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专访腾讯云FPGA团队:FPGA云办事器带来哪些价值?
时间:2019-04-29   来源:本站原创

  本月早些时候微软亚洲研究院练习生李博杰曾正在上引见了FPGA的手艺特点,其劣势已是人皆知。但正在FPGA云办事器大规模使用之前,大师需要思虑的是它对财产链的影响是什么,如云办事商该若何摆设FPGA云办事器?哪些营业适合放正在FPGA云办事器上?它对开辟者带来了什么样的挑和?带着这些问题,雷锋网采访了腾讯云FPGA团队。

  别的因为FPGA有高速SERDES等丰硕的接口,并且能矫捷节制实现的粒度和操做数据,因而很是适合进行和谈处置和数据格局的转换。好比说FPGA能够很便利的接入以太网数据,并对以太网包进行用户自定义的包过滤等处置,而其他处置器却很难做到。

  设想和开辟:云供给框架体例,封拆了常用的系统级操做(DDR内存的拜候、DMA、PCIE设备节制等),能够支撑硬件描述言语,也支撑OPENCL以及雷同C的高级言语。供给通用的驱动和挪用库,不需要用户编程。对高阶用户而言,也能够利用OPENCL或者硬件描述言语实现本人的功能。

  从这一点来看,FPGA云化意义严沉,能够鞭策整个FPGA行业的成长,给FPGA财产链的各方都能够带来收益。

  FPGA云办事器,一方面它是属于异构计较平台的硬件系统布局,通过并行计较体例,提高办事器计较机能、能效比和计较及时性,对使用实现底层的硬件加快处置;另一方面,通过云办事供给给用户,用户可按需付费利用FPGA,极大降低FPGA的利用成本。

  以腾讯云为例,腾讯云曾经正在国内供给了第三方FPGA学问产权市场,通过腾讯云办事市场,FPGA开辟者和利用者能够实现高效买卖;对于FPGA利用者而言,能够正在此采办已开辟并验证好的FPGA学问产权功能,可节约长达数月的FPGA研发周期,同时采用按需利用的付费模式,能最大化地帮帮利用者节流硬件投入成本。

  腾讯云FPGA结合团队还告诉雷锋网,正在腾讯云号发布后的几小时内,他们收到了数百名开辟者的试用申请以及一些大客户的征询。虽然,FPGA云办事器对大大都企业来说,仍是一个相对目生的概念,但从支流云办事厂商连续这一办事的趋向来看,FPGA对数据核心将会越来越主要,而将来也会有更多的企业把营业摆设正在FPGA云办事器上。

  总结来看,此次FPGA的发布,腾讯云正在业内有几点领先的差同化劣势:例如,腾讯云的FPGA手艺曾经正在腾讯的QQ、微信营业中持久摆设和验证。腾讯云通过处理FPGA云办事器的摆设、学问产权(IP)供给者分享IP以及使用法式开辟者采办IP三大问题,用于扶植取完美FPGA开辟者生态。

  腾讯云现正在的做法是为开辟者供给一个FPGA IP商铺——腾讯云办事市场,IP开辟者和IP供给商能够通过该IP商铺为其他客户无偿或有偿地供给FPGA IP和对应的测试法式。当然,这些IP都是基于腾讯FPGA的尺度硬件来开辟定制的,IP的验证和测试能够很便利地正在云平台上完成,一个IP的买卖能够由几个月缩短到几分钟,提高买卖效率,也使得IP买卖变得愈加通明;别的,腾讯云FPGA供给了FPGA的底层硬件支持平台,雷同操做系统的部门功能,简化了开辟者对底层通用设备的拜候,好比DDR和PCIE这些通用设备,能够使开辟者更聚焦到营业功能的开辟。

  一方面跟着芯片制程迫近理论极限,能够预见通用途理器(CPU)机能再也无法按照摩尔定律进行增加,另一方面挪动互联网带来的数据增加对计较机能要求跨越了按“摩尔定律”增加的速度,好比腾讯内部营业跟着挪动互联网的快速增加,例如图片数据体量的急剧膨缩,同时伴跟着对这些数据的计较需求也正在迅猛上涨。从市场看,人工的成长也对数据的计较需求凸显,也是另一个驱动要素。

  目前腾讯云利用的芯片厂家包罗业界支流的Xilinx和Intel两大厂商。前期我们推出的FPGA实例是基于Xilinx芯片平台,基于Intel平台的办事会尽快推出。

  利用成本低:您无需事后采购 FPGA 或采购硬件资本来运转 FPGA,腾讯云供给按需售卖的体例供给FPGA云办事器,您可按需采办,无需投入大量资金购买物理办事器;

  别的值得一提的是,腾讯云和业界两大FPGA 厂商(Xilinx 和 Intel)连结着有优良的关系,这也能够便利开辟者选择本人熟悉的开辟模式,避免切换平台。

  1.正在机械进修范畴、金融范畴、大数据范畴、基因检测范畴都存正在比力大的数据量需要阐发计较,这些是FPGA云办事器能够阐扬高吞吐劣势的范畴。

  雷锋网:正在FPGA云办事器中,CPU会被替代仍是“CPU+FPGA”的异构计较模式,它的劣势是什么?

  国内云办事商腾讯云颁布发表推出FPGA云办事器,惹起了业界一阵热议,这是继国外亚马逊以及微软等企业正在数据核心做出摆设FPGA的测验考试之后,国内首个FPGA云办事器。短短一年的时间,国表里支流云办事企业纷纷把目光聚焦正在了FPGA上,这明显不是巧合,整个云办事行业似乎曾经对FPGA正在高机能计较上的主要性上告竣了分歧。

  具体来讲,FPGA跟CPU比拟,吞吐率、延迟及单元功耗计较机能都有较着的劣势;取GPU比拟,则由于FPGA很容易做到流水线并行和数据并行,因而能同时做到高吞吐和低延时,而GPU几乎只能做数据并行,因而延迟比力大;ASIC则由于它的长开辟周期和低矫捷性,很难顺应数据核心营业的变化,也很难完成硬件资本正在分歧营业中的分派和安排。

  FPGA奇特的架构带来了其他处置器无法对比的劣势,次要表现正在它正在吞吐率,延迟,功耗和矫捷性4个维度上达到了很好的均衡,不存正在短板。

  运维成本低:低办事器运维成本,避免当地数据核心开辟 FPGA 无不同的繁沉工做,帮您无效降低根本设备扶植人力和成本投入。

  腾讯曾正在2013年起头考虑若何处理计较需求的增加,而FPGA做为一种可编程的加快硬件彼时进入了大师的视野。腾讯内部曾经对FPGA手艺展开了多年的研究,能够确定的是,FPGA正在数据核心里能够供给强大的计较能力和脚够的矫捷性应对数据核心对硬件加快的挑和,把FPGA的手艺堆集办事推广给更多的企业,这也是腾讯云推出国内首款高机能异构计较根本设备——FPGA云办事器的缘由之一。

  摆设难度大:设想并大规模出产需要处理供应链、制制工艺、靠得住性测试等多个环节,需花费数月以至数年;

  我们目前内部营业如微信和QQ等正在FPGA的成功使用,曾经验证了FPGA正在互联网营业中能够起到异构加快的感化。对于行业来说,云是一种共享办事的思惟,用户不以拥有的体例利用硬件和软件,而是共享复用,因而大大降低了利用成本,提拔了资本的利用效率。

  从全球看,亚马逊等同业曾经利用FPGA正在其公有云收集中进行了诸多积极测验考试,能够看出,FPGA正在云办事范畴曾经势不成挡。

  我们乐于看到更多企业供给FPGA的云办事,配合加快各行各业利用FPGA的历程,加速完美FPGA生态圈。

  FPGA云化对整个FPGA行业来讲有着性的影响,FPGA的云化大大降低了FPGA的利用门槛,完全不需要新的硬件定制,只需要比力少的投入就能够获得较高的收益。会使得之前一些不倾向于利用FPGA或不会利用FPGA的行业或者营业场景,现正在从头审视能否需要用FPGA的劣势来做点什么。

  芯片原厂:不需要颠末层层代办署理,添加成本,而是能够通过云供给硬件板卡的办事。由于硬件同一采购和,也大大提拔了不变性和靠得住性。

  恰是云对FPGA行业的、和价值,所以我们通过云端FPGA计较办事,把FPGA做为云端根本架构的一部门,从硬件层面加快云计较正在各个场景中的使用,降低大中小型企业以及用户的利用门槛和成本。

  接下来,一方面正在硬件机型上,我们会推出一台办事器具有多个FPGA,供给更大的硬件加快机能;另一方面,正在软件层面上,我们进一步完美FPGA开辟框架,该开辟框架支撑 C/C++、OpenCL、Verilog/VHDL等开辟言语,FPGA 开辟人员能够选择本人熟悉的言语体例进行 FPGA 逻辑设想。同时,该开辟框架供给雷同操做系统的支撑,能够便利拜候DDR、利用DMA完成从机和FPGA之间通信,开辟者只需关心面向使用的逻辑设想。

  一言以蔽之,FPGA云化之后,FPGA的利用门槛降低,能够极大地拓宽FPGA的利用场景,这些需要我们所有人去进一步摸索。

  IP(Intellectual Property)即学问产权,是正在FPGA设想中,利用Verilog等硬件描述言语开辟的功能模块。一曲以来,FPGA行业内的IP供给者和利用者缺乏一个公开的买卖平台和信用机制,IP买卖环节冗长,价钱欠亨明,很难告竣买卖。

  FPGA云办事器为了提高单台办事器计较密度和加强FPGA之间通信,每台办事器支撑4个FPGA或8个FPGA设置装备摆设,满脚用户超大计较需求。一期针对简单营业场景,我们供给单机单实例的FPGA云办事器;针对更高机能需求的营业场景,我们近期也将供给单机多实例的FPGA云办事器。

  IP供给商:能够把IP放到云平台的市场中去,最终用户利用时,通过云平台完成摆设和交付,用户不需要接触可施行文件(网表文件),因而不存正在产权泄露的风险。这将激励IP供给商供给更多的办事体例,能够供给按时长计费,买断计费,甚至试用版免费等体例,用户也能够敏捷验证。

  据引见,腾讯云FPGA团队由腾讯云根本产物核心、腾讯架构平台部构成的团队,该次要担任FPGA云办事器的开辟。

  FPGA云办事器并不是要用FPGA替代CPU,而是要将一些CPU做不了的或者不擅长的工做offload到FPGA,让FPGA和CPU协同工做,是一个以FPGA为协处置器的异构计较平台。

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