云计算中，FPGA是一种什么样的意义？
发布时间：2021-12-14 11:07:12 所属栏目：云计算 来源：互联网
导读：我们这个世界对于云计算和大数据的依赖越来越高。对用户来说这是一件幸事，但是对于云端的开发者来说，则意味着越来越大的压力。 这种压力来自两个方面。一个是汇聚到云端的数据量越来越大据IDC的统计，2016年全球数据存量为16ZB，预计到2020年将超过40ZB，
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我们这个世界对于云计算和大数据的依赖越来越高。对用户来说这是一件幸事，但是对于云端的开发者来说，则意味着越来越大的压力。 这种压力来自两个方面。一个是汇聚到云端的数据量越来越大——据IDC的统计，2016年全球数据存量为16ZB，预计到2020年将超过40ZB，而2025年则会激增至160ZB。另外一个，与指数级增长的数据量相伴随的，则是对这些数据计算和处理需要的高速增长，特别是随着人工智能（AI）的兴起，对云端计算资源的消费量大大增加。数据量和数据处理要求两个因素叠加，使得我们对云端算力需求的增速超出想象。 在过去相当长的一段时间，这个世界上算力提升的动力主要来自于摩尔定律，每18-24个月提升一倍的集成电路性能，奠定了当今这个互联世界的基石。而时至今日，受制于半导体工艺的极限，摩尔定律定义的速度已经减缓，由其带来的红利正在消失。因此在面对云计算越来越大的“胃口”时，在摩尔定律之外，人们需要寻找另一个能让算力加速的支点，这个支点就是新的计算架构。 FPGA的胜出 一个理想的高性能云计算加速架构，概括起来需要有以下几个特性：第一是高吞吐能力，以应对海量数据处理的需要；第二是低延时，能够对实时联网设备进行响应；第三是高性能功耗比，为更高密度的云计算创造可能；最后是灵活性，能够跟上不断演化的算法和应用的脚步。 目前可用于云计算加速的架构无非是以下几种：CPU、GPU、FPGA和AICS。如果按照上述的“任职条件”去仔细筛选，人们发现与其他几种结构相比，FPGA就是那个要找的Mr. Right！ 在性能方面：由于FPGA摆脱了冯·诺依曼结构的限制，可以针对特定应用算法定制硬件架构，具备ASIC高性能的特质，可支持更高的数据吞吐。 在延迟性方面：FPGA不但可以实现数据并行，还可以实现流水线并行，可达到微秒级的延时，这也是其与同样高算力的GPU相比最明显的一个竞争优势。 在可扩展性方面：基于FPGA的可编程性和丰富的IO管脚，其可以在数据中心里面扮演多面手，除了计算，也可支持和适应存储、网络等方面算法的演进发展要求。 在功耗方面：更先进的半导体工艺，加之优化的算法，令FPGA可在特定应用中实现比CPU、GPU更佳的性能功耗比。 在灵活性方面：这自然是FPGA与ASIC相比最引以为豪的强项，而且FPGA适于与CPU等计算架构结合形成CPU+FPGA异构计算平台，让最合适的架构去做其最擅长计算加速，以实现系统最优。 FPGA上云之路 正是由于FPGA上述的这些优势，让人们将它视为实现云计算加速的重要技术路径，FPGA的上“云”之旅也由此开启。从FPGA在云计算中的实际“战果”来看，它确实没有让人们失望！ 比如，2014年微软在一篇论文中，分享了微软Catapult项目团队通过在数据中心1632台服务器中部署FPGA，对必应（Bing）搜索引擎的文件排名运算进行硬件加速，获得了高达95%的吞吐量提升。这样的事实，也让其他云计算平台部署FPGA的信心大增。 腾讯是国内较早尝试FPGA计算加速的互联网公司，在他们的JPEG至WebP网络图片的转码尝试中，FPGA处理延时相比CPU降低20倍，处理性能则是CPU的6倍，而FPGA单位成本仅为通用CPU的1/3。由此，腾讯也成为了FPGA云计算加速最积极的拥趸之一。 近年来随着AI应用的兴起，越来越多的公司开始尝试将FPGA应用在云端深度学习算法加速中，且颇有斩获。如百度从2013年就开始尝试将FPGA应用在DNN，RNN，CNN，LSTM等深度学习模型中，目前百度已经开放了基于FPGA的深度卷积神经网络加速服务，单卡提供3Tops的定点计算能力，支持典型深度卷积网络算子，为VggNet、GoogLeNet、ResNet等提供高效加速。可见，今天AI已经成为加速FPGA在云计算中部署的重要推手。 FPGA云服务 随着FPGA在云计算中越来越受宠，一种基于FPGA的新型的云服务也应运而生，这就是FPGA云服务。它已经成为亚马逊、百度云、腾讯云、华为云等云计算头部玩家的一致选择。 FPGA云服务器就是在云计算环境中配备FPGA的计算实例，用户可以通过购买FPGA实例，快速让自己特定的应用实现FPGA硬件加速。可以说，云计算厂商在引入FPGA之初，可能是为了满足自己一个或几个特定云计算加速所需，而在广泛部署之后会发现，完全可以将FPGA计算资源“打包”起来，作为一种可以变现的云服务，销售给云计算用户。 而对于云计算用户来说，就像当初购买云服务器而无需自己运维一个复杂的IT计算系统一样，现在当需要在某个应用算法中采用FPGA进行加速时，也不需要去构架和开发自己的FPGA硬件系统，而通过购买云计算厂商的FPGA云服务即可实现！ FPGA云服务的出现不仅让云计算厂商可变现的服务组合更为丰富，往深一层去想，此举也会对未来FPGA的应用开发生态产生深刻影响，进一步降低FPGA用户的门槛，让FPGA加速服务触手可及。实际上，已经有“不差钱”的云服务厂商在沿着这个方向去发力。 综上所述，从当初在一众计算架构比拼中脱颖而出，到在实战中证明自己的实力，再到今天成为新兴云服务的核心，FPGA在云计算中的存在感越来越强，而这一切仅仅是个开始。未来你还有什么奇思妙想需要“加速”，尽可以来一试。 （编辑：温州站长网） 【声明】本站内容均来自网络，其相关言论仅代表作者个人观点，不代表本站立场。若无意侵犯到您的权利，请及时与联系站长删除相关内容! |
