Light-weight and Flexible Live Migration for Cloud FPGAs

轻量级、灵活的云 FPGA 实时迁移

基本信息

批准号：
20K19776
负责人：
小柴篤史
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Institute of Physical and Chemical Research
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

初年度である本年度では、提案方式の実装・評価環境の構築および提案方式の優位性の検証を行った。まず、評価環境の構築について、データセンタ向けFPGAカードが接続されたx86サーバマシンを2台用意し、それらを同一ネットワークに接続して、更に代表的な仮想化ソフトウェアであるKVMハイパーバイザを導入した。これにより、仮想FPGAインスタンスを提供するクラウドサーバを想定した評価環境を構築した。次に本環境において、マイグレーション機能のないFPGAサーバにおけるアプリケーションの性能評価を行い、提案方式の優位性を検証した。具体的には、FPGAを利用する複数のアプリケーションを同じFPGA上で時分割方式で実行した時の処理時間を解析した。その結果、アプリケーションの切り替え時に必要となるFPGA回路の動的再構成によって、切り替えごとに数秒単位のオーバヘッドが生じることが確認された。このオーバヘッドは、提案するマイグレーション方式を実現することで低減することができる。これにより、提案方式によってFPGAアプリケーションの実行性能を向上できることを明らかにした。申請者の海外転勤に伴い、本研究課題は今年度で一時中断となるが、帰国後に再開する予定である。再開後は、本年度に構築したクラウドFPGAサーバ環境を用いて、引き続き提案方式を実現する機能の設計やシステム実装、評価を進める予定である。また、得られた研究成果を国内研究会や国際会議で発表・報告する予定である。

在这个财政年度，这是第一年，提案方法的实施和评估环境以及提案方法的优势得到了验证。首先，关于评估环境的构建，我们准备了两个用于数据中心的FPGA卡，将它们连接到同一网络，并引入了KVM Hyprovisor，这是一种更典型的虚拟化软件。结果，我们已经建立了一个评估环境，假设云服务器提供了虚拟的FPGA实例。接下来，在这种环境中，评估了在没有迁移功能的FPGA服务器上应用程序的性能，并验证了建议方法的优势。具体而言，我们分析了使用FPGA在同一FPGA中执行多个应用程序的处理时间。结果，已经确认，切换应用时需要的FPGA电路的动态重建导致每个开关的每单位几秒钟的开销。可以通过实现提出的迁移方法来减少此开销。这表明该建议方法可以改善FPGA应用程序的执行性能。随着申请人的海外转移，这项研究挑战将在今年暂时暂停，但返回日本后将恢复。恢复后，我们计划使用今年构建的Cloud FPGA服务器环境来设计，系统实现和评估功能，以继续提案方法。此外，我们计划在国内研究小组和国际会议上宣布并报告获得的研究结果。