本文關(guān)鍵詞：一種面向FPGA異構(gòu)計算的高效能KV加速器

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【摘要】：網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化等新興應用的蓬勃發(fā)展對Key-Value查詢的能效提出了更高要求。傳統(tǒng)的解決方法要么采用基于軟件Hash表,要么采用專用的三態(tài)內(nèi)容可尋址存儲器(TCAM)芯片進行加速。其中,軟件方法實現(xiàn)成本低,但是在數(shù)據(jù)沖突較高時會導致查表性能急速下降;硬件TCAM方法具有優(yōu)良的時間特性,但其價格昂貴、耗能巨大。目前,隨著基于現(xiàn)場可編程門陣列FPGA的異構(gòu)計算技術(shù)的高速發(fā)展,利用系統(tǒng)已經(jīng)提供的FPGA資源對基于軟件實現(xiàn)的Hash表結(jié)構(gòu)進行加速成為一種性價比更佳的解決方案。探討如何利用FPGA上的RAM資源來實現(xiàn)一種具有高擴展性和高能效比的TCAM邏輯。與傳統(tǒng)的TCAM結(jié)構(gòu)不同,提出的架構(gòu)支持查表范圍的動態(tài)縮放,從而可以有效減少查表功耗。為了驗證方案的有效性,利用Virtex-7系列FPGA對本文方案進行實現(xiàn)和評估,并與軟件查表的性能進行詳細比較。實驗表明,本文方案吞吐量可達到234 Mpps,查表延遲為25.56ns。相比軟件的方法,吞吐量提高780倍,延遲降低240倍。
【作者單位】： 中國科學院計算技術(shù)研究所;
【關(guān)鍵詞】： 網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化 Key-Value查詢 三態(tài)內(nèi)容可尋址存儲器 現(xiàn)場可編程門陣列
【基金】：國家自然科學基金(61331008,61521092) 中國科學院戰(zhàn)略性先導科技專項(XDA06010401) 華為A類高通量服務器項目(YBCB2011030)
【分類號】：TN791;TP368.5
【正文快照】： 通信地址:100190北京市海淀區(qū)科學院南路6號中國科學院計算技術(shù)研究所Address:Institute of Computing Technology,Chinese Academy of Sciences,6Kexueyuan Rd South,Haidian District,Beijing 100190,P.R.China1引言隨著服務器計算能力的不斷提升以及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備開放化需求的不

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