וִידֵאוֹ: FPGAs in the cloud? (אוֹקְטוֹבֶּר 2024)
אחד הטרנדים המעניינים ביותר שראיתי בתחום מחשוב השרתים הוא התרחקות ממעבדים רגילים ולקראת עיבוד רב יותר על שבבי גרפיקה (GPU) ומעבדים הניתנים להגדרה מחדש הידועים כמערכי שער לתכנות שדה (FPGA). תופעה זו מכונה לעתים קרובות מחשוב הטרוגני.
הרעיון כאן אינו חדש - מחשבי GPU ומאיצים אחרים נפוצים יותר ויותר במחשוב ביצועים גבוהים (HPC) או מחשבי-על מזה שנים. אך לאחרונה שמענו יותר על האופן שבו אינטל התאימה כמה חבילות שבב שרת כך שיכללו FPGA בנוסף למעבד המסורתי, ומכוונת בעיקר לספקי מחשוב ענן גדולים יותר, בעלי מחשבי ענן גדולים יותר, שיש להם אלגוריתמים ספציפיים שהם יכולים להפעיל כהוראות חומרה ב- FPGA. זה אמור להיות הרבה יותר מהיר מאשר הפעלתם כתוכנה לפי הוראות המעבד הכלליות יותר.
זה היה המניע העיקרי לתוכנית האחרונה של אינטל לרכוש את יצרנית ה- FPGA Altera. מנכ"ל אינטל, בריאן קרזניץ ', אמר כי הוא צופה כי עד 30 אחוז מעומסי העבודה בענן יש תאוצה כלשהי של FPGA עד סוף העשור. מיקרוסופט כבר משתמשת ב- FPGA של Altera בכדי להניע רבים משירותי הענן שלה כמו חיפוש Bing.
היה מכשול אחד גדול לרוב החברות המשתמשות ב- FPGA - או לצורך העניין - GPUs - במקרי מחשוב ארגוניים טיפוסיים יותר: הפיכת התוכנה לעבוד במקביל על השבבים הללו לצד ה- CPU היא פשוט קשה. (לעומסי עבודה ארגוניים ואפילו HPC, תזדקק תמיד למעבדים מסוימים; בסוגים אחרים של יישומים, כגון רשתות, חברות חומרה עשויות פשוט להשתמש ב- FPGA.) למחשוב GPU ראינו דברים כמו CUDA של Nvidia ו- Khronos. תקן OpenCL של הקבוצה, שמקל על העניינים ובוודאי שראינו הרבה אלגוריתמים של HPC ולמידה מכונה משתמשים ב- GPUs. כעת יצרני FPGA כמו אלתרה תומכים גם ב- OpenCL, אך במקרה של מחשוב ארגוני יותר, זה קשה מדי.
בזמן האחרון דיברתי עם כמה חברות המקוות להקל על זה.
Bitfusion הוא סטארט-אפ שראיתי לראשונה ב- TechCrunch Disrupt; הטכנולוגיה שלה מיועדת לאפשר לך להעביר יישום מהמעבד ל- GPU או FPGA מבלי לשכתב אותו עבור כל פלטפורמה. כפי שהסביר המנכ"ל סובבו ראמה, החבילה עובדת כעת על ידי חיפוש אחר ספריות קוד פתוח נפוצות המשמשות מפתחי תוכנה ומחליפות את הפונקציות שבתוכן בפונקציות שיכולות לנצל את ה- GPU או FPGA. כפי שהסביר, חברות גדולות אולי יוכלו לשכתב את הקוד שלהן, אך חברות ביניים בשוק לא יכולות לעשות זאת. היישומים כוללים מחשוב מדעי, יישומים פיננסיים כמו ניתוח סיכונים ומסחר בתדירות גבוהה וניתוח נתונים כמו עבודה עם נתוני חיישן נפט וגז.
בסופו של דבר, הוא אמר שזה יכול לעבוד עם כל שפה שמתקשרת לספריות כאלה. הוא ציין כי החלפת הספריות אולי לא יעילה ממש כמו כתיבת קוד מותאם אישית עבור FPGA או GPU, אבל זה הרבה יותר קל.
Bitfusion מתכננת להציע את מוצריה בשלושה דגמים שונים - כתוכנה טהורה לחברות שכבר יש להן מאיצים משלהן; הותקן מראש במכשירים; או ליישומים הפרוסים בענן, באמצעות שותפות עם Rackspace. בתחילה זה ישתמש ב- FPGAs של אלטה, אם כי החברה טוענת שהיא יכולה לעבוד גם עם מעבדים אחרים. רמה אומר כי לקוחות ראשוניים משתמשים בזה כעת, כאשר הזמינות הציבורית מתוכננת במהלך החודשיים הקרובים.
SRC נוקטת בגישה שונה במקצת. היא יוצרת "שרתים הניתנים להגדרה מחדש" עבור סוכנויות ממשלתיות מאז 1999, וכעת היא מייצרת פיתרון שמכוון למרכזי נתונים גדולים יותר ולפעולות רשת. קוראים לשרת Saturn 1, מדובר במחסנית המתחברת למארז Moonshot של HP, ו- SRC טוענת שהיא יכולה לספק ביצועי מחשב המהירים בדרך כלל פי מאה מזו של עיצובים מיקרו-מעבדים מסורתיים. (החברה מוכרת גם מערכות גדולות יותר המותקנות במתלים וגודל מלא, בדרך כלל ללקוחות הגדולים שלה.)
מה שעושה את זה שונה הוא מהדר מיוחד המכונה Carte, אשר ממיר את הקוד לעיצוב סיליקון שיכול לפעול על ארכיטקטורת FPGA, על פי המנכ"ל ג'ון הופנטל. הוא אמר לי ש- SRC בילתה שנים ביצירת המהדר, בתחילה עבור לקוחות עסקיים, מאז שהוקמה החברה על ידי חלוץ מחשבי העל סימור קריי וג'ים גוזי בשנות ה -90. הבדל אחד בגישה של SRC, הוא אמר, הוא ש- Carte אינו מיועד למערכות גנריות, אלא קשור במיוחד לארכיטקטורה של SRC, מה שמקנה לו ביצועים ועקביות יותר. שבתאי 1 משתמש בשני FPGA של אלטה - אחד שמריץ קוד משתמש; השני שמאפשר למערכת לפעול במהירות, יחד עם מעבד אינטל אחד. נכון לעכשיו, הוסיף, החברה נמצאת בדור ה -12 של המעבדים הניתנים להגדרה מחדש.
זהו פיתרון יקר יותר, המכוון בעיקר למרכזי מחשוב גדולים למדי, אך הוא עדיין נגיש יותר מגישות קודמות.
הרעיון להשתמש ב- FPGA או במעבדים הניתנים להגדרה מחדש למשימות רגילות יותר אינו חדש. עם זאת, זה לקח זמן רב להפוך אפילו לאפשרות עבור לקוחות מסורתיים יותר מחוץ למעצבי חומרה או ליישומים צבאיים. גישות חדשות אלה עשויות להניח מראש כי תחילת השימוש בטכנולוגיה זו נפוצה יותר - אך רק אם שיפורי המחיר / ביצועים באמת תואמים את טענות הספק והטכנולוגיה הופכת להיות קלה יותר לשימוש. הגישות החדשות הן צעד בכיוון זה.
