应对日益增长的网络需求，英特尔以智能、可编程的互连技术释放计算性能

作者：英特尔公司副总裁、连接系统事业部总经理 Hong Hou

如今，通过数据中心和网络传输的数据量正以每年 25% 的速度增长1，并且丝毫没有放缓的迹象。要想高效地传输、存储和处理这些数据，就需要高度优化、高带宽、低延迟的连接解决方案。

我经常与客户谈起他们对网络日益增长的需求，我们的讨论总是会集中在以下三个方面:

• 在数据传输增加的情况下保持网络性能。
• 能够灵活适应客户的动态网络需求。
• 提高可见性和控制力，以管理日益复杂的网络。

解决这些问题的关键通常可以归结为互连以及在网络中高效传输数据的能力。互连是英特尔创新的六大技术支柱之一，也是我们战略的关键环节，即通过产品组合向客户提供领先产品。

在英特尔，我们认为互连技术将在日益增长的计算和存储性能方面发挥关键作用，而我们的战略即是向客户提供这些创新。

在过去几年，英特尔介绍了很多互连技术的细节，以及这些技术如何解决客户对关键网络和数据中心基础设施的需求。

我们的互连愿景聚焦于四个关键领域：

• 增强网络可编程性
• 端到端优化网络
• 加快硅光子技术的使用
• 将英特尔® SmartNIC 部署为网络加速器

专注于这些领域使我们能够帮助客户提高网络性能、增强网络敏捷性并提高网络可见性，同时实现大规模端到端计算性能。

最近，我们的客户百度部署了英特尔互连技术。该公司利用基于英特尔 FPGA 芯片（Field Programmable Gate Array，现场可编程门阵列）的 SmartNIC 创新技术以及利用应用程序设备队列技术（Application Device Queues）的英特尔以太网 800 系列适配器来改进其虚拟化和负载性能，同时加快数据处理速度。

部署网络可编程性

为了提高网络的灵活性，我们需要网络具备可编程性——这是我们的愿景。英特尔 2019 年从 Barefoot Networks 收购的技术，再加上英特尔至强可扩展处理器、FPGA、基础网卡 NIC 和SmartNICs——这些都在实现网络可编程性方面发挥了关键作用。例如，采用高性能以太网交换机 ASIC 和英特尔 FPGA 的 Tofino 系列产品，通过开放、社区化的 P4 编程语言能够实现完整的数据平面(data plane)可编程性。

可编程数据平面的优点包括：增强诊断可见性、降低功能复杂性以及更好的可移植性和模块化。英特尔以太网 800 系列通过动态设备个性化提供了一个完全可编程通道，支持越来越多用于网络功能虚拟化和网络边缘使用场景的网络协议。

未来，在网络中部署更高级别的可编程性将使客户能够根据自己的需求优化数据传输。

端到端地优化网络

要想释放计算性能，就需要端到端的网络优化。从 NIC 到交换机以及整个数据中心，英特尔把网络基础架构看作一个整体。英特尔愿景的核心是：如何利用和整合产品组合中的功能来提供额外价值。其中一个例子就是如何将以太网交换芯片上的 P4 可编程性和带内网络遥测（In-band Network Telemetry）技术引入以太网控制器，再通过与英特尔® Deep Insight Network Analytics 软件相结合，实现对网络行为的实时洞察。

加快硅光子技术的使用

高速光互连技术可提供云服务和大型数据中心运营商所需的带宽。英特尔开创了从架构到设计再到制造的硅光子技术，并将其作为一种“把高速信号从裸片转移到网络”的可靠方法。事实证明，使用硅光子引擎可以降低电路板设计的复杂性和成本，同时提供一种互连方案，应对未来对速度和可编程网络需求的增长。

随着带宽需求的增长，硅光子和光互连将为超大规模数据中心运营商提供云服务运行时间和延迟的最佳服务性能。2020 年，英特尔展示了业界首款一体封装光学（Co-packaged opticals）以太网交换机，该交换机成功将 1.6 Tbps 的硅光引擎与 12.8 Tbps 的可编程以太网交换机进行集成。在未来网络中，这种一体封装光学对于 25 Tbps 及更高速率的交换机具备功率和密度优势，最终将成为未来网络带宽扩展十分必要的支持性技术。

将英特尔® SmartNIC部署为网络加速器

基于以太网的 NIC 如今在整个网络中都得到广泛使用，提供服务器、CPU 和其它网络处理元件的端点连接性能。基于英特尔以太网的 NIC 针对各种介质类型和以太网速度都可实现互通性。这些 NIC 经过高度优化，可释放网络性能，同时提供灵活和可扩展 I/O，可满足网络基础架构的需求。

随着网络不断发展，客户对基础设施的需求也在不断增多，他们通过 SmartNIC 这样的技术寻求灵活性，加速实现针对现有和新兴使用场景的联网功能。

如今，英特尔的基础 NIC（例如英特尔以太网 700 和 800 系列）正在为绝大多数服务器和存储部署经过验证并可靠的高性能连接。SmartNIC 在管理和避免网络拥塞方面日益重要。

英特尔在 SmartNIC 领域进行了大量投资，并制定了新产品的长期路线图，以保持领先优势。我们与云计算和通信领域的重要客户合作开发有针对性的解决方案，以满足他们的独特需求。除了许多定制服务之外，我们还与诺基亚、Altiostar、HCL、F5 和 Affirmed 等多家系统合作伙伴一起为通信服务提供商交付英特尔 FPGA PAC N3000 SmartNIC 技术。

我们看到作为网络加速器的 SmartNIC 在数据中心发挥着愈发重要的作用，我们将与关键云服务提供商和通信服务提供商携手合作，从而满足他们的独特需求。

构建未来网络

要实现真正的端到端网络性能，就需要一个更加智能和开放的软件框架可编程互连平台。同时需要不断进行网络创新，才能在更大地规模上地释放计算和存储性能。

未来，我们会看到网络将成为一个可编程平台，而在这个平台上，SmartNIC 和交换机变得更加重要，并集成了无处不在的硅光子技术。以太网控制器将实现端到端优化，而适配器和交换机将决定流量并大规模交付性能。