CN107729151A - 一种集群管理fpga资源的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种集群管理FPGA资源的方法，涉及FPGA设计领域，基于FPGA的异构计算集群中，集群系统中单节点存在多块FPGA硬件，利用CGroup技术将FPGA虚拟为字符类型设备，并将FPGA的虚拟字符类型设备与CPU的核心进行绑定运行，从而达到在基于FPGA的异构计算集群环境中，通过管理固定CPU核心来管理FPGA资源，并可调度FPGA Kernel进行高性能计算，实现了大规模集群环境中集群软件对FPGA的资源管理。

Description

一种集群管理FPGA资源的方法

技术领域

本发明涉及FPGA设计领域，具体的说是一种集群管理FPGA资源的方法。

背景技术

FPGA（Field Programmable Gate Array），即现场可编程门阵列，它是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路（ASIC）领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。

采用CPU+FPGA的可重构架构的异构计算具有很多优势，例如：较高的性能、较大的灵活性、较低的功耗特性、天生的容错特性，以及能够大大缩减产品开发周期等优点。采用FPGA来替代GPU作为未来高性能计算的加速器，是现阶段的FPGA异构计算发展的主旋律。但是针对FPGA的异构计算集群中多个服务器节点，集群软件对FPGA资源管理缺乏高效管理机制。

发明内容

本发明针对目前技术发展的需求和不足之处，提供一种集群管理FPGA资源的方法。

本发明所述一种集群管理FPGA资源的方法，解决上述技术问题采用的技术方案如下：所述集群管理FPGA资源的方法，基于FPGA的异构计算集群中，集群系统中单节点存在多块FPGA硬件，具体流程包括：

步骤一，将每块FPGA硬件独立虚拟为一个字符类型设备；

步骤二，将FPGA的虚拟字符类型设备与CPU的核心进行绑定运行。

进一步，所述步骤一：

利用CGroup技术中的devices子系统，将FPGA虚拟为字符类型设备，允许或拒绝CGroup中的进程访问设备。

进一步，步骤二：

在CPU端通过CGroup技术进行物理隔离CPU核心，使FPGA的虚拟字符类型设备与固定CPU核心进行绑定运行。

本发明所述一种集群管理FPGA资源的方法，与现有技术相比具有的有益效果是：本发明利用CGroup技术将FPGA虚拟为字符类型设备，并将设备与CPU的核心进行绑定运行，从而达到在基于FPGA的异构计算集群环境中，通过管理固定CPU核心来管理FPGA资源，并可调度FPGA Kernel进行高性能计算；实现了大规模集群环境中集群软件对FPGA的资源管理。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术中的技术内容，下面对本发明实施例或现有技术中所需要的附图做简单介绍。显而易见的，下面所描述附图仅仅是本发明的一部分实施例，对于本领域技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，但均在本发明的保护范围之内。

附图1为实施例1集群管理FPGA资源的方法的示意图。

具体实施方式

为使本发明的技术方案、解决的技术问题和技术效果更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明的技术方案进行清查、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下获得的所有实施例,都在本发明的保护范围之内。

实施例1:

本实施例提出一种集群管理FPGA资源的方法，基于FPGA的异构计算集群中，集群系统中单节点存在多块FPGA硬件，具体流程包括：

步骤一，将每块FPGA硬件独立虚拟为一个字符类型设备；

步骤二，将FPGA的虚拟字符类型设备与CPU的核心进行绑定运行。

本实施例集群管理FPGA资源的方法，基于FPGA的异构计算集群中，集群系统中单节点存在多块FPGA硬件，每块FPGA硬件将独立虚拟为一个字符类型设备，并将FPGA的虚拟字符类型设备与CPU核心进行绑定运行；从而达到在集群环境中，通过管理固定CPU核心来管理FPGA资源的目的。

实施例2：

本实施例提出的一种集群管理FPGA资源的方法，在实施例1的基础上，详细给出步骤一、步骤二的一种技术方案，更加详尽的介绍本发明的技术内容和技术有点，增加了本发明技术方案的可行性和实用性。

实施例2所述集群管理FPGA资源的方法，基于FPGA的异构计算集群中，集群系统中单节点存在多块FPGA硬件，利用CGroup技术将FPGA虚拟为一个字符类型设备，并将GPGA的虚拟字符类型设备与CPU的核心进行绑定运行；实现在大规模集群环境中集群软件对FPGA的资源管理；如附图1所示。

实施例2所述集群管理FPGA资源的方法，具体实现流程包括：

步骤一，利用CGroup技术中的devices子系统，将FPGA虚拟为字符类型设备，可以允许或拒绝CGroup中的进程访问设备；

步骤二，在Host端（CPU端）通过CGroup进行物理隔离CPU核心，使FPGA的虚拟字符类型设备与固定CPU核心进行绑定运行。

本实施例集群管理FPGA资源的方法，基于FPGA的异构计算集群中，集群系统中单节点存在多块FPGA硬件，每块FPGA硬件将独立虚拟为一个字符类型设备，并对应为1个devices子系统；并将FPGA的虚拟字符类型设备与CPU的核心进行绑定运行，从而达到在集群环境中，通过管理固定CPU核心来管理FPGA资源，并可调度FPGA Kernel进行高性能计算。

以上应用具体个例对本发明的原理及实施方式进行了详细阐述，这些实施例只是用于帮助理解本发明的核心技术内容，并不用于限制本发明的保护范围，本发明的技术方案不限制于上述具体实施方式内。基于本发明的上述具体实施例，本技术领域的技术人员在不脱离本发明原理的前提下，对本发明所作出的任何改进和修饰，皆应落入本发明的专利保护范围。

Claims (3)

1.一种集群管理FPGA资源的方法，其特征在于, 基于FPGA的异构计算集群中，集群系统中单节点存在多块FPGA硬件，具体流程包括：

步骤一，将每块FPGA硬件独立虚拟为一个字符类型设备；

步骤二，将FPGA的虚拟字符类型设备与CPU的核心进行绑定运行。

2.根据权利要求1所述一种集群管理FPGA资源的方法，其特征在于，所述步骤一：

利用CGroup技术中的devices子系统，将FPGA虚拟为字符类型设备，允许或拒绝CGroup中的进程访问设备。

3.根据权利要求2所述一种集群管理FPGA资源的方法，其特征在于，所述步骤二：

在CPU端通过CGroup技术进行物理隔离CPU核心，使FPGA的虚拟字符类型设备与固定CPU核心进行绑定运行。