ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ


Prof. Ece Güran Schmidt / TUBITAK

ACCLOUD (ACcelerated CLOUD): A Novel, FPGA Accelerated Cloud Architecture

Baş Araştırmacı: Prof. Ece Güran Schmidt

Proje Yöneticileri: Prof. Ece Güran Schmidt (ODTÜ), Yük. Müh. Alper Yazar (ASELSAN)

Proje Tipi: TÜBİTAK/ARDEB 1003 – Öncelikli Alanlar Ar-Ge Projeleri Destekleme Programı

Proje Süresi: 36 Ay

Proje Başlangıcı: April 2018

Proje Bütçesi: 1.117.059,00 TL

Funded Personnel: 1 doktora öğrencisi (tam zamanlı, 36 ay), 2 yüksek lisans öğrencisi (tam zamanlı, 18 ay)

 

Günümüzde veri merkezlerinin çoğu CPU, hafıza, depolama, ağ bant genişliği gibi kaynakları ölçeklendirilebilir ve esnek şekilde sunabilmek için sanal sunuculardan oluşan bulut tabanlı hizmetler sunmaktadır. Bir bulut veri merkezi kaynakları kullanıcılara IaaS, PaaS ve SaaS hizmetleri şeklinde sunabilir.

 

Altyapıda bulunan fiziksel donanım kaynakları ile sunulan sanal kaynakların arasındaki ilişkinin düzgün kurulması gerekmektedir. Bulut kaynaklarının heterojenliği, gelecek iş yükünün doğası gereği tahmin edilemez olması ve bulut kullanıcılarının beklentilerinin farklılıkları düşünüldüğü zaman bu zor bir problemdir. Nihai olarak istenen, kullanıcının ihtiyacına en uygun kaynağı seçip kullandırmaktır.

 

Bir yandan da FPGA'lerin donanım hızlandırıcı olarak kullanılması problemlerin özelliği ve boyutuna bağlı olarak sağladıkları daha iyi performans ve daha az güç tüketiminden dolayı gittikçe yaygınlaşmaktadır. En güncel çalışmalarda FPGA gibi donanım kaynaklarının bulut tabanlı veri merkezlerinde kullanımı incelenmektedir. Sanallaştırma ve dinamik kaynak ataması özellikler kullanılarak donanım kaynakları kusursuz bir şekilde bulut temelli veri merkezlerine entegre edilmelidir.

 

Bu projede bulut tabanlı veri merkezleri için ACCLOUD (ACcelerated CLOUD) adını verdiğimiz yenilikçi bir mimari önerilmektedir. Önerilen mimari ile FPGA kaynakları kullanıcılara Iaas, PaaS ve SaaS seviyelerinde sunulabilecektir. Bu mimaride var olan bulut sunucuları FPGA ile güçlendirilecek ya da FPGA kaynakları tek başlarına çalışacaktır. FPGA kaynakları yeniden yapılandırılabilir bölgeler tanımlanarak sanallaştırılacaktır. OpenStack yazılımı ve bileşenleri var olan sanal kaynaklar ile beraber sanal FPGA kaynaklarının yönetimi için kullanılacaktır. ACCLOUD'un birinci büyük katkısı diğer çalışmalardan farklı olarak donanım kaynaklarını IaaS, PaaS ve SaaS olarak sunmasıdır.


İkinci büyük katkı ise tamamen yenilikçi bir yaklaşım ile tasarlanacak olan ACCLOUD-MAN isimli kaynak yönetim yaklaşımının var olan CPU, hafıza, ağ genişliği ve disk kaynakları gibi kaynakların yanına FPGA bölgeleri gibi yeni tip kaynakları ekleyecek ve tüm kaynakları ve IaaS, PaaS ve SaaS seviyesindeki istekleri değerlendirerek yönetecek olmasıdır. Bu sayede ACCLOUD-MAN, kaynakları global optimum noktaya yakın bir yerde kullandıracak ve SaaS isteklerinde gerekirse donanım kaynaklarını da kullandırarak performans artışı sağlayacaktır.

 

Projenin üçüncü büyük katkısı ise ACCLOUD ve ACCLOUD-MAN tasarımının gerçek donanımlar üzerinde gerçeklenmesi, donanım ve simülasyon ortamında detaylı bir şekilde test edilmesi olacaktır.


Proje alanlarında yetkin kişilerin yer aldığı takımların çalıştığı, ODTÜ tarafından yürütülen bir ana ve ASELSAN tarafından yürütülen bir alt projeden oluşmaktadır. ODTÜ proje takımı bilgisayar ağları için yüksek hızlı donanım mimarisi tasarımlarının araştırılması ve geliştirilmesi konusunda, ASELSAN proje takımı ise FPGA tabanlı karmaşık mimarilerinin gerçeklenmesi konusunda tecrübelidir.