一种面向FPGA异构计算的高效能KV加速器

发布时间：2017-07-31 04:10

  本文关键词：一种面向FPGA异构计算的高效能KV加速器

  更多相关文章： 网络功能虚拟化 Key-Value查询 三态内容可寻址存储器 现场可编程门阵列

【摘要】：网络功能虚拟化等新兴应用的蓬勃发展对Key-Value查询的能效提出了更高要求。传统的解决方法要么采用基于软件Hash表,要么采用专用的三态内容可寻址存储器(TCAM)芯片进行加速。其中,软件方法实现成本低,但是在数据冲突较高时会导致查表性能急速下降;硬件TCAM方法具有优良的时间特性,但其价格昂贵、耗能巨大。目前,随着基于现场可编程门阵列FPGA的异构计算技术的高速发展,利用系统已经提供的FPGA资源对基于软件实现的Hash表结构进行加速成为一种性价比更佳的解决方案。探讨如何利用FPGA上的RAM资源来实现一种具有高扩展性和高能效比的TCAM逻辑。与传统的TCAM结构不同,提出的架构支持查表范围的动态缩放,从而可以有效减少查表功耗。为了验证方案的有效性,利用Virtex-7系列FPGA对本文方案进行实现和评估,并与软件查表的性能进行详细比较。实验表明,本文方案吞吐量可达到234 Mpps,查表延迟为25.56ns。相比软件的方法,吞吐量提高780倍,延迟降低240倍。
【作者单位】： 中国科学院计算技术研究所;
【关键词】： 网络功能虚拟化 Key-Value查询 三态内容可寻址存储器 现场可编程门阵列
【基金】：国家自然科学基金(61331008,61521092) 中国科学院战略性先导科技专项(XDA06010401) 华为A类高通量服务器项目(YBCB2011030)
【分类号】：TN791;TP368.5
【正文快照】： 通信地址:100190北京市海淀区科学院南路6号中国科学院计算技术研究所Address:Institute of Computing Technology,Chinese Academy of Sciences,6Kexueyuan Rd South,Haidian District,Beijing 100190,P.R.China1引言随着服务器计算能力的不断提升以及网络设备开放化需求的不

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本文编号：597394