vFPGAmanager, le Framework FPGA pour déployer des accélérateurs en environnement virtualisé

L'amélioration de puissance de calcul des coeurs de processeur diminuent autant que l'intégration des systèmes ne cesse de ralentir. Cela rend nécessaire une transition vers des plateformes de co-processing afin de fournir les performances requises par les applications de différents domaines, tels que les réseaux, l'automobile, les systèmes d'aide à la conduite automobile (ADAS), l'internet des objets (IoT), le calcul à haute performance (HPC), l'intelligence artificielle (AI). La combinaison de CPU et GPU dans un même circuit intégré fournit une partie de la solution, qui ne peut être appliquée à tous les contextes, à cause de leur architecture rigide. Inversement, la technologie FPGA est flexible et son architecture peut être reconfigurée à l'exécution afin de satisfaire différents objectifs et ainsi fournir des solutions à des problèmes algorithmiques spécifiques.

Avec leurs hautes performances et leur faible consommation énergétique, les FPGA sont des candidats idéals pour des environnements virtualisés de type embarqué, automobile, cloud, réseau et IoT. Les systèmes invités (Guests) de ces environnements, tels que les machines virtuelles, les conteneurs et les unikernels, pourraient bénéficier des FPGAs. Cependant, le manque du support de la virtualisation rend laborieux leur déploiement en production. Ainsi les potentiels utilisateurs les évitent et optent plutôt pour des alternatives plus simple d'utilisation pour accélérer leurs applications.

Le vFPGAmanager permet une utilisation efficace et virtualisée des FPGAs

Le vFPGAmanager est une technologie brevetée par Virtual Open Systems qui résout les problèmes de virtualisation des ressources FPGA. Ce framework permet la communication directe entre les systèmes invités et les accélérateurs matériels qui peuvent être partagés et reconfigurés pendant leur exécution afin de satisfaire les besoins de nouvelles applications. De plus, le vFPGAmanager expose des API qui permettent aux gestionnaires d'infrastructures virtualisée (VIM) de contrôler les FPGA à distance et de déployer les accélérateurs matériels désirés pour accélérer les applications virtualisées de manière orchestrée. .. class:: centerfigure

Diagramme Fonctionnel du vFPGAmanager

Les principales caractéristiques du vFPGAmangaer sont le suivantes:

Communication direct au travers d'une unité de gestion de mémoire d'entrée-sortie (IOMMU) entre les systèmes invités (Guests) et le FPGA

Partage d'un même accélérateur matériel entre plusieurs Guests

Support de VIM comme OpenStack

Orchestration à distance de FPGA et monitoring de ressources

Reconfiguration des accélérateurs matériels à l'exécution

Le vFPGAmanager peut être déployé dans l'automobile (ADAS), les réseaux (accélération des VNF), l'IoT, l'industrie 4.0 et les applications d'AI.