前言

阿里云虛擬化團(tuán)隊(duì)異構(gòu)計(jì)算和高性能計(jì)算團(tuán)隊(duì)一直致力于將計(jì)算資源"平民化";平民化這個(gè)詞我第一次是從高性能計(jì)算團(tuán)隊(duì)何萬(wàn)青老師那邊聽(tīng)到的，他們?cè)谧龅腅-HPC就是要讓所有云上用戶都能夠瞬間擁有一個(gè)小型的超算集群，使得使用超算不再僅僅是一些超算中心和高校的特權(quán);我們異構(gòu)計(jì)算團(tuán)隊(duì)則致力于將目前最快,最新的計(jì)算設(shè)備在云上提供給用戶，之前的產(chǎn)品為GPU云服務(wù)器EGS;大概半年前我們正式推出了FPGA云服務(wù)器FaaS;經(jīng)過(guò)內(nèi)測(cè)，公測(cè)，現(xiàn)在終于正式上線，用戶只需要開(kāi)通白名單就可以和使用ECS虛擬機(jī)一樣使用FPGA資源了!

FaaS介紹

FaaS，全名FPGA as a Service，是一種在云上使用FPGA的方式;我們現(xiàn)在支持兩種不同的實(shí)例，分別為:

F2從入門到放棄

準(zhǔn)備

新建子帳號(hào)(可選)

建議用戶新建一個(gè)子帳號(hào)，并使用子帳號(hào)來(lái)操作阿里云資源，通過(guò)授權(quán)子帳號(hào)必要的權(quán)限，來(lái)保證安全!

1. 登陸阿里云RAM控制臺(tái)

2. 在左側(cè)邊欄位置選擇[用戶管理] -> [新建用戶]

3. 在彈出的創(chuàng)建用戶的表單中填寫:用戶名，顯示名，郵箱，電話等信息，**選中為該用戶自動(dòng)生成AccessKey**，點(diǎn)擊確定

4. 在彈出的窗口中保存用戶的AK/AS，這里請(qǐng)一定要記住AK/AS，后續(xù)操作都會(huì)需要用到這個(gè)信息!

5. 至此，RAM子帳號(hào)已經(jīng)創(chuàng)建好，接下來(lái)需要給該子帳號(hào)授權(quán)!

6. 在RAM控制臺(tái)里，選中左側(cè)的[用戶管理]標(biāo)簽，可以看到剛剛新建的RAM子帳號(hào)，點(diǎn)擊[授權(quán)]按鈕，進(jìn)行子帳號(hào)授權(quán)

7. 至少給該子帳號(hào)授予如下權(quán)限:AliyunOSSFullAccess, AliyunECSFullAccess, AliyunRAMFullAccess & AliyunSTSAssumeRoleAccess;選中后點(diǎn)擊確定即可

開(kāi)通OSS，并創(chuàng)建一個(gè)專用的bucket

FaaS的鏡像相關(guān)操作依賴于阿里云OSS存儲(chǔ)，因此用戶必須開(kāi)通OSS服務(wù);同時(shí)我們建議用戶新建一個(gè)專有的bucket，用來(lái)存儲(chǔ)您自己的FPGA鏡像中間結(jié)果

開(kāi)通OSS(如果已經(jīng)開(kāi)通請(qǐng)忽略這一步)

1. 登陸OSS售賣頁(yè)面，點(diǎn)擊立即開(kāi)通

在華東1區(qū)新建一個(gè)bucket

建議用戶新建一個(gè)bucket，專門用于FaaS服務(wù)，因此這個(gè)bucket會(huì)對(duì)aliyun官方管理帳號(hào)開(kāi)通讀寫權(quán)限，因此不建議用戶存儲(chǔ)和FaaS不相關(guān)內(nèi)容;**請(qǐng)記住這個(gè)bucket名字，在后續(xù)操作中會(huì)經(jīng)常用到**

1. 登陸OSS管理控制臺(tái)

2. 點(diǎn)擊左上方的"+"號(hào)，新建一個(gè)bucket

3. 在右側(cè)彈出的對(duì)話框中給這個(gè)bucket起一個(gè)名字，選擇區(qū)域?yàn)?*華東1**，點(diǎn)擊確定

4. 可以在左側(cè)看到剛剛創(chuàng)建的bucket

購(gòu)買

To 預(yù)算比較緊張，購(gòu)買按量付費(fèi)的用戶: 考慮到F2實(shí)例價(jià)格比普通ECS價(jià)格高一些，因此建議用戶在調(diào)試，編譯階段采用普通ECS;建議使用阿里云計(jì)算型實(shí)例，4核以上;在完成調(diào)試和編譯后，真正需要下載到FPGA里運(yùn)行時(shí)，再購(gòu)買F2實(shí)例;

1. 目前購(gòu)買F2實(shí)例仍然需要開(kāi)白名單，請(qǐng)用戶提工單(或者聯(lián)系阿里云BD)提供自己的阿里云帳號(hào)

2. 開(kāi)通白名單后，在阿里云官網(wǎng)購(gòu)買頁(yè)面直接購(gòu)買，請(qǐng)選擇華東1，可用區(qū)B，VPC網(wǎng)絡(luò);F2目前支持**按量付費(fèi)**和**包年包月**兩種售賣方式;實(shí)例規(guī)格請(qǐng)選擇**異構(gòu)計(jì)算**，**FPGA計(jì)算型**

3. Xilinx的開(kāi)發(fā)環(huán)境，我們準(zhǔn)備了一個(gè)鏡像，用戶直接使用該鏡像創(chuàng)建實(shí)例即可;該鏡像后期會(huì)在鏡像市場(chǎng)免費(fèi)提供給用戶，目前還只能通過(guò)共享鏡像的方式提供，因此用戶在選擇鏡像時(shí)，請(qǐng)選擇**共享鏡像**;如果在共享鏡像里看不到鏡像，需要提工單(或者聯(lián)系阿里云BD)

F2 實(shí)例OpenCL開(kāi)發(fā)最佳實(shí)踐

這里我們以使用普通計(jì)算型實(shí)例做編譯和仿真，以F2實(shí)例作為最終運(yùn)行為例;當(dāng)然，編譯和仿真也完全可以在F2實(shí)例上完成，這樣更簡(jiǎn)單

編譯，仿真

對(duì)于按量用戶，建議使用更加便宜的普通ECS實(shí)例(建議使用計(jì)算型4核以上實(shí)例)進(jìn)行編譯和仿真，因?yàn)檫@時(shí)候不需要真正使用到FPGA;購(gòu)買普通ECS實(shí)例和購(gòu)買F2實(shí)例類似，只是在選擇實(shí)例規(guī)格時(shí)，選擇型號(hào)不同，但是**依然要使用我們共享的鏡像**

1. 首先配置SDx環(huán)境 source /opt/Xilinx/SDx/2017.2/settings64.sh

2. 運(yùn)行SDx自帶demo:

cd /opt/Xilinx/SDx/2017.2/examples/vadd

查看在當(dāng)前目錄下sdaccel.mk里面的platform(第60行)是否為

XDEVICE=xilinx_kcu1500_4ddr-xpr_4_0

改common.mk文件

vim ../common/common.mk

把第61行

CLCC_OPT += $(CLCC_OPT_LEVEL) ${DEVICE_REPO_OPT} --platform ${XDEVICE} -o ${XCLBIN} ${KERNEL_DEFS} ${KERNEL_INCS}

改成

CLCC_OPT += $(CLCC_OPT_LEVEL) ${DEVICE_REPO_OPT} --platform ${XDEVICE} -o ${XCLBIN} ${KERNEL_DEFS} ${KERNEL_INCS} --xp param:compiler.acceleratorBinaryContent=dcp

軟件仿真

make -f sdaccel.mk run_cpu_em

看結(jié)果是否PASSED

直接運(yùn)行

export XCL_EMULATION_MODE=true #一定要設(shè)置這個(gè)環(huán)境變量，不然會(huì)報(bào)錯(cuò)，找不到設(shè)備

./vadd bin_vadd_cpu_emu.xclbin

#如果報(bào)如下錯(cuò)：Error: Unable to find Target Device xilinx_kcu1500_4ddr-xpr_4_0;請(qǐng)檢查XCL_EMULATION_MODE是否為true，如果沒(méi)有，請(qǐng)?jiān)O(shè)置：export XCL_EMULATION_MODE=true

硬件仿真

make -f sdaccel.mk cleanall

make -f sdaccel.mk run_hw_em

看仿真結(jié)果是否PASSED

直接運(yùn)行

export XCL_EMULATION_MODE=true #一定要設(shè)置這個(gè)環(huán)境變量，不然會(huì)報(bào)錯(cuò)，找不到設(shè)備

./vadd bin_vadd_cpu_emu.xclbin

#如果報(bào)如下錯(cuò)：Error: Unable to find Target Device xilinx_kcu1500_4ddr-xpr_4_0;請(qǐng)檢查XCL_EMULATION_MODE是否為true，如果沒(méi)有，請(qǐng)?jiān)O(shè)置：export XCL_EMULATION_MODE=true

編譯

make -f sdaccel.mk cleanall

make -f sdaccel.mk xbin_hw

//其他一些操作

/*

make -f sdaccel.mk xbin_hw #生成最終的二進(jìn)制文件，時(shí)間比較長(zhǎng)，差不多4個(gè)小時(shí)才能完成

make -f ./sdaccel.mk help #查看幫助文檔

#Compile and run CPU emulation using default xilinx:adm-pcie-7v3:1ddr:3.0 DSA

make -f sdaccel.mk run_cpu_em //即：軟件仿真

#Compile and run hardware emulation using default xilinx:adm-pcie-7v3:1ddr:3.0 DSA

make -f sdaccel.mk run_hw_em //硬件仿真

#Compile host executable only

make -f sdaccel.mk host //只編譯host代碼

#Compile XCLBIN file for system run only

make -f sdaccel.mk xbin_hw //這個(gè)最重要，編譯生成可以下載到FPGA內(nèi)的二進(jìn)制文件

#Clean working diretory

#make -f sdaccel.mk clean

#Super clean working directory

#make -f sdaccel.mk cleanall

*/

ps:此處編譯的時(shí)間會(huì)比較久，建議通過(guò)screen或者nohub等方式，防止ssh timeout退出。

3. 配置安全燒寫環(huán)境

source /root/xbinst_oem/F2_env_setup.sh

faascmd config --id= --key= #id/key為阿里云accessID/accessKey，上述新建子帳號(hào)曾經(jīng)保存過(guò)

faascmd auth --bucket= #新建的OSS bucket 名字

4. 編譯成功后打包結(jié)

#如果/root/xbinst_oem/目錄里沒(méi)有sdaccel_package.sh，先下載：wget http://fpga-tools.oss-cn-shanghai.aliyuncs.com/sdaccel_package.sh

/root/xbinst_oem/sdaccel_package.sh -xclbin=/opt/Xilinx/SDx/2017.2/examples/vadd/bin_vadd_cpu_emu.xclbin

5. 上傳壓縮包到自己的OSS指定的bucket

faascmd upload_object --object=<在bucket中名字，建議和file一致> --file=<打包生成的結(jié)果，一個(gè)tar包>

6. 新建一個(gè)可以在F2上運(yùn)行的FPGA image

faascmd create_image --object=<在bucket中名字，建議和file一致> --fpgatype=xilinx --name=hereIsFPGAImageName --tags=hereIsFPGAImageTag --encrypted=false --shell=V1.0

7. 查看fpga image是否已經(jīng)可以下載

我們看到狀態(tài)已經(jīng)是success，可以下載了。記下FPGAIamgeUUID，一會(huì)下載的時(shí)候需要用

下載

如何編譯和仿真是在另外一臺(tái)ECS上完成的，這里首先要購(gòu)買一臺(tái)F2實(shí)例;具體的購(gòu)買過(guò)程參考**購(gòu)買**章節(jié)

1. 首先配置安全燒寫環(huán)境(如果之前已經(jīng)設(shè)置過(guò)，跳過(guò))

source /root/xbinst_oem/F2_env_setup.sh

faascmd config --id= --key= #id/key為阿里云accessID/accessKey，上述新建子帳號(hào)曾經(jīng)保存過(guò)

faascmd auth --bucket= #新建的OSS bucket 名字

2. 獲取fpgauuid

faascmd list_instances --instanceId=hereIsYourInstanceId

vm instance Id:可以在阿里云控制臺(tái)找到

3. 下載fpga image

faascmd download_image --instanceId=hereIsYourInstanceId --fpgauuid=hereIsFpgaUUID --fpgatype=xilinx --imageuuid=hereIsImageUUID --imagetype=afu --shell=V1.0

4. 查看是否下載成功

faascmd fpga_status --fpgauuid=hereIsFpgaUUID --instanceId=hereIsYourInstanceId

板卡上的FpgaImageUUID已經(jīng)跟需要下載的image一致，并且TaskStatus已經(jīng)valid，說(shuō)明下載已經(jīng)成功。

5.跑host程序

make -f sdaccel.mk host

unset XILINX_SDX

./vadd bin_vadd_hw.xclbin