[發明專利]一種FPGA硬件加速設備使用、管理系統及方法

在審

• 申請號: 202111180807.4
• 申請日: 2021-10-11
• 公開（公告）號: CN113946441A
• 公開（公告）日: 2022-01-18
• 發明（設計）人: 江燕;申嘉童;丁瑞;姜建彪
• 申請（專利權）人: 浪潮云信息技術股份公司
• 主分類號: G06F9/50
• 分類號: G06F9/50;G06F21/44
• 代理公司: 濟南信達專利事務所有限公司 37100
• 代理人: 姜麗潔

本發明涉及云計算技術領域，具體提供了一種FPGA硬件加速設備使用、管理系統，云服務商提供Host宿主機及FPGA硬件加速設備，Host與FPGA設備通過總線PCIe相連接，FPGA設備的mgmtPF供Host使用，user PF提供給用戶的FPGA云服務器虛擬機使用；在FPGA開發環境或FPGA云服務器開發環境進行FPGA業務邏輯鏡像開發，通過云平臺將FPGA鏡像文件bitstream上傳到對象存儲，或從對象存儲將bitstream下載到遠程FPGA云服務器業務集群，并將bitstream燒錄到業務集群FPGA云服務器的user PF中運行業務邏輯。本發明采用FPGA硬件加速設備將計算負載從CPU轉移到FPGA設備上，可以有效降低CPU的業務負載，提高單位功耗的計算效率。

技術領域

本發明涉及云計算技術領域，具體提供一種FPGA硬件加速設備使用、管理系統及方法。

背景技術

近年來,隨著CPU芯片制作技術接近物理制程極限,摩爾定律逐漸失效。與此同時，互聯業務的規模和數據量卻與日俱增，CPU已經無法滿足許多對實時性和計算力要求較高的業務場景。CPU和FPGA(Field Programmable Gate Array，現場可編程門陣列)硬件加速設備成為了許多計算密集型業務的理想選擇，二者也已經大量的使用深度學習等計算密集型的業務場景中進行模型的訓練與推理。

相比GPU的并行高算力優勢，FPGA設備具有更高的數據吞吐量、更低的計算延時以及更低的功耗。同時用戶還可以靈活的修改和定制FPGA業務邏輯，使得FPGA成為高性能計算業務中極具性價比的加速設備。

但是傳統的FPGA具有功能開發、業務鏡像部署、服務調度各環節分離、操作復雜和成本昂貴等問題。

發明內容

本發明是針對上述現有技術的不足，提供一種設計合理，安全適用的FPGA硬件加速設備使用、管理系統。

本發明進一步的技術任務是提供一種實用性強的FPGA硬件加速設備使用、管理方法。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種FPGA硬件加速設備使用、管理系統，云服務商提供Host宿主機及FPGA硬件加速設備，所述Host與FPGA設備通過總線PCIe相連接，FPGA設備的mgmtPF供Host使用，userPF提供給用戶的FPGA云服務器虛擬機使用；

在FPGA開發環境或FPGA云服務器開發環境進行FPGA業務邏輯鏡像開發，通過云平臺將FPGA鏡像文件bitstream上傳到對象存儲，或從對象存儲將bitstream下載到遠程FPGA云服務器業務集群，并將bitstream燒錄到業務集群FPGA云服務器的user PF中運行業務邏輯。

進一步的,所述mgmt PF用戶無法查看到，Host使用mgmt PF管理FPGA設備及其配置；user PF使用PCI pass through方式傳入用戶服務器虛擬機中，用戶可以在虛擬機中查看user PF設備，也可以使用user PF進行一些管理工作。

進一步的,所述mgmt PF包括介質控制模塊，所述Host通過PCIe對mgmt PF傳輸升級文件，進行功能升級。

進一步的,所述mgmt PF包括監控模塊，Host可以通過mgmt PF獲取FPGA設備的電壓、電流、溫度及功耗信息，判斷FPGA設備運行是否正常。

進一步的,所述mgmt PF與user PF之間存在通信信道，user PF通過信道向mgmtPF發送請求并獲得響應進行交互；

mgmt PF與user PF之間存在安全隔離，用戶對user PF的操作不影響Host設備的正常運行；