一种面向FPGA异构计算的高效能KV加速器

孙征征; 兰亚柱; 付斌章

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一种面向FPGA异构计算的高效能KV加速器

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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.

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来源
《计算机工程与科学》 |2016年第8期|1574-1580|共7页
作者
孙征征; 兰亚柱; 付斌章;
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作者单位

中国科学院计算技术研究所;

北京100190;

中国科学院计算技术研究所;

北京100190;

中国科学院计算技术研究所;

北京100190;

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原文格式 PDF
正文语种 chi
中图分类总体结构、系统结构;
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;

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