一种FPGA集群方法、FPGA芯片和FPGA集群系统技术方案

本发明专利技术提供一种FPGA集群方法、FPGA芯片和FPGA集群系统。其中所述FPGA集群的每个FPGA节点包括第一存储区域和第二存储区域，所述第一存储区域中记录有所述第二存储区域的资源信息，所述FPGA节点包括主节点及多个子节点，所述FPGA集群方法包括如下步骤：第一个所述子节点的第二存储区域的资源不足时，向所述主节点发送资源分配请求；第一个所述子节点向第二个所述子节点发送访问请求，第二个所述子节点与第一个所述子节点建立访问通道；第一个所述子节点向所述主节点发送业务完成信号；并且，各节点按照预先设定的规则更新自身第一存储区域的内容。如此配置，能够将整个局域网中FPGA芯片的资源整合起来，合理分配，以达到最优化地利用这些资源的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种FPGA集群方法、FPGA芯片和FPGA集群系统
本专利技术涉及计算机及通讯领域，特别涉及一种FPGA集群方法、FPGA芯片和FPGA集群系统。
技术介绍
随着计算机技术的发展，CPU本身无法满足高性能计算软件的性能要求，导致了需求和性能之间出现了缺口，采用专用协处理器的异构计算方式来提升处理性能，成为业界的首选。相比GPU，FPGA(field-programmablegatearray，现场可编程门阵列)具有低功耗、低延迟的优势；相比ASIC，FPGA可编程，并且可以保持数据中心的同构性。因此CPU+FPGA构型的计算机设备被广泛地应用。随着FPGA被广泛应用，在一个局域网中，可能存在相当多的使用了FPGA芯片的计算机设备。然而，这些设备中的FPGA芯片，各自独立进行计算，一方面无法应对较为庞大的计算需求，另一方面在空闲时又造成了一定程度的浪费。因此，如何将整个局域网中FPGA芯片的资源整合起来，合理分配，以达到最优化地利用这些资源的目的，是本领域内需要解决的重要问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种FPGA集群方法、FPGA芯片和FPGA集群系统，以解决局域网中FPGA芯片资源的整合问题。为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种FPGA集群方法，每个FPGA节点包括第一存储区域和第二存储区域，所述第一存储区域中记录有所述第二存储区域的资源信息，所述FPGA节点包括主节点及多个子节点，所述FPGA集群方法包括如下步骤：步骤S1：第一个所述子节点的第二存储区域的资源不足时，向所述主节点发送资源分配请求，所述主节点根据自身的第一存储区域的信息，分配第二个所述子节点的第二存储区域给第一个所述子节点，并更新所述主节点自身的第一存储区域的内容；步骤S2：第一个所述子节点向第二个所述子节点发送访问请求，第二个所述子节点与第一个所述子节点建立访问通道，第二个所述子节点更新自身的第一存储区域的内容；步骤S3：第一个所述子节点向所述主节点发送业务完成信号，所述主节点更新自身的第一存储区域的内容。可选的，所述步骤S2还包括：第二个所述子节点将自身的第一存储区域中更新的内容发送给所述主节点，所述主节点更新自身的第一存储区域的内容。可选的，所述步骤S3还包括：第一个所述子节点向所述第二个所述子节点发送业务完成信号，所述第二个所述子节点更新自身的第一存储区域的内容，或者所述主节点向所述第二个所述子节点发送业务完成信号，所述第二个所述子节点更新自身的第一存储区域的内容。可选的，采用RDMA技术建立所述步骤S2中所述的访问通道。可选的，所述主节点的第一存储区域中包括所有所述FPGA节点的第二存储区域的资源信息；所述子节点的第一存储区域中包括该子节点的第二存储区域的资源信息。可选的，在一个所述FPGA节点中，所述资源信息包括所述第二存储区域相对应的地址以及所述第二存储区域的使用状态。可选的，所述使用状态包括：第一状态，代表所指示的所述第二存储区域空闲；第二状态，代表所指示的所述第二存储区域被至少一个所述FPGA节点所读取；第三状态，代表所指示的所述第二存储区域已经被一个节点独占写权限，且又被至少一个节点所读取；以及，第四状态，代表所指示的所述第二存储区域已经被一个节点独占写权限。可选的，所述第一存储区域的大小事先设定或者根据实际运行情况自动调节，且所述第二存储区域的大小事先设定或者根据实际运行情况自动调节。为解决上述技术问题，根据本专利技术的第二个方面，还提供了一种FPGA芯片，包括第一逻辑模块和支持RDMA技术的网卡，所述第一逻辑模块与所述网卡通信连接，形成一个FPGA节点，所述FPGA节点用于上述的FPGA集群方法，通过所述网卡与FPGA集群中其它的FPGA节点通信连接。可选的，所述的FPGA芯片包括内存模块，所述内存模块被分割成第一存储区域和第二存储区域。可选的，所述的FPGA芯片包括Cache模块，用于缓冲所述第一存储区域的内容。可选的，所述的FPGA芯片包括第二逻辑模块和内存模块，所述第二逻辑模块由内存颗粒或flash组成，所述第二逻辑模块被配置为第一存储区域，所述内存模块被配置为第二存储区域。为解决上述技术问题，根据本专利技术的第三个方面，还提供了一种FPGA集群系统，其特征在于，包括两个以上的上述的FPGA芯片，其中一个所述FPGA芯片被配置为主节点，其余的所述FPGA芯片被配置为子节点。与现有技术相比，在本专利技术提供的FPGA集群方法、FPGA芯片和FPGA集群系统中，每个FPGA节点包括第一存储区域和第二存储区域，所述第一存储区域中记录有所述第二存储区域的资源信息。当第一个所述子节点的第二存储区域的资源信息不足时，向所述主节点发送资源分配请求，所述主节点根据自身的第一存储区域的信息，分配第二个所述子节点的第二存储区域给第一个所述子节点，并更新所述主节点自身的第一存储区域的内容；然后，第一个所述子节点向第二个所述子节点发送访问请求，第二个所述子节点与第一个所述子节点建立访问通道，第二个所述子节点更新自身的第一存储区域的内容；最后，第一个所述子节点向所述主节点发送业务完成信号，所述主节点更新自身的第一存储区域的内容。如此配置，能够将整个局域网中FPGA芯片的资源整合起来，合理分配，以达到最优化地利用这些资源的目的。附图说明本领域的普通技术人员将会理解，提供的附图用于更好地理解本专利技术，而不对本专利技术的范围构成任何限定。其中：图1是本专利技术实施例一的FPGA芯片和FPGA集群系统的示意图；图2是本专利技术实施例一的FPGA集群方法流程示意图；图3a是本专利技术实施例一的工作状态切换逻辑示意图；图3b是本专利技术实施例一的另一工作状态切换逻辑示意图；图4是本专利技术实施例二的FPGA芯片示意图。附图中：1-FPGA芯片；2-网络总线；3-读/写请求判断单元；4-读请求达到上限请求单元。具体实施方式为使本专利技术的目的、优点和特征更加清楚，以下结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且未按比例绘制，仅用以方便、明晰地辅助说明本专利技术实施例的目的。此外，附图所展示的结构往往是实际结构的一部分。特别的，各附图需要展示的侧重点不同，有时会采用不同的比例。如在本专利技术中所使用的，单数形式“一”、“一个”以及“该”包括复数对象，术语“或”通常是以包括“和/或”的含义而进行使用的，术语“若干”通常是以包括“至少一个”的含义而进行使用的，术语“至少两个”通常是以包括“两个或两个以上”的含义而进行使用的，此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者至少两个该特征，“一端”与“另一端”以及“近端”与“远端”通常是指相对应的两部本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种FPGA集群方法，其特征在于，所述FPGA集群的每个FPGA节点包括第一存储区域和第二存储区域，所述第一存储区域中记录有所述第二存储区域的资源信息，所述FPGA节点包括主节点及多个子节点，所述FPGA集群方法包括如下步骤：/n步骤S1：第一个所述子节点的第二存储区域的资源不足时，向所述主节点发送资源分配请求，所述主节点根据自身的第一存储区域的信息，分配第二个所述子节点的第二存储区域给第一个所述子节点，并更新所述主节点自身的第一存储区域的内容；/n步骤S2：第一个所述子节点向第二个所述子节点发送访问请求，第二个所述子节点与第一个所述子节点建立访问通道，第二个所述子节点更新自身的第一存储区域的内容；/n步骤S3：第一个所述子节点向所述主节点发送业务完成信号，所述主节点更新自身的第一存储区域的内容。/n

【技术特征摘要】
1.一种FPGA集群方法，其特征在于，所述FPGA集群的每个FPGA节点包括第一存储区域和第二存储区域，所述第一存储区域中记录有所述第二存储区域的资源信息，所述FPGA节点包括主节点及多个子节点，所述FPGA集群方法包括如下步骤：
步骤S1：第一个所述子节点的第二存储区域的资源不足时，向所述主节点发送资源分配请求，所述主节点根据自身的第一存储区域的信息，分配第二个所述子节点的第二存储区域给第一个所述子节点，并更新所述主节点自身的第一存储区域的内容；
步骤S2：第一个所述子节点向第二个所述子节点发送访问请求，第二个所述子节点与第一个所述子节点建立访问通道，第二个所述子节点更新自身的第一存储区域的内容；
步骤S3：第一个所述子节点向所述主节点发送业务完成信号，所述主节点更新自身的第一存储区域的内容。


2.根据权利要求1所述的一种FPGA集群方法，其特征在于，所述步骤S2还包括：第二个所述子节点将自身的第一存储区域中更新的内容发送给所述主节点，所述主节点更新自身的第一存储区域的内容。


3.根据权利要求1所述的一种FPGA集群方法，其特征在于，所述步骤S3还包括：第一个所述子节点向所述第二个所述子节点发送业务完成信号，所述第二个所述子节点更新自身的第一存储区域的内容，或者所述主节点向所述第二个所述子节点发送业务完成信号，所述第二个所述子节点更新自身的第一存储区域的内容。


4.根据权利要求1所述的一种FPGA集群方法，其特征在于，采用RDMA技术建立所述步骤S2中所述的访问通道。


5.根据权利要求1所述的一种FPGA集群方法，其特征在于，所述主节点的第一存储区域中包括所有所述FPGA节点的第二存储区域的资源信息；所述子节点的第一存储区域中包括该子节点的第二存储区域的资源信息。


6.根据权利要求1所述的一种FPGA集群方法，其特征在于，在一个所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜聚有，李光源，
申请(专利权)人：上海钜成锐讯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31