Cas d'utilisation du Framework vFPGAmanager dans des Scénarios de Streaming Vidéo avec Accélérateurs Partagés

Sur-utilisation et orchestration d'accélérateurs FPGA partagés par différentes machines virtuelles

Cette démo montre comment différentes machines virtuelles peuvent bénéficier du partage d'accélérateurs matériels via le framework vFPGAmanager conçu par Virtual Open Systems. Ce framework fournit une accélération FPGA flexible et efficace pour différentes solutions de virtualisation telles que les machines virtuelles, les conteneurs et les unikernels.

Plus en détail, vFPGAmanager est un framework logiciel et matériel qui permet de mapper et de remapper les accélérateurs vers les applications invitées via des APIs de contrôle d'accélération. De plus, l'orchestration des ressources matérielles du FPGA permet la sur-utilisation des accélérateurs, permettant ainsi à plus d'une application d'utiliser un même accélérateur via une gestion de contexte. Les domaines d'application du vFPGAmanager incluent les serveurs de streaming stb, l'analyse de mégadonnées (big data), le calcul à haute performance (HPC), la virtualisation des fonctions réseau (NFV), l'internet des objets (IoT) pour l'industrie et le smart building, l'automobile et la conduite autonome.

Framework vFPGAmanager appliqué à un scénario de streaming vidéo

Cette vidéo de démonstration consiste en une machine serveur dont le OS hôte prend en charge deux machines virtuelles différentes (VM); dans chaque VM, un streaming vidéo différent est utilisé. Sur la machine serveur est connecté une carte d'accélération FPGA via PCI Express; dans le FPGA les accélérateurs sont configurés et contrôlés par le framework vFPGAmanager. Les machines virtuelles ont un accès direct aux ressources FPGA à l'aide du support du Single root I/O virtualization (SR-IOV).

Les VMs peuvent accéder et partager les accélérateurs, sous le contrôle total du framework vFPGAmanager, pour accélérer les streams vidéo. En effet, le vFPGAmanager peut configurer différents types de traitement pour chaque machine virtuelle en utilisant différents types de contextes stockés dans sa mémoire. Chaque contexte appliqué est contrôlé à partir de l'application invitée ; les accélérateurs et contextes à utiliser sont sélectionnées via une interface web, et reliés, au travers d'APIs, à un firmware de contrôle et de surveillance exécuté sur le MCU, permettant ainsi d'effectuer les changements dynamiques.

Dans cette démonstration vidéo,les fonctionnalités suivantes du vFPGAmanager sont présentées:

• Mapping dynamic d'accélérateur et remapping vers les applications invitées pour répondre aux demandes d'accélération d'applications invitées en constante évolution
• Utilisation en temps partagé d'accélérateur matériel entre différentes applications invitées à l'aide d'un ordonnanceur, simplifiant ainsi l'utilisation du FPGA
• Grande flexibilité d'accélération grâce au mécanisme de changement de contexte, qui permet différents types de traitement pour différentes applications invitées