[发明专利]一种支持虚拟机内更新FPGA功能的系统，方法，设备及存储介质

说明书

本发明提供一种支持虚拟机内更新FPGA功能的系统，方法，设备及存储介质，本发明连接状态控制模块控制FPGA设备与虚拟机之间通信连接的通断；烧写模块读取命令寄存器的烧写FPGA命令，判断FPGA设备与虚拟机是否断开通信连接，如果断开通信连接，则执行烧写进程；状态写入模块获取烧写进程信息，并将烧写进程信息写入状态寄存器。这样系统把命令以及状态信息传递和数据传输集于一体，提升的数据传输效率。把虚拟机的储存空间设定为共享储存器。主机端在执行全芯片烧写FPGA之前，先移除虚拟机中的设备，防止系统报错，影响系统使用。

技术领域

本发明涉及云计算技术领域，尤其涉及一种支持虚拟机内更新FPGA功能的系统，方法，设备及存储介质。

背景技术

云计算是一种简单高效、安全可靠、处理能力可弹性伸缩的计算服务。用户无需购买硬件，只须把需求(处理器和主存容量、以及设备类型和个数等)，反馈给云服务供应商CSP(Cloud Service Provider)。CSP则基于用户的需求创建相应的虚拟机，用户的所有操作都可在虚拟机中进行，以实现快速部署和安全隔离。

对于一些人工智能、大数据处理等计算能力需求较高的应用场景，用户会要求机器配备FPGA或GPU等异构计算设备，以获得更强的计算能力。其中FPGA凭借其低能耗、可编程、高性价比等特性，已逐渐被CSP关注并安装到云服务器中。通常上述应用场景对延迟比较敏感，外加FPGA虚拟化技术尚不成熟，目前CSP向客户提供FPGA计算服务的形式是把FPGA设备透传给虚拟机，在虚拟机内可直接操控设备，降低了延迟。

FPGA设备的一大特性在于其可编程性，即通过下载不同功能的工程文件使FPGA设备具备不同的功能。当前有两种方式实现功能的动态配置，1)一种是部分重配置PR(Partial Reconfiguration),此种方式要求把FPGA工程文件强制分为两部分，基础单元和功能单元。每次动态配置时仅替换功能单元。另外，为执行PR须满足当前设备已存在FPGA工程中的基础单元与即将下载工程文件中的基础单元完全一致，否则不执行PR，要求比较严格。2)另一种是全芯片烧写(Full-Chip Programming),不对FPGA工程文件做划分，由于没有限制，通常得到的FPGA工程文件具有较好的性能。但其动态配置时依赖服务器主板与板卡之间存在一条下载线。

目前，在虚拟机内通常仅能通过PR方式进行FPGA功能更新。但在某些情况下，比如不满足执行PR的条件或需要更换FPGA工程中的基础单元，则需要通过执行全芯片烧写方式实现FPGA功能更新。因此如何解决在虚拟机环境下通过全芯片烧写方式实现FPGA功能更新，是当前亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明为解决在虚拟机环境下通过全芯片烧写方式实现FPGA功能更新，提出了一种支持虚拟机内更新FPGA功能的系统，包括：FPGA设备，主机和虚拟机；

虚拟机设有命令寄存器和状态寄存器；

主机包括：连接状态控制模块，烧写模块以及状态写入模块；

连接状态控制模块用于控制FPGA设备与虚拟机之间通信连接的通断；

烧写模块用于读取命令寄存器的烧写FPGA命令，判断FPGA设备与虚拟机是否断开通信连接，如果断开通信连接，则执行烧写进程；

状态写入模块用于获取烧写进程信息，并将烧写进程信息写入状态寄存器。

进一步需要说明的是，虚拟机还设有共享储存器；

共享储存器用于储存待烧写的FPGA文件；

烧写模块还用于从共享储存器读取待烧写的FPGA文件，执行烧写进程。

进一步需要说明的是，还包括：配置模块，辨识模块，烧写可执行模块；

配置模块用于在系统中配置虚拟机信息，系统中包括至少一个虚拟机；