FPGA虚拟化部署实现高速安全的服务器集群管理方法技术

本发明专利技术公开了一种基于FPGA虚拟化部署实现高速安全的服务器集群管理方法，属于高性能数据处理领域，提升中小型企业服务器集群对外部署FPGA资源的访问、编程和计算等服务的速度、可靠性、安全性，其特征在于，采用Docker容器引擎和Kubernetes集群容器编排引擎管理系统构建FPGA虚拟化部署，通过微服务的方式自动为集群外的用户提供可用的虚拟化FPGA资源，然后在用户访问虚拟化FPGA容器时，用户可以获得对FPGA硬件所有资源的访问权限，即直接使用宿主机的操作系统内核，处理海量数据，用户在使用结束后，系统能够自动释放和回收资源，以供下次资源分配使用。

A high-speed and secure server cluster management method based on FPGA virtualization deployment

【技术实现步骤摘要】
FPGA虚拟化部署实现高速安全的服务器集群管理方法
本专利技术涉及高性能数据处理领域，特别是使用FPGA虚拟化部署和调度方法，运营实验室或中小型企业服务器集群管理服务。
技术介绍
现在互联网应用产生海量的数据，数据中心对计算的需求也在迅猛上涨。诸如深度学习在线预测、直播中的视频转码、图片压缩解压缩以及HTTPS加密等各类应用对计算的需求已远远超出了传统CPU处理器的能力所及。以往半导体技术的持续演进迅速，处理器性能每18个月就能翻倍，随着半导体技术逐渐逼近物理极限，摩尔定律几近失效，电路越来越复杂，每一个设计的开发成本高达数百万美元，数十亿美元才能形成新产品投产能力。一方面处理器性能再无法按照摩尔定律进行增长，另一方面数据增长对计算性能要求超过了按“摩尔定律”增长的速度。处理器本身无法满足高性能计算(HighPerformanceCompute，HPC)应用软件的性能需求，导致需求和性能之间出现了缺口。现在对于FPGA的研究应用仍然处于起步阶段，如何将已经存在的适用于传统CPU、GPU的应用移植到FPGA，并评估和优化其本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于FPGA虚拟化部署实现高速安全的服务器集群管理方法，其特征在于，采用Docker容器引擎和Kubernetes集群容器编排引擎管理系统构建FPGA虚拟化部署，访问虚拟化FPGA容器时，可以获得对FPGA硬件所有资源的访问权限，直接使用宿主机的操作系统内核，使用结束后，系统能够自动释放和回收资源，以供下次资源分配使用。/n包括以下4个实施步骤：/n步骤1：在本地基于Docker容器技术封装FPGA；/n步骤2：在本地实现虚拟化FPGA容器的安全访问；/n步骤3：在集群上建立基于Kubernetes集群容器编排引擎的微服务，实现FPGA资源的统一调度和管理；/n步骤4：实现FPGA资源...

【技术特征摘要】
1.一种基于FPGA虚拟化部署实现高速安全的服务器集群管理方法，其特征在于，采用Docker容器引擎和Kubernetes集群容器编排引擎管理系统构建FPGA虚拟化部署，访问虚拟化FPGA容器时，可以获得对FPGA硬件所有资源的访问权限，直接使用宿主机的操作系统内核，使用结束后，系统能够自动释放和回收资源，以供下次资源分配使用。
包括以下4个实施步骤：
步骤1：在本地基于Docker容器技术封装FPGA；
步骤2：在本地实现虚拟化FPGA容器的安全访问；
步骤3：在集群上建立基于Kubernetes集群容器编排引擎的微服务，实现FPGA资源的统一调度和管理；
步骤4：实现FPGA资源的对外安全访问。


2.如权利要求1所述的一种基于FPGA虚拟化部署实现高速安全的服务器集群管理方法，其特征在于，采用Docker容器引擎以及Kubernetes集群容器编排引擎实现FPGA虚拟化部署，通过可重构架构的异构计算方法实现服务器集群的高速安全数据处理，FPGA计算部件替代GPU芯片作为高性能计算的加速器。


3.如权利要求1和权利要求2所述的一种基于FPGA虚拟化部署实现高速安全的服务器集群管理方法，其特征在于，在步骤1在本地基于Docker容器技术封装FPGA的工作，可分解为4个子步骤来实现，分别如下：
子步骤11：在容器内安装支持FPGA的必要组件；
子步骤12：在容器内挂载包括驱动程序、编译和开发环境在内的所有FPGA开发资源；
子步骤13：在容器内挂载FPGA设备；
子步骤14：制作容器镜像，在容器内访问FPGA。


4.如权利要求1和权利要求2所述的一种基于FPGA虚拟化部署实现高速安全的服务器集群管理方法，其特征在于，步骤2在本地实现虚拟化FPGA容器的安全访问...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘宝化，江枫，沈文枫，支小莉，丁雪海，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：上海;31