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重磅:国内首款FPGA云服务器诞生

www.mobanhu.com / 2017-10-08 22:55:37

1月20日,腾讯云宣布,推出国内首款高性能异构计算基础设施——FPGA云服务器,以云服务方式将大型公司才能长期支付使用的FPGA推广到更多企业。


腾讯云官网现已开放FPGA使用申请


通过FPGA云服务器,企业可以进行FPGA硬件编程,可将性能提升至通用CPU服务器的30倍以上,而只需支付相当于通用CPU约40%的费用。此举让腾讯云成为国内首家在云端开放FPGA计算服务的云服务商。

    

与已经深入人心的高性能计算的代表GPU相比,FPGA具有硬件可编程、低功耗、低延时的特性,代表了高性能计算的未来发展趋势。企业可以在火热的深度学习领域,将FPGA用于深度学习的检测阶段,与主要用于训练阶段的GPU互为补充。不仅如此,FPGA还可应用于金融分析、图像视频处理、基因组学等需要高性能计算的领域,是这类对效率要求高的行业应用的最佳选择。 


例如金融行业实时处理交易数据,使用通用CPU处理延时大、成本高,而使用FPGA可以很好的解决上述问题,FPGA在搜索领域也因为低延时被互联网搜索公司深度应用。FPGA之所以比CPU甚至GPU能效高,本质上是无指令、无需共享内存的体系结构带来的福利。


腾讯云副总裁王慧星认为,FPGA从底层开始变革人工智能的设计逻辑,加速企业业务在云端的处理能力,推动全行业在人工智能领域的创新步伐。他进一步指出,FPGA已经在QQ、微信等腾讯海量业务中长期使用,具备深厚的技术积累和复杂的场景实践,希望这项的技术开放大大降低企业的使用门槛,让大中小型企业都搭上人工智能这班列车。  

 

FPGA的应用场景:深度学习、图片处理等领域优势明显


FPGA诞生至今已有30余年,此前主要应用于大型互联网和科技公司,腾讯等互联网大型企业均在数据中心批量部署了FPGA,为自身的深度学习等应用提供硬件加速平台。


与传统的计算架构相比,FPGA能够更好地支撑深度学习等大规模并行计算需求。通过与通用CPU横向测试对比表明,FPGA在深度学习、图片压缩和分类检测等应用场景中,在成本、性能上具有明显优势。


FPGA在腾讯的深度学习领域被广泛应用,深度学习在图片分类识别、语音识别、个性化内容推荐算法等领域广泛应用。其中,微信、QQ为了增强社交通讯等业务的违规图片检测的处理能力,降低图片检测成本,通过FPGA对深度学习模型的CNN算法进行加速后,FPGA处理性能是通用CPU的4倍,单位成本是通用CPU的1/3。 


FPGA在图片处理的优势也很明显,用户每天通过微信和QQ等社交平台上传了海量的图片,如果采用WEBP图片压缩格式替代标准的JPEG格式,图片大小可减少三分之一,同时给用户带来更好的图片下载体验。而通过FPGA对大小为853x640的图片转码进行加速测试得出,FPGA的处理延时比通用CPU降低20倍,处理性能是通用CPU的6倍,而FPGA单位成本仅为通用CPU的1/3。 


另一项测试表明,FPGA在DNN计算加速上有较明显的优势。国内外的搜索引擎公司普遍使用DNN算法用于广告搜索,腾讯使用FPGA对DNN计算进行加速测试得出,在使用50%的FPGA资源的情况下,将4000个样本的DNN计算时延减小为1.2毫秒,吞吐率达到6000集合/s(4000个样本为1个集合),不仅达到了系统对低延时的要求,而且极大地提高系统的吞吐能力:处理延时降低100倍,处理吞吐率提高5倍,而成本是通用CPU服务器的1/5。


FPGA的部署革命:从数月到数分钟 


过去,中小企业部署FPGA面临诸多问题:FPGA硬件成本高、灵活性差、一次性采购投入大,需要高昂的费用和巨大精力进行FPGA的定制和采购,并需配备相应的硬件工程师和软件工程师。


同时企业接下来还会面临FPGA芯片更新换代带来的资源闲置流转问题。虽然FPGA知识产权(FPGA IP,FPGA Intellectual Property)提供了业务所需的硬件加速功能,但研发周期长,研发投入和风险高,令诸多企业望而却步。


腾讯云带来的革命性进展是:将FPGA部署时间从数月缩短到数分钟,企业可按需付费使用FPGA,极大降低FPGA的使用成本,实现高性能FPGA硬件加速处理。同时腾讯云率先在国内提供第三方FPGA知识产权市场,通过腾讯云服务市场,FPGA开发者和使用者可以更高效地交易。


长期以来,FPGA行业内的提供者和使用者一直缺乏交易平台和信用保证,导致交易环节冗长,很难达成交易。腾讯云服务市场搭建一个简单可靠的FPGA知识产权交易市场。对于FPGA使用者而言,可以在腾讯云服务市场购买已开发并验证好的FPGA知识产权功能,可节约长达数月的FPGA研发周期,同时采用按需使用的付费模式,能最大化地节省硬件投入成本。


而FPGA开发者可以通过使用腾讯云FPGA的开发框架,显著提升研发效率,更专注于核心功能开发,将图像处理功能、深度学习功能等已有的成熟FPGA知识产权通过简单封装适配,集成并投放到腾讯云服务市场,开放给FPGA使用者使用,分摊FPGA知识产权的研发成本。


王慧星认为,对于云计算行业而言,在云端提供FPGA是云计算IaaS层面革命性的推进,从底层开始加速云计算在各个场景中的应用,云计算将从纯粹的资源服务迈向人工智能云服务时代。


产品优势


腾讯云FPGA解决方案:

弹性扩展灵活配置


您只需几分钟时间即可轻松获取一个或若干个FPGA实例,方便业务扩展;

借助 FPGA 云服务器,您只需在管理控制台中单击几下,即可在腾讯云上部署自定义 FPGA,开发者无需关注 FPGA 基础设施。

传统FPGA解决方案


机器硬件固定配置,难以满足变化的需求;

芯片购买、硬件设计及大规模部署都需要大量时间和成本。

性能

腾讯云FPGA解决方案:

硬件加速降低延迟


FPGA 云服务器通过专用的  PCI Express (PCIe) 结构连接到您的 FPGA 实例,透传  FPGA 性能,极致发挥 FPGA 性能;

与仅使用 CPU 的服务器相比,您可以使用  FPGA 硬件加降低应用程序的处理延时,提高处理能力。

传统FPGA解决方案


用户手工容灾,依赖于硬件健壮性;

数据物理单点,数据安全不可控。

易用

腾讯云FPGA解决方案:

即买即用快速部署


与云服务器 CVM、负载均衡 CLB、对象存储 COS 等多种云产品无缝接入,内网流量免费;

采用与云服务器 CVM 一致的管理方式,提供  FPGA 硬件开发环境,降低学习成本,简单易用。

传统FPGA解决方案


购买装机管理,自行实现硬件扩展、驱动安装。

平台

腾讯云FPGA解决方案:

统一服务市场IP 交易安全可靠


腾讯云提供统一的 FPGA 服务市场,知识产权开发者可以通过腾讯云服务市场为其他客户无偿或有偿地提供用于开发设计的 FPGA 应用程序;应用程序开发者可通过服务市场免费或付费地使用  FPGA 服务。

腾讯及其合作伙伴拥有大量  FPGA 知识产权  (IP),可帮助您加速产品上市进程;同时您也可以通过腾讯云市场,为其他客户提供您设计的 IP,知识产权交易安全可靠。

传统FPGA解决方案


FPGA 硬件编程设计门槛高,FPGA 开发者缺少  FPGA 相关知识产权;

FPGA 行业内的知识产权提供者和使用者缺乏交易平台和信用机制保证;

交易环节冗长,价格不透明,很难达成交易;获取  IP 后还需经过测试与验证,影响产品上市进程。

安全

腾讯云FPGA解决方案:

立体防护专业支持


不同用户、账户、实例间全面资源隔离,保证 FPGA 访问的独立与安全性,数据安全有保障;

您可以使用完善的安全组和网络 ACL 设置控制进出实例和子网的网络入出站流量并进行安全过滤;

与云安全无缝对接,享有与云服务器同等的云安全基础防护和高防服务。

传统FPGA解决方案


无任何用户权限控制,不同用户共享资源,数据不隔离;

需额外购买安全防护服务。

节约

腾讯云FPGA解决方案:

节约成本按需购买


提供包月购买方式,您可按需购买,无需投入大量资金购置物理服务器;

FPGA 部署开发时间从数年或数月缩减到数天;

 低服务器运维成本,您无需预先采购  FPGA 或采购硬件资源来运行  FPGA,即可为您的工作负载部署硬件加速;

避免本地数据中心开发 FPGA 无差别的繁重工作,助您有效降低基础设施建设人力和成本投入。

传统FPGA解决方案


高服务器投资运营成本,FPGA 硬件交易价格不透明;

设计并大规模生产需要解决供应链、制造工艺、可靠性测试等多个环节,需耗费数月甚至数年;

为保障服务稳定需高额的运维IT成本。


应用场景


深度学习模型


腾讯云 FPGA 实例尤其适用于对时间和效率要求比较高的高性能计算 (HPC) 应用程序。


随着移动互联网的发展,基于用户社交平台,用户正在创造庞大的图片集合且增长速度很快。为了增强图片分类检测的处理能力,降低图片检测成本,我们使用 FPGA 云服务器对深度学习模型中 CNN 算法的 Alexnet 模型进行加速计算。


实验表明,采用 Alexnet 模型对图像进行分类检测对比测试,在性能上,FPGA 云服务器处理性能是 CPU 云服务器的5倍。


实时图像压缩


常用的图片格式有 JPEG 格式、WEBP 格式等, WEBP 图片格式比 JPEG 图片格式存储空间小 30% 。为节省存储空间,降低传输流量,提升用户的图片下载体验,通常采用 WEBP 格式进行存储及传输分发。但 WEBP 压缩计算复杂度是 JPEG 压缩的10倍以上,采用 CPU 进行 WEBP 转码成本很高。为了增强图片转码能力,可使用 FPGA 云服务器进行加速,且不会影响视图片质量。F1 实例是满足这些应用程序要求的理想解决方案。


对JPEG 格式图片转成 WEBP 格式图片进行测试对比,测试图片大小为 853x640,FPGA 云服务器处理延时相比 CPU 服务器降低20倍,FPGA 云服务器处理性能是 CPU 服务器的6倍。


了解腾讯云FPGA 云服务器的更多信息点击“阅读原文


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