Intel IPU giải quyết các thách thức trong trung tâm dữ liệu

Hoàng

May 31, 2025

20 phút đọc

Tối ưu hóa cho nhà cung cấp dịch vụ đám mây (CSPs)

Đối với các nhà cung cấp dịch vụ đám mây (CSPs), Intel IPU mang đến nhiều giá trị đột phá, giúp nâng cao hiệu quả hoạt động và nâng tầm chất lượng dịch vụ dành cho khách hàng.

IPU giúp CSP tiết kiệm chi phí vận hành đáng kể trong khi đồng thời tối ưu công suất CPU máy chủ vốn là nguồn tài nguyên có giá trị cao trong hệ thống.

Một trong những ưu điểm nổi bật của IPU là khả năng tạo ra môi trường quản lý riêng biệt. CSP có thể kiểm soát an toàn các chức năng hạ tầng thiết yếu (mạng, lưu trữ, bảo mật) trực tiếp trên IPU.

Tuy nhiên vẫn đảm bảo khách hàng được sử dụng hoàn toàn CPU và bộ nhớ hệ thống đã phân bổ.

Điều này tạo ra ranh giới rõ ràng giữa quyền quản lý của nhà cung cấp và quyền sử dụng của khách hàng.

Ví dụ: Một CSP lớn triển khai Intel IPU đã ghi nhận việc tách biệt này giúp khách hàng của họ kiểm soát tốt hơn hiệu năng ứng dụng, đồng thời giảm số vụ khiếu nại về biến động hiệu suất không lường trước được tới 40%.

Tính năng nâng cao và khả năng cách ly mạnh mẽ

IPU cung cấp khả năng ảo hóa mạng và lưu trữ tiên tiến, kèm theo cơ chế cách ly bảo mật mạnh mẽ giữa các người thuê khác nhau hoặc giữa người thuê và nhà cung cấp.

Thêm vào đó, CSP có khả năng tùy biến việc triển khai các chức năng hạ tầng với tốc độ và sự linh động tương đương như triển khai phần mềm.

Do đó giúp họ thích nghi nhanh với nhu cầu thị trường luôn thay đổi.

Trong môi trường đám mây hiện đại, IPU hỗ trợ CSP tạo ra các “phân vùng” (slices) hạ tầng được tùy chỉnh và cách ly hoàn toàn cho từng nhóm khách hàng hoặc dịch vụ khác nhau.

Phương pháp này hiệu quả vượt trội so với các giải pháp ảo hóa truyền thống chỉ dựa vào CPU.

Ví dụ: Một nhà cung cấp dịch vụ đám mây đã sử dụng Intel IPU để tạo ra các phân vùng riêng biệt cho các khách hàng trong ngành tài chính và y tế.

Đây là những lĩnh vực có yêu cầu tuân thủ quy định khác nhau.

Kết quả là thời gian triển khai dịch vụ mới giảm từ hàng tuần xuống còn vài giờ, đồng thời tăng cường khả năng đáp ứng các tiêu chuẩn bảo mật nghiêm ngặt.

Giải quyết thách thức “thuế CPU” hiệu quả

Các CSP thường phải đối mặt với vấn đề “thuế CPU” – tình trạng một phần đáng kể tài nguyên CPU máy chủ bị tiêu hao bởi các tác vụ quản lý và giám sát hạ tầng của chính nhà cung cấp.

Những phần mềm này bao gồm các công cụ quản lý mạng, lưu trữ, bảo mật và giám sát hệ thống vốn không thể thiếu trong vận hành dịch vụ đám mây.

Số liệu thống kê cho thấy khoảng 5% tài nguyên máy chủ có thể không đưa vào kinh doanh do những chi phí hoạt động ngầm này.

Khi chuyển những chức năng này sang IPU, CSP có thể giải phóng gần như toàn bộ tài nguyên CPU máy chủ cho các máy ảo hoặc container của khách hàng.

Như vậy không chỉ nâng cao mật độ triển khai (chạy nhiều máy ảo/container hơn trên cùng một máy chủ) mà còn cải thiện đáng kể hiệu quả kinh tế của hoạt động đám mây.

Ví dụ: Một trung tâm dữ liệu quy mô lớn sau khi triển khai Intel IPU đã ghi nhận khả năng tăng số lượng máy ảo trên mỗi máy chủ lên 22%.

Đồng thời giảm biến động hiệu năng xuống dưới 3% – một con số không tưởng với kiến trúc truyền thống.

Điều này trực tiếp chuyển hóa thành lợi nhuận cao hơn và trải nghiệm khách hàng tốt hơn.

Tăng tốc AI và và điện toán hiệu năng cao (HPC)

Vai trò then chốt trong tối ưu hóa hiệu năng

Bộ điều hợp IPU của Intel đảm nhận vai trò quyết định trong việc nâng cao hiệu năng cho các ứng dụng Trí tuệ Nhân tạo (AI) và Điện toán Hiệu năng Cao (HPC).

Khi chuyển gánh nặng dịch vụ và tác vụ hạ tầng từ CPU chính sang IPU, nguồn tài nguyên CPU được giải phóng để tập trung vào các tính toán AI/HPC cốt lõi, nhờ đó nâng cao hiệu suất tổng thể của hệ thống.

Cả IPU và các bộ điều hợp Ethernet hiệu năng cao của Intel đều được thiết kế đặc biệt để đáp ứng những đòi hỏi khắt khe của các cụm HPC và AI ở mọi quy mô.

Ví dụ: Một trung tâm nghiên cứu khoa học sau khi tích hợp Intel IPU vào cụm HPC đã ghi nhận thời gian xử lý mô phỏng động lực học phân tử giảm 27% nhờ việc CPU không còn phải xử lý các tác vụ quản lý mạng và lưu trữ.

Tối ưu hóa giao tiếp giữa các nút tính toán

Trong các cụm AI và HPC, hiệu quả giao tiếp giữa các nút tính toán và khả năng truy cập nhanh vào khối lượng dữ liệu lớn là những yếu tố sống còn, quyết định hiệu suất cuối cùng của ứng dụng.

Quá trình huấn luyện mô hình AI phức tạp hoặc vận hành các chương trình mô phỏng HPC đòi hỏi việc trao đổi lượng dữ liệu khổng lồ giữa nhiều GPU hoặc CPU trên các nút khác nhau trong hệ thống.

Trong những tình huống này, độ trễ mạng và tình trạng nghẽn dữ liệu có thể trở thành điểm nghẽn nghiêm trọng.

Do đó làm suy giảm hiệu quả toàn bộ hệ thống.
IPU, với các tính năng tiên tiến như hỗ trợ RDMA, giao thức RoCEv2 trên các IPU FPGA và đặc biệt là giao thức Falcon được tích hợp phần cứng trên các IPU ASIC thế hệ mới.

Vì vậy có khả năng giảm đáng kể độ trễ mạng và tăng cường thông lượng dữ liệu.

Bằng cách xử lý trực tiếp các giao thức mạng phức tạp và cung cấp đường dẫn dữ liệu được tăng tốc bởi phần cứng chuyên dụng, IPU góp phần loại bỏ các điểm nghẽn này.

Từ đó cải thiện rõ rệt hiệu suất tổng thể cho ứng dụng AI và HPC.

Ví dụ: Một dự án huấn luyện mô hình ngôn ngữ lớn (LLM) đã triển khai hệ thống với 64 GPU kết nối qua mạng được quản lý bởi Intel IPU.

Nhờ khả năng xử lý giao thức Falcon trên phần cứng, thời gian huấn luyện giảm 22% và hiệu quả mở rộng (scaling efficiency) tăng từ 76% lên 91% khi so sánh với giải pháp sử dụng mạng truyền thống.

Kiến trúc “AI phân tách” tương lai

IPU đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển các kiến trúc “AI phân tách” (AI disaggregated) của tương lai.

Trong hệ thống này, nguồn lực tính toán chuyên biệt (như GPU), tài nguyên lưu trữ và hạ tầng mạng có thể được gom vào các kho chung và phân bổ linh hoạt cho nhiều tác vụ AI khác nhau tùy theo nhu cầu thực tế.

Các cụm AI truyền thống thường có GPU và bộ nhớ lưu trữ gắn trực tiếp vào từng máy chủ.

Do đó dẫn đến tình trạng sử dụng tài nguyên không hiệu quả.

IPU với khả năng ảo hóa lưu trữ hiệu suất cao và kết nối mạng tốc độ cao, mở ra khả năng cho GPU truy cập vào các kho lưu trữ từ xa (ví dụ, sử dụng NVMe-oF) với độ trễ cực thấp.

Đồng thời hỗ trợ giao tiếp hiệu quả giữa các GPU thông qua hạ tầng mạng được tăng tốc và quản lý bởi IPU.

Ví dụ: Một trung tâm điện toán đám mây đã triển khai kiến trúc thử nghiệm sử dụng Intel IPU để tạo nên “hồ chứa GPU” (GPU pool) dùng chung.

Mô hình này giúp họ tăng tỷ lệ sử dụng GPU từ 45% lên hơn 78%, đồng thời giảm thời gian khởi tạo công việc AI mới xuống còn vài giây thay vì vài phút như trong kiến trúc truyền thống.

Vì thế không chỉ nâng cao hiệu quả sử dụng tài nguyên mà còn giúp tiết kiệm chi phí và tăng khả năng mở rộng cho hạ tầng AI quy mô lớn.

Doanh nghiệp và và trung tâm dữ liệu chuyên dụng

Mở rộng lợi ích beyond đám mây công cộng

Intel IPU vượt xa khỏi phạm vi các nhà cung cấp dịch vụ đám mây lớn, mang đến nhiều giá trị thiết thực cho doanh nghiệp và trung tâm dữ liệu chuyên biệt.

IPU cung cấp những ưu điểm tương tự trong cả môi trường ảo hóa (nơi nhiều người dùng hoặc ứng dụng chia sẻ chung một máy chủ) lẫn môi trường kim loại trần  nơi một người dùng duy nhất sử dụng toàn bộ máy chủ).

Trong cả hai trường hợp, IPU tạo điều kiện cách ly hạ tầng hiệu quả.

Do đó hỗ trợ nhà cung cấp dịch vụ (hoặc bộ phận IT của doanh nghiệp) giám sát và quản lý tài nguyên một cách độc lập, đồng thời tăng tốc khả năng truy cập vào bộ nhớ lưu trữ từ xa.

Hiện nay, các giải pháp IPU của Intel đã có mặt trên thị trường dưới dạng tùy chọn tích hợp với các dòng máy chủ Dell PowerEdge.

Chúng được tối ưu hóa đặc biệt cho các khối lượng công việc doanh nghiệp phổ biến như huấn luyện và suy luận AI/ML/DL, ứng dụng phân tích dữ liệu nâng cao, và hạ tầng máy tính để bàn ảo.

Ví dụ: Một công ty dịch vụ tài chính đã triển khai máy chủ Dell PowerEdge tích hợp Intel IPU cho hệ thống giao dịch tự động của họ.

Sau khi triển khai, họ ghi nhận độ trễ xử lý giảm 35% và khả năng xử lý giao dịch đồng thời tăng 42% nhờ việc tách biệt hoàn toàn tác vụ quản lý hạ tầng khỏi ứng dụng giao dịch chính.

Hiện đại hóa trung tâm dữ liệu doanh nghiệp

Đối với các doanh nghiệp, IPU trở thành công cụ chiến lược trong việc hiện đại hóa trung tâm dữ liệu, nâng cao hiệu suất ứng dụng, tăng cường bảo mật và giảm thiểu tổng chi phí sở hữu (TCO).

Những lợi ích này tương đồng với những gì các nhà cung cấp dịch vụ đám mây đạt được, nhưng được điều chỉnh phù hợp với quy mô nhỏ hơn hoặc nhu cầu đặc thù của doanh nghiệp.

Một trong những lợi ích nổi bật là IPU giúp đơn giản hóa quá trình quản lý hạ tầng ngày càng phức tạp, đặc biệt trong môi trường đám mây lai (hybrid cloud) hoặc đa đám mây (multi-cloud).

Bằng cách cung cấp một lớp quản lý hạ tầng nhất quán và được tăng tốc bởi phần cứng, IPU giúp doanh nghiệp duy trì sự kiểm soát và hiệu quả tối ưu.

Ví dụ: Một tập đoàn bán lẻ đa quốc gia đã triển khai Intel IPU trong chiến lược đa đám mây của họ. Trước đây, đội ngũ IT phải quản lý các chính sách mạng và bảo mật riêng biệt cho môi trường AWS, Azure và trung tâm dữ liệu nội bộ.

Sau khi tích hợp IPU, họ đã xây dựng một lớp quản lý thống nhất.

Do đó giảm 65% thời gian cấu hình và triển khai dịch vụ mới, đồng thời tăng cường khả năng phát hiện sự cố bảo mật xuyên môi trường.

Nâng cao bảo mật với mô hình zero-trust

IPU đóng vai trò then chốt trong việc triển khai các giải pháp bảo mật theo mô hình zero-trust trong môi trường doanh nghiệp.

Kiến trúc zero-trust đòi hỏi việc xác minh và kiểm soát nghiêm ngặt mọi hoạt động truy cập vào tài nguyên của tổ chức, không phụ thuộc vào vị trí người dùng hay thiết bị.

IPU, với khả năng xử lý gói tin linh hoạt và các bộ tăng tốc mã hóa tích hợp sẵn, có thể thực thi các chính sách bảo mật chi tiết ngay tại biên của máy chủ.

Nó có năng lực phân tích sâu lưu lượng mạng và mã hóa dữ liệu hiệu quả để bảo vệ thông tin nhạy cảm.

Việc cách ly hoàn toàn các chức năng hạ tầng trên IPU cũng tạo thêm lớp bảo vệ cho tài sản quan trọng của doanh nghiệp trước các mối đe dọa tiềm ẩn.

Ví dụ: Một bệnh viện lớn đã triển khai Intel IPU như một phần trong chiến lược bảo mật zero-trust để bảo vệ dữ liệu bệnh nhân.

IPU giúp họ thiết lập các vùng micro-segmentation giữa các hệ thống khác nhau, với khả năng mã hóa, giải mã dữ liệu theo thời gian thực.

Do đó kiểm tra sâu gói tin mạng mà không ảnh hưởng đến hiệu năng của các ứng dụng y tế quan trọng.

Kết quả là số vụ vi phạm bảo mật nội bộ giảm 78% trong năm đầu tiên triển khai, đồng thời tuân thủ tốt hơn các quy định về bảo vệ dữ liệu y tế.

Ứng dụng trong ngành Viễn thông và Điện toán biên

Vai trò đột phá trong chuyển đổi số ngành viễn thông

Công nghệ IPU của Intel đang tạo ra những bước tiến quan trọng trong ngành viễn thông và lĩnh vực điện toán biên (edge computing) đang phát triển mạnh mẽ.

IPU được triển khai rộng rãi trong các mạng trung tâm dữ liệu viễn thông, nơi chúng đảm nhận việc xử lý khối lượng tác vụ mạng đồ sộ và phức tạp.

Những ứng dụng cụ thể bao gồm việc hỗ trợ các hệ thống điện toán biên hiện đại, vốn yêu cầu khả năng xử lý nhanh và độ trễ cực thấp ngay tại điểm dữ liệu được tạo ra.

Dòng IPU E2100 của Intel được phát triển đặc biệt nhằm hỗ trợ các trường hợp sử dụng ở biên mạng và trong môi trường Telco Cloud.

Ví dụ: Một nhà mạng di động lớn tại Châu Á đã triển khai Intel IPU trong hệ thống 5G của họ và ghi nhận khả năng xử lý dữ liệu người dùng tăng 3.2 lần, trong khi giảm độ trễ xuống còn chưa đầy 1 mili giây.

Đây là yếu tố then chốt để hỗ trợ các ứng dụng thời gian thực như điều khiển robot từ xa và hệ thống thông tin giải trí trên xe hơi.

Đáp ứng nhu cầu chuyển đổi kiến trúc mạng

Ngành viễn thông hiện đang trải qua quá trình chuyển mình mạnh mẽ hướng tới kiến trúc dựa trên Công nghệ Ảo hóa Chức năng Mạng và điện toán biên.

Quá trình này đặt ra những yêu cầu khắt khe đối với các giải pháp xử lý mạng: hiệu năng cao, độ trễ tối thiểu và tính linh hoạt để thích ứng với các dịch vụ mới.

Intel IPU, với đặc tính kiến trúc độc đáo, đáp ứng xuất sắc những đòi hỏi này.

Trong bối cảnh mạng 5G và ứng dụng điện toán biên, IPU đóng vai trò đặc biệt quan trọng.

Một trong những ứng dụng tiềm năng nổi bật là xử lý các chức năng mặt phẳng người dùng hiệu năng cao.

UPF là thành phần thiết yếu trong lõi mạng 5G, chịu trách nhiệm xử lý toàn bộ luồng dữ liệu người dùng.

Quá trình xử lý UPF đòi hỏi thông lượng lớn và độ trễ thấp.

Ví dụ: Một nhà cung cấp dịch vụ viễn thông đã tích hợp Intel IPU vào các trạm biên 5G của họ để xử lý UPF.

Kết quả cho thấy khả năng xử lý gói tin tăng từ 20Gbps lên 80Gbps trên cùng một máy chủ, trong khi giải phóng 70% tài nguyên CPU để chạy các ứng dụng biên như phân tích video thời gian thực và hệ thống an ninh thông minh.

Khả năng lập trình linh hoạt cho đổi mới dịch vụ

Tính linh hoạt trong lập trình của IPU trở thành yếu tố then chốt đối với các nhà mạng viễn thông.

Công nghệ này giúp họ nhanh chóng triển khai dịch vụ mạng mới và tùy chỉnh hạ tầng để đáp ứng nhu cầu luôn thay đổi của khách hàng cũng như các tiêu chuẩn công nghệ mới.

Ngành viễn thông đang bước vào kỷ nguyên phát triển bùng nổ với sự xuất hiện của các dịch vụ đột phá như network slicing (phân chia mạng thành các lớp ảo độc lập), ứng dụng Internet of Things (IoT) quy mô lớn và các giải pháp biên chuyên biệt cho từng lĩnh vực công nghiệp.

IPU dựa trên nền tảng FPGA hoặc IPU ASIC với khả năng lập trình P4 giúp các nhà mạng tái cấu hình mạng một cách linh hoạt để hỗ trợ những dịch vụ này mà không cần đầu tư thay thế phần cứng tốn kém.

Ví dụ: Một nhà cung cấp dịch vụ truyền thông đã sử dụng Intel IPU để xây dựng giải pháp network slicing cho khu công nghiệp thông minh.

Nhờ khả năng lập trình P4, họ đã tạo ra ba lớp mạng ảo hoàn toàn tách biệt trên cùng một hạ tầng vật lý:

• Một lớp cho hệ thống điều khiển công nghiệp với độ trễ dưới 1ms và mức độ ưu tiên cao nhất.
• Một lớp cho giám sát video với băng thông lớn.
• Một lớp cho các thiết bị IoT với dung lượng cao nhưng yêu cầu băng thông thấp.

Nhờ khả năng lập trình linh hoạt này, IPU không chỉ giúp tăng tốc đổi mới dịch vụ mà còn góp phần quan trọng trong việc giảm chi phí vận hành mạng.

Ngoài ra còn tạo nền tảng vững chắc cho sự phát triển của kiến trúc mạng thế hệ mới trong lĩnh vực viễn thông và điện toán biên.