一种面向FPGA异构计算的高效能KV加速器

• 作者: 付斌章 兰亚柱 孙征征
• 来源期刊: 计算机工程与科学
• 学科: 工学
• 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
• 年，卷（期）: 2016,（8）
• 所属期刊栏目: 高性能计算
• 页码范围: 1574-1580
• 页数: 7页
• 分类号: TP303
• 字数: 5451字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.1007-130X.2016.08.010

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25.56 ns.相比软件的方法,吞吐量提高780倍,延迟降低240倍.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	付斌章	中国科学院计算技术研究所	7	165	4.0	7.0
2	兰亚柱	中国科学院计算技术研究所	5	8	1.0	2.0
3	孙征征	中国科学院计算技术研究所	2	1	1.0	1.0