构建数据中心加速服务的软硬件系统级原型平台,需要考虑高计算能力、扩展性、灵活性和低成本等因素.为了提高数据中心的能力,从软硬件协同的角度研究数据中心异构计算在云平台架构、硬件实现、高速互连和应用等方面的创新,研究设计并构...构建数据中心加速服务的软硬件系统级原型平台,需要考虑高计算能力、扩展性、灵活性和低成本等因素.为了提高数据中心的能力,从软硬件协同的角度研究数据中心异构计算在云平台架构、硬件实现、高速互连和应用等方面的创新,研究设计并构建了一个可重构组合的软硬件加速原型系统,简化了现有以处理器为中心的系统级计算平台构建方法,实现目标软硬件设计的快速部署与系统级原型验证.针对以上目标,通过解耦的可重构架构设备虚拟化和远程映射等方法,发掘独立计算单元的潜力,构建了一套ISOF(independent system of FPGA(field programmable gate arrays))软硬件计算平台系统,可使其超越普通服务器设计所能提供的能力,实现计算单元低成本高效扩展,使客户端可灵活使用外设资源,并且为满足系统级通信挑战,设计了一套计算单元之间的通信硬件平台和交互机制.此外,为提升软硬件系统级平台的敏捷性,ISOF提供了灵活统一的调用接口.最后,通过对平台目标系统级的分析评估,验证了该平台在满足了当下计算与加速需求下,保证了高速、低延时的通信,以及良好的吞吐率和弹性扩容效率,另外在高速通信的基础上改进的拥塞避免和丢包恢复机制,满足了数据中心规模通信的稳定性需求.展开更多
SDN采用转发与控制分离的架构和集中的控制管理机制,可有效满足不同网络中不同粒度的管理控制需求。当高校科研人员进行SDN的教学和创新实验时,需要一个处理过程可感且可重新编程的数据平面来支持原理展示和自主研究。然而,传统ASIC交...SDN采用转发与控制分离的架构和集中的控制管理机制,可有效满足不同网络中不同粒度的管理控制需求。当高校科研人员进行SDN的教学和创新实验时,需要一个处理过程可感且可重新编程的数据平面来支持原理展示和自主研究。然而,传统ASIC交换机的内部实现流程不透明且转发查表架构固定,软件交换机的处理性能较低,因此无法充分支持数据平面的研究。目前,通过FPGA设计可编程数据平面,为满足不同科研场景下多样化的处理需求提供了一条可行路径。但是,在基于FPGA的可重构交换机架构和设计方法方面还缺少深入研究,主要表现在难以实现基于模块细粒度的SDN处理流程重构,现有工作复用程度低,同时无法为开源的SDN数据平面设计提供技术支持。为此,提出一种基于FPGA的SDN交换平面实现结构——RESSP(FPGA-based REconfigurable SDN Switching Pipeline)。RESSP将报文处理流程拆解成多个可动态加载的模块,针对交换机具体的应用场景,利用FPGA可编程特性对硬件功能模块进行增加、删除或替换,从而针对实际需求设计出相应的报文处理逻辑。此外,基于RESSP实现了一个SDN交换机的原型系统MiniSwitch。MiniSwitch验证了RESSP在教学科研实验中快速重构所需SDN数据平面的可行性和可扩展性。展开更多
文摘构建数据中心加速服务的软硬件系统级原型平台,需要考虑高计算能力、扩展性、灵活性和低成本等因素.为了提高数据中心的能力,从软硬件协同的角度研究数据中心异构计算在云平台架构、硬件实现、高速互连和应用等方面的创新,研究设计并构建了一个可重构组合的软硬件加速原型系统,简化了现有以处理器为中心的系统级计算平台构建方法,实现目标软硬件设计的快速部署与系统级原型验证.针对以上目标,通过解耦的可重构架构设备虚拟化和远程映射等方法,发掘独立计算单元的潜力,构建了一套ISOF(independent system of FPGA(field programmable gate arrays))软硬件计算平台系统,可使其超越普通服务器设计所能提供的能力,实现计算单元低成本高效扩展,使客户端可灵活使用外设资源,并且为满足系统级通信挑战,设计了一套计算单元之间的通信硬件平台和交互机制.此外,为提升软硬件系统级平台的敏捷性,ISOF提供了灵活统一的调用接口.最后,通过对平台目标系统级的分析评估,验证了该平台在满足了当下计算与加速需求下,保证了高速、低延时的通信,以及良好的吞吐率和弹性扩容效率,另外在高速通信的基础上改进的拥塞避免和丢包恢复机制,满足了数据中心规模通信的稳定性需求.
文摘SDN采用转发与控制分离的架构和集中的控制管理机制,可有效满足不同网络中不同粒度的管理控制需求。当高校科研人员进行SDN的教学和创新实验时,需要一个处理过程可感且可重新编程的数据平面来支持原理展示和自主研究。然而,传统ASIC交换机的内部实现流程不透明且转发查表架构固定,软件交换机的处理性能较低,因此无法充分支持数据平面的研究。目前,通过FPGA设计可编程数据平面,为满足不同科研场景下多样化的处理需求提供了一条可行路径。但是,在基于FPGA的可重构交换机架构和设计方法方面还缺少深入研究,主要表现在难以实现基于模块细粒度的SDN处理流程重构,现有工作复用程度低,同时无法为开源的SDN数据平面设计提供技术支持。为此,提出一种基于FPGA的SDN交换平面实现结构——RESSP(FPGA-based REconfigurable SDN Switching Pipeline)。RESSP将报文处理流程拆解成多个可动态加载的模块,针对交换机具体的应用场景,利用FPGA可编程特性对硬件功能模块进行增加、删除或替换,从而针对实际需求设计出相应的报文处理逻辑。此外,基于RESSP实现了一个SDN交换机的原型系统MiniSwitch。MiniSwitch验证了RESSP在教学科研实验中快速重构所需SDN数据平面的可行性和可扩展性。
