FPGA因其高吞吐性能和硬件可編程特性，是數(shù)據(jù)中心、廣域網(wǎng)和云計算場景下關(guān)鍵的網(wǎng)絡(luò)加速引擎之一。然而，目前FPGA網(wǎng)絡(luò)加速引擎在業(yè)界存在2個難題： 1）即使FPGA硬件還有多余硬件資源，上層多個APP軟件難以虛擬化共享同一片FPGA硬件資源； 2）當(dāng)網(wǎng)絡(luò)功能變化時，FPGA網(wǎng)絡(luò)匹配表的深度和寬度無法快速適應(yīng)變化，而重新設(shè)計和編譯FPGA需要花費大量的時間。
為此，中國科學(xué)院聲學(xué)研究所智能網(wǎng)絡(luò)與信息處理技術(shù)實驗室博士生常藝偉、宋曉勇及其導(dǎo)師郭志川研究員提出了一種用于多應(yīng)用高性能部分可重構(gòu)FPGA虛擬化框架——RosebudVirt，可將同一片FPGA劃分為多個分片，每個分片互相獨立，并用一個容器Docker進(jìn)行管理，基于Docker可為多個APP應(yīng)用提供可自定義的網(wǎng)絡(luò)加速服務(wù)，并基于K8S進(jìn)行容器集群管理，該方法還為統(tǒng)一管理異構(gòu)硬件資源提供了解決方案； 此外，針對FPGA網(wǎng)絡(luò)匹配表的動態(tài)可重構(gòu)問題，他們還提出了基于FPGA的動態(tài)可配置流表的方法，通過寄存器配置，可實現(xiàn)快速更改匹配表的數(shù)量、寬度和深度，很大程度上方便了新的網(wǎng)絡(luò)功能在FPGA數(shù)據(jù)平面中的快速部署。
相關(guān)研究成果連續(xù)2篇在線發(fā)表于大規(guī)模集成電路領(lǐng)域國際學(xué)術(shù)期刊?IEEE Transactions on Very Large Scale Integration Systems上。
本研究得到中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項課題：信息協(xié)同服務(wù)數(shù)據(jù)共享技術(shù)研究（No.XDA031050100）和國家重點研發(fā)計劃：軟件定義互連芯片與配套軟件開發(fā)（No.2022YFB2901004）資助。
圖1 RosebudVirt框架示意圖（圖/中國科學(xué)院聲學(xué)研究所）
圖2 RosebudVirt收發(fā)吞吐（圖/中國科學(xué)院聲學(xué)研究所）
圖3 可配置匹配表及驗證系統(tǒng)架構(gòu)圖（圖/中國科學(xué)院聲學(xué)研究所）
關(guān)鍵詞：FPGA虛擬化；多租戶；部分可重構(gòu)；容器；可重構(gòu)匹配表；掩碼匹配表；精確匹配表
參考文獻(xiàn)：Yiwei Chang and Zhichuan Guo. RosebudVirt: A High-Performance and Partially Reconfigurable FPGA Virtualization Framework for Multitenant Networks. IEEE Transactions on Very Large Scale Integration (VLSI) Systems, 2024. DOI: 10.1109/TVLSI.2024.3436017
參考文獻(xiàn)：Xiaoyong Song and Zhichuan Guo. An Implementation of Reconfigurable Match Table for FPGA-Based Programmable Switches. IEEE Transactions on Very Large Scale Integration (VLSI) Systems, 2024. DOI:10.1109/TVLSI.2024.3436047