一、“智能网卡”技术发展分析

1、Smart NIC：智能网卡

2018年提出智能网卡概念，DPU的前身。核心是通过在网卡上面引入SoC或者FPGA的方式加速某些特定流量应用，从而加强网络的可靠性，降低网络延迟，提升网络性能。其中Xilinx和Mellanox在这个领域进行的比较早，逐渐被DPU取代，最终被淘汰。其中Mellanox被Nvidia收购，Xilinx被AMD收购。

2、DPU：数据处理单元

这个阶段是数据芯片真正开始被重视的阶段。Fungible在2019年率先提出。Nvidia将收购来的Mellanox后，2020年10月重新定义了DPU，从此也被大家熟知。Nvidia对DPU的定义是只应该处理网络路径（network data path initialization）和异常（exception processing）。

3、IPU：基础设施处理器

IPU是否是继CPU、GPU之后的第三大“芯”？Intel在今年提出了IPU的概念，通过将FPGA和Xeon-D结合，目标是进一步释放 CPU 内核，IPU 使云服务提供商能够以软件级的速度定制基础设施功能部署，同时通过灵活安排工作负载，提高数据中心的利用率。

发展路线

二、DPU：升级后的SmartNIC

（1）实现方式差别

SmartNIC实现了部分卸载，即只卸载数据面，控制面仍然在Host CPU处理。从总体上来说SmartNIC的卸载操作是一个系统内的协作。

DPU实现了完全的卸载，服务器的数据面和控制面都卸载运行在DPU内部的嵌入式CPU中。DPU实现包括软件卸载和硬件加速两个方面，即将负载从Host CPU卸载到DPU的嵌入式CPU中，同时将负载数据面通过DPU内部的其他类型硬件加速引擎，如协处理器、GPU、FPGA、DSA等来处理。从总体上来说，DPU是两个系统间的协作，把一个系统卸载到另一个运行实体，然后通过特定的接口交互。

（2）功能差别

传统智能网卡（smartNIC）称为可卸载网卡，将DPU称为可编程的智能网卡。网卡从可卸载网卡发展到可编程智能网卡具备越来越强大的功能，越来越高的灵活度。

关系图示

三、Intel绕过DPU提出IPU

在典型的 “服务器优化” 企业数据中心，系统仅供单方使用，即企业本身。但是，在 CSP 云数据中心，工作负载归租户所有，而系统本身归服务提供商所有。

CSP 软件在 IPU 上运行，而租户的应用在服务器 CPU 上运行。这不仅释放了服务器上的资源，同时优化了整体性能，而且为 CSP 提供了一个单独且安全的控制点。

Intel的定义

普通网卡和IPU对比

四、IPU的工作内容：intel产品示例

四个阶段

 第 1 阶段:

加速网络 — 将常见的虚拟交换机功能从主机应用处理器卸载到 IPU。

第 2 阶段：

加速存储 — 将存储堆栈从主机应用处理器转移到 IPU，以提高吞吐量并降低复杂性和开销。

第 3 阶段：

加速安全性 —从主机应用处理器卸载加密/解密、压缩和其他安全功能，这些功能会占用大量 CPU 资源。

第 4 阶段：

基础设施处理 — 将管理程序服务管理功能从主机应用处理器卸载到 IPU。

五、Intel官网产品一览

IPU相关产品

Smart NIC

今天简单介绍了智能网卡/DPU/IPU的内容，整理不易，有相关问题？

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