一种支持虚拟机内更新FPGA功能的系统，方法，设备及存储介质技术方案

本发明专利技术提供一种支持虚拟机内更新FPGA功能的系统，方法，设备及存储介质，本发明专利技术连接状态控制模块控制FPGA设备与虚拟机之间通信连接的通断；烧写模块读取命令寄存器的烧写FPGA命令，判断FPGA设备与虚拟机是否断开通信连接，如果断开通信连接，则执行烧写进程；状态写入模块获取烧写进程信息，并将烧写进程信息写入状态寄存器。这样系统把命令以及状态信息传递和数据传输集于一体，提升的数据传输效率。把虚拟机的储存空间设定为共享储存器。主机端在执行全芯片烧写FPGA之前，先移除虚拟机中的设备，防止系统报错，影响系统使用。

A system, method, device and storage medium supporting FPGA function update in virtual machine

【技术实现步骤摘要】
一种支持虚拟机内更新FPGA功能的系统，方法，设备及存储介质
本专利技术涉及云计算
，尤其涉及一种支持虚拟机内更新FPGA功能的系统，方法，设备及存储介质。
技术介绍
云计算是一种简单高效、安全可靠、处理能力可弹性伸缩的计算服务。用户无需购买硬件，只须把需求(处理器和主存容量、以及设备类型和个数等)，反馈给云服务供应商CSP(CloudServiceProvider)。CSP则基于用户的需求创建相应的虚拟机，用户的所有操作都可在虚拟机中进行，以实现快速部署和安全隔离。对于一些人工智能、大数据处理等计算能力需求较高的应用场景，用户会要求机器配备FPGA或GPU等异构计算设备，以获得更强的计算能力。其中FPGA凭借其低能耗、可编程、高性价比等特性，已逐渐被CSP关注并安装到云服务器中。通常上述应用场景对延迟比较敏感，外加FPGA虚拟化技术尚不成熟，目前CSP向客户提供FPGA计算服务的形式是把FPGA设备透传给虚拟机，在虚拟机内可直接操控设备，降低了延迟。FPGA设备的一大特性在于其可编程性，即通过下载不同功能的工程文件使FPGA设备具备不同的功能。当前有两种方式实现功能的动态配置，1)一种是部分重配置PR(PartialReconfiguration),此种方式要求把FPGA工程文件强制分为两部分，基础单元和功能单元。每次动态配置时仅替换功能单元。另外，为执行PR须满足当前设备已存在FPGA工程中的基础单元与即将下载工程文件中的基础单元完全一致，否则不执行PR，要求比较严格。2)另一种是全芯片烧写(Full-ChipProgramming),不对FPGA工程文件做划分，由于没有限制，通常得到的FPGA工程文件具有较好的性能。但其动态配置时依赖服务器主板与板卡之间存在一条下载线。目前，在虚拟机内通常仅能通过PR方式进行FPGA功能更新。但在某些情况下，比如不满足执行PR的条件或需要更换FPGA工程中的基础单元，则需要通过执行全芯片烧写方式实现FPGA功能更新。因此如何解决在虚拟机环境下通过全芯片烧写方式实现FPGA功能更新，是当前亟待解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术为解决在虚拟机环境下通过全芯片烧写方式实现FPGA功能更新，提出了一种支持虚拟机内更新FPGA功能的系统，包括：FPGA设备，主机和虚拟机；虚拟机设有命令寄存器和状态寄存器；主机包括：连接状态控制模块，烧写模块以及状态写入模块；连接状态控制模块用于控制FPGA设备与虚拟机之间通信连接的通断；烧写模块用于读取命令寄存器的烧写FPGA命令，判断FPGA设备与虚拟机是否断开通信连接，如果断开通信连接，则执行烧写进程；状态写入模块用于获取烧写进程信息，并将烧写进程信息写入状态寄存器。进一步需要说明的是，虚拟机还设有共享储存器；共享储存器用于储存待烧写的FPGA文件；烧写模块还用于从共享储存器读取待烧写的FPGA文件，执行烧写进程。进一步需要说明的是，还包括：配置模块，辨识模块，烧写可执行模块；配置模块用于在系统中配置虚拟机信息，系统中包括至少一个虚拟机；辨识模块用于辨识每个虚拟机的属性信息，系统中每个虚拟机的执行级别；烧写可执行模块用于对系统中每个虚拟机上部署虚拟属性签名，虚拟属性签名使主机能够与虚拟机的虚拟属性签名相匹配，匹配后主机对虚拟机进行操作。进一步需要说明的是，配置模块还用于配置虚拟机的执行级别；还用于将烧写任务分配到主机，且将虚拟属性签名匹配到主机中，所述虚拟属性签名具有与烧写任务相适配的执行级别。本专利技术还提供一种支持虚拟机内更新FPGA功能的方法，方法包括：连接状态控制模块控制FPGA设备与虚拟机之间通信连接的通断；烧写模块读取命令寄存器的烧写FPGA命令，判断FPGA设备与虚拟机是否断开通信连接，如果断开通信连接，则执行烧写进程；状态写入模块获取烧写进程信息，并将烧写进程信息写入状态寄存器。进一步需要说明的是，方法还包括：烧写模块从共享储存器读取待烧写的FPGA文件，执行烧写进程进一步需要说明的是，方法还包括：在系统中，配置虚拟机信息，系统中包括至少一个虚拟机；辨识模块辨识每个虚拟机的属性信息，系统中每个虚拟机的执行级别；烧写可执行模块对系统中每个虚拟机上部署虚拟属性签名，虚拟属性签名使主机能够与虚拟机的虚拟属性签名相匹配，匹配后主机对虚拟机进行操作。进一步需要说明的是，方法还包括：配置模块配置虚拟机的执行级别；还用于将烧写任务分配到主机，且将虚拟属性签名匹配到主机中，所述虚拟属性签名具有与烧写任务相适配的执行级别。本专利技术还提供一种实现支持虚拟机内更新FPGA功能的方法的设备，包括：存储器，用于存储计算机程序及支持虚拟机内更新FPGA功能的方法；处理器，用于执行所述计算机程序及支持虚拟机内更新FPGA功能的方法，以实现支持虚拟机内更新FPGA功能的方法的步骤。本专利技术还提供一种具有支持虚拟机内更新FPGA功能的方法的计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行以实现支持虚拟机内更新FPGA功能的方法的步骤。从以上技术方案可以看出，本专利技术具有以下优点：本专利技术连接状态控制模块控制FPGA设备与虚拟机之间通信连接的通断；烧写模块读取命令寄存器的烧写FPGA命令，判断FPGA设备与虚拟机是否断开通信连接，如果断开通信连接，则执行烧写进程；状态写入模块获取烧写进程信息，并将烧写进程信息写入状态寄存器。这样系统把命令以及状态信息传递和数据传输集于一体，提升的数据传输效率。把虚拟机的储存空间设定为共享储存器，虚拟机与主机间传输数据不存在复制开销。主机端在执行全芯片烧写FPGA之前，先移除虚拟机中的设备，防止系统报错，影响系统使用。附图说明为了更清楚地说明本专利技术的技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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。图1为支持虚拟机内更新FPGA功能的系统示意图；图2为支持虚拟机内更新FPGA功能的方法流程图。具体实施方式本专利技术的图1是支持虚拟机内更新FPGA功能的系统示意图。示例性系统可以包括用于执行烧写任务的主机1以及多个虚拟机2，虚拟机2连接有FPGA设备3。可在虚拟机内驻留和/或执行。如本文所用，术语“虚拟机”通常是指由虚拟机根据本专利技术的方案，示例性系统的全部或一部分可以在虚拟环境内实现。例如，本文所述的模块和/或数据管理器(例如，超级管理程序)从计算硬件中提取出来的任何操作系统环境。如下文将更详细地说明，示例性系统中，虚拟机2设有命令寄存器和状态寄存器；此外，示例性系统中，主机1包括：连接状态控制模块，烧写模块以及状态写入模块本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种支持虚拟机内更新FPGA功能的系统，其特征在于，包括：FPGA设备，主机和虚拟机；/n虚拟机设有命令寄存器和状态寄存器；/n主机包括：连接状态控制模块，烧写模块以及状态写入模块；/n连接状态控制模块用于控制FPGA设备与虚拟机之间通信连接的通断；/n烧写模块用于读取命令寄存器的烧写FPGA命令，判断FPGA设备与虚拟机是否断开通信连接，如果断开通信连接，则执行烧写进程；/n状态写入模块用于获取烧写进程信息，并将烧写进程信息写入状态寄存器。/n

【技术特征摘要】
1.一种支持虚拟机内更新FPGA功能的系统，其特征在于，包括：FPGA设备，主机和虚拟机；
虚拟机设有命令寄存器和状态寄存器；
主机包括：连接状态控制模块，烧写模块以及状态写入模块；
连接状态控制模块用于控制FPGA设备与虚拟机之间通信连接的通断；
烧写模块用于读取命令寄存器的烧写FPGA命令，判断FPGA设备与虚拟机是否断开通信连接，如果断开通信连接，则执行烧写进程；
状态写入模块用于获取烧写进程信息，并将烧写进程信息写入状态寄存器。


2.根据权利要求1所述的支持虚拟机内更新FPGA功能的系统，其特征在于，
虚拟机还设有共享储存器；
共享储存器用于储存待烧写的FPGA文件；
烧写模块还用于从共享储存器读取待烧写的FPGA文件，执行烧写进程。


3.根据权利要求1所述的支持虚拟机内更新FPGA功能的系统，其特征在于，
还包括：配置模块，辨识模块，烧写可执行模块；
配置模块用于在系统中配置虚拟机信息，系统中包括至少一个虚拟机；
辨识模块用于辨识每个虚拟机的属性信息，系统中每个虚拟机的执行级别；
烧写可执行模块用于对系统中每个虚拟机上部署虚拟属性签名，虚拟属性签名使主机能够与虚拟机的虚拟属性签名相匹配，匹配后主机对虚拟机进行操作。


4.根据权利要求3所述的支持虚拟机内更新FPGA功能的系统，其特征在于，
配置模块还用于配置虚拟机的执行级别；还用于将烧写任务分配到主机，且将虚拟属性签名匹配到主机中，所述虚拟属性签名具有与烧写任务相适配的执行级别。


5.一种支持虚拟机内更新FPGA功能的方法，其特征在于，方法包括：
连接状态控制模块控制FPGA设备与虚拟机之间通信连接的通断；

【专利技术属性】
技术研发人员：张德闪，阚宏伟，郭振华，
申请(专利权)人：苏州浪潮智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32