天基FPGA虚拟化计算服务系统、方法和可读存储介质技术方案

本发明专利技术提供一种天基FPGA虚拟化计算服务系统、方法和可读存储介质，所述系统包括：资源层、管理层和服务层，资源层利用局部动态重构技术将FPGA逻辑计算资源虚拟化为计算资源池；管理层用于对所述资源层进行统一的运维和管理，并对用户服务进行调度和部署；服务层用于负责应用封装，提供用户接口，生成服务产品。本发明专利技术以SoC FPGA为天基边缘网络的计算资源，为用户提供了统一的服务接口，通过FPGA动态可重构技术、容器技术和分布式容器集群管理技术实现FPGA动态虚拟化，让运行在数据中心上的虚拟机实例共享使用同一块或多块FPGA进行运算，促使FPGA资源利用率最大化，并能减少用户排队等候时间，降低业务整体时延，达到为用户提供优质服务的目的。

【技术实现步骤摘要】
天基FPGA虚拟化计算服务系统、方法和可读存储介质
本专利技术涉及计算机
，尤其涉及一种天基FPGA虚拟化计算服务系统、方法和可读存储介质。
技术介绍
云空间信息系统在服务导航定位、对地观测等天基应用上起到重要的作用。在传统的天基信息系统中，星上在轨计算处理能力非常有限，应用数据主要依靠高速星地链路与中继回传到地面节点进行处理。此外，天基信息系统的各个部分独立发展，技术规范不统一，各类资源之间不能直接进行有效的信息互联。为了解决星地带宽有限但应用数据量大、时延要求高的矛盾，星上高性能计算处理能力是必要条件。在这些技术的支撑下，可将边缘计算结构引入天基信息网络以更好地实施天基数据在轨处理，提高资源利用率，降低分发时延，节约回传带宽。边缘计算是指在靠近物或数据源头的一侧，采用网络、计算、存储、应用核心能力为一体的开放平台，就近提供最近端服务。在天基边缘计算节点中，各种异构计算资源是天基应用数据在轨处理的基础支撑，包括CPU、GPU、FPGA等。天基系统能源来自于太阳能和电池，散热性能差，功耗约束了通用处理器CPU、GPU的使用。此外天本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种天基FPGA虚拟化计算服务系统，其特征在于，所述系统包括：/n资源层，利用局部动态重构技术将FPGA逻辑计算资源虚拟化为计算资源池；/n管理层，用于对所述资源层进行统一的运维和管理，并对用户服务进行调度和部署；/n服务层，用于负责应用封装，提供用户接口，生成服务产品。/n

【技术特征摘要】
1.一种天基FPGA虚拟化计算服务系统，其特征在于，所述系统包括：
资源层，利用局部动态重构技术将FPGA逻辑计算资源虚拟化为计算资源池；
管理层，用于对所述资源层进行统一的运维和管理，并对用户服务进行调度和部署；
服务层，用于负责应用封装，提供用户接口，生成服务产品。


2.根据权利要求1所述的一种天基FPGA虚拟化计算服务系统，其特征在于，所述资源层采用ARM+FPGA异构计算架构，ARM和FPGA逻辑计算单元分别置于FPGA芯片的PS和PL两个区域，PS区域包含处理器和存储资源，支持操作系统运行，用于负责控制服务计算任务的分配；PL区域用于负责逻辑运算，其包括静态区域和动态区域，静态区域用于负责构建PS侧软件与PL侧动态区域用户IP沟通的桥梁，动态区域为用户提供计算能力服务的局部动态重配置模块。


3.根据权利要求2所述的一种天基FPGA虚拟化计算服务系统，其特征在于，所述资源层在处理器CPU端定制了用于重构模块配置的控制器PCAP，PCAP使用DMA的方式进行重构数据的传输，且PCAP作为一个硬核模块固化在PS区域。


4.根据权利要求1所述的一种天基FPGA虚拟化计算服务系统，其特征在于，所述管理层运用分布式容器集群管理技术，实现资源调度，资源管理，节点监控以及通信功能。


5.根据权利要求4所述的一种天基FPGA虚拟化计算服务系统，其特征在于，所述管理层根据用户需求和资源占用情况生成业务部署配置文件，运行于云端的管理程序根据调度算法决策，将业务部署在具有FPGA计算资源池的节点上。


6.根据权利要求1所述的一种天基FPGA...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨淑铃，曹素芝，闫蕾，
申请(专利权)人：中国科学院空间应用工程与技术中心，
类型：发明
国别省市：北京;11