互連技術(shù)。該公司利用基于英特爾FPGA芯片（Field Programmable Gate Array，現(xiàn)場可編程門陣列）的SmartNIC創(chuàng)新技術(shù)以及利用應(yīng)用程序設(shè)備隊列技術(shù)（Application Device Queues）的英特爾以太網(wǎng)800系列適配器來改進其虛擬化和負載性能，同時加快數(shù)據(jù)處理速度。

部署網(wǎng)絡(luò)可編程性

為了提高網(wǎng)絡(luò)的靈活性，我們需要網(wǎng)絡(luò)具備可編程性--這是我們的愿景。英特爾2019年從Barefoot Networks收購的技術(shù)，再加上英特爾至強可擴展處理器、FPGA、基礎(chǔ)網(wǎng)卡NIC和SmartNICs--這些都在實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)可編程性方面發(fā)揮了關(guān)鍵作用。例如，采用高性能以太網(wǎng)交換機ASIC和英特爾FPGA的Tofino系列產(chǎn)品，通過開放、社區(qū)化的P4編程語言能夠?qū)崿F(xiàn)完整的數(shù)據(jù)平面（data plane）可編程性。

可編程數(shù)據(jù)平面的優(yōu)點包括：增強診斷可見性、降低功能復雜性以及更好的可移植性和模塊化。英特爾以太網(wǎng)800系列通過動態(tài)設(shè)備個性化提供了一個完全可編程通道，支持越來越多用于網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化和網(wǎng)絡(luò)邊緣使用場景的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。

未來，在網(wǎng)絡(luò)中部署更高級別的可編程性將使客戶能夠根據(jù)自己的需求優(yōu)化數(shù)據(jù)傳輸。

端到端地優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)

要想釋放計算性能，就需要端到端的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化。從NIC到交換機以及整個數(shù)據(jù)中心，英特爾把網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架構(gòu)看作一個整體。英特爾愿景的核心是：如何利用和整合產(chǎn)品組合中的功能來提供額外價值。其中一個例子就是如何將以太網(wǎng)交換芯片上的P4可編程性和帶內(nèi)網(wǎng)絡(luò)遙測（In-band Network Telemetry）技術(shù)引入以太網(wǎng)控制器，再通過與英特爾？Deep Insight Network Analytics軟件相結(jié)合，實現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)行為的實時洞察。

加快硅光子技術(shù)的使用

高速光互連技術(shù)可提供云服務(wù)和大型數(shù)據(jù)中心運營商所需的帶寬。英特爾開創(chuàng)了從架構(gòu)到設(shè)計再到制造的硅光子技術(shù)，并將其作為一種“把高速信號從裸片轉(zhuǎn)移到網(wǎng)絡(luò)”的可靠方法。事實證明，使用硅光子引擎可以降低電路板設(shè)計的復雜性和成本，同時提供一種互連方案，應(yīng)對未來對速度和可編程網(wǎng)絡(luò)需求的增長。

隨著帶寬需求的增長，硅光子和光互連將為超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心運營商提供云服務(wù)運行時間和延遲的最佳服務(wù)性能。2020年，英特爾展示了業(yè)界首款一體封裝光學（Co-packaged opticals）以太網(wǎng)交換機，該交換機成功將1.6 Tbps的硅光引擎與12.8 Tbps的可編程以太網(wǎng)交換機進行集成。在未來網(wǎng)絡(luò)中，這種一體封裝光學對于25 Tbps及更高速率的交換機具備功率和密度優(yōu)勢，最終將成為未來網(wǎng)絡(luò)帶寬擴展十分必要的支持性技術(shù)。

將英特爾?SmartNIC部署為網(wǎng)絡(luò)加速器

基于以太網(wǎng)的NIC如今在整個網(wǎng)絡(luò)中都得到廣泛使用，提供服務(wù)器、CPU和其它網(wǎng)絡(luò)處理元件的端點連接性能?；谟⑻貭栆蕴W(wǎng)的NIC針對各種介質(zhì)類型和以太網(wǎng)速度都可實現(xiàn)互通性。這些NIC經(jīng)過高度優(yōu)化，可釋放網(wǎng)絡(luò)性能，同時提供靈活和可擴展I/O，可滿足網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架構(gòu)的需求。

隨著網(wǎng)絡(luò)不斷發(fā)展，客戶對基礎(chǔ)設(shè)施的需求也在不斷增多，他們通過SmartNIC這樣的技術(shù)尋求靈活性，加速實現(xiàn)針對現(xiàn)有和新興使用場景的聯(lián)網(wǎng)功能。

如今，英特爾的基礎(chǔ)NIC（例如英特爾以太網(wǎng)700和800系列）正在為絕大多數(shù)服務(wù)器和存儲部署經(jīng)過驗證并可靠的高性能連接。SmartNIC在管理和避免網(wǎng)絡(luò)擁塞方面日益重要。

英特爾在SmartNIC領(lǐng)域進行了大量投資，并制定了新產(chǎn)品的長期路線圖，以保持領(lǐng)先優(yōu)勢。我們與云計算和通信領(lǐng)域的重要客戶合作開發(fā)有針對性的解決方案，以滿足他們的獨特需求。除了許多定制服務(wù)之外，我們還與諾基亞、Altiostar、HCL、F5和Affirmed等多家系統(tǒng)合作伙伴一起為通信服務(wù)提供商交付英特爾FPGA PAC N3000 SmartNIC技術(shù)。

我們看到作為網(wǎng)絡(luò)加速器的SmartNIC在數(shù)據(jù)中心發(fā)揮著愈發(fā)重要的作用，我們將與關(guān)鍵云服務(wù)提供商和通信服務(wù)提供商攜手合作，從而滿足他們的獨特需求。

構(gòu)建未來網(wǎng)絡(luò)

要實現(xiàn)真正的端到端網(wǎng)絡(luò)性能，就需要一個更加智能和開放的軟件框架可編程互連平臺。同時需要不斷進行網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新，才能在更大地規(guī)模上地釋放計算和存儲性能。

未來，我們會看到網(wǎng)絡(luò)將成為一個可編程平臺，而在這個平臺上，SmartNIC和交換機變得更加重要，并集成了無處不在的硅光子技術(shù)。以太網(wǎng)控制器將實現(xiàn)端到端優(yōu)化，而適配器和交換機將決定流量并大規(guī)模交付性能。
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