Virtual Open Systems - Publications Scientifiques

Résumé

La virtualisation des Fonctions Réseau (Network Functions Virtualisation - NFV) est en train de révolutionner les centres de données des opérateurs télécoms tout comme la manière avec laquelle la virtualisation est appliquée à des scénarios de type haute-performance ou haute-disponibilité. Les accélérateurs matériels, et en particulier les FPGA, sont des solutions NFV très prometteuses à la fois pour leur haute performance, prédictibilité, programmabilité et reconfigurabilité.

Récemment le renforcement a atteint ses limites dans ce domaine avec des techniques de virtualisation légères qui requièrent une sur-utilisation importante de ressources matérielles de type accélérateur FPGA dans le but de surmonter les besoins de millier de système invités (guests). Le manque du support de la virtualisation pour ce type de ressources, associé à des problèmes d'intégration dans le cloud et de programmabilité, limite le déploiement des FPGA dans les NFV.

Cet article présente un gestionnaire de virtualisation d'accélérateurs FPGA (vFPGAmanager). C'est un bloc matériel de propriété intellectuelle permettant l'utilisation multiple d'accélérateurs FPGA directement connectés aux systèmes invités virtualisés. C'est une caractéristique clé pour permettre l'accélération de millier de systèmes invités comme des machines virtuelles légères, des conteneurs ou bien des unikernels.

La principale contribution de cet article est une architecture innovante permettant la virtulisation des ressources FPGA incluant le support de la sur-utilisation des accélérateurs, leur gestion au sein des NFV et leur orchestration. Une analyse des performances d'un mécanisme de commutation de contexte des accélérateurs est inclue afin de démontrer la faisabilité de l'approche proposée.