有哪些典型应用场景-FPGA云服务器实例如何实现计算加速

在当今数据驱动和算力需求爆炸的时代,传统的CPU（中央处理器）在处理特定类型的高密度计算任务时，逐渐显现出性能瓶颈，为了突破这一限制，云计算领域引入了多种异构计算实例，现场可编程门阵列（FPGA）作为一种兼具高性能与高灵活性的硬件加速器，正日益成为关键业务场景的“性能倍增器”，本文将深入探讨弹性云服务器中的FPGA计算加速型实例，解析其核心特性、多样化的应用场景，并为希望掌握这一技术的开发者提供学习路径。

什么是FPGA实例？深入解析

FPGA,全称现场可编程门阵列，其本质是一块“空白”的硬件芯片，用户可以根据特定的算法或逻辑需求，通过硬件描述语言（如Verilog或VHDL）对其内部的逻辑单元和连线进行重新配置，将其打造为一块专用的硬件电路，这与CPU和GPU有着根本性的区别：

当FPGA以实例的形式部署在弹性云服务器（ECS）平台上时，用户便无需投入巨额资金购买物理硬件，也无需承担繁琐的硬件部署与维护工作，他们可以像使用普通云服务器一样，按需购买、随时释放FPGA实例，以极低的成本获取顶级的硬件加速能力。

FPGA实例的核心优势与应用场景

FPGA的独特架构赋予其在特定领域的无与伦比的优势,为了更直观地理解，我们可以通过一个表格来对比它与CPU、GPU的差异：

基于这些优势,FPGA实例在以下场景中发挥着不可替代的作用：

弹性云服务器（ECS）与FPGA的协同效应

FPGA实例并非孤立存在,它与ECS的弹性、可扩展性相结合，催生了强大的协同效应，传统的ECS应用场景涵盖了网站托管、企业应用、开发测试环境等通用计算需求，而当业务遇到上述高性能计算挑战时，便可以无缝地引入FPGA实例。

这种结合的 核心价值 在于：

开启FPGA之旅：学习资源与课程学院

对于渴望掌握FPGA加速技术的开发者而言,系统的学习至关重要，各大主流云服务商都建立了完善的 ECS学习课程学院 和技术支持体系，为开发者铺平了学习道路。

学习路径可以分为几个阶段：

通过这些体系化的资源,即使是软件背景的开发者，也能够逐步跨越硬件开发的门槛，成功将FPGA这一强大武器融入到自己的技术栈中。

相关问答FAQs

Q1：对于我的项目，应该如何在FPGA实例和GPU实例之间做出选择？

选择FPGA还是GPU，主要取决于您应用的核心需求。

Q2：使用云上的FPGA实例成本是否很高？我需要成为一名硬件专家才能使用它吗？

这两个问题恰好是云计算普及FPGA技术的关键所在。

微信的摇一摇中有一个功能，就是摇一摇TV。请问，微信摇一摇是凭什么原理知道您正在观看的是哪个电视台

微信摇一摇电视是根据声音来匹配与识别，服务器实时将电视直播流的声音转换成音频指纹，在用户摇一摇的时候将手机端麦克风收到的声音与直播流的音频指纹进行匹配。 Syntec TV为国内的开发者提供类似的技术解决方案，只需整合SDK就可实现此功能。

PHP.JSP.ASP的区别

ASP全名Active Server Pages，是一个WEB服务器端的开发环境，利用它可以产生和执行动态的、互动的、高性能的WEB服务应用程序。 ASP采用脚本语言VBScript（Java script）作为自己的开发语言。 PHP是一种跨平台的服务器端的嵌入式脚本语言。 它大量地借用C,Java和Perl语言的语法, 并耦合PHP自己的特性,使WEB开发者能够快速地写出动态产生页面。 它支持目前绝大多数数据库。 还有一点，PHP是完全免费的，不用花钱，你可以从PHP官方站点(http: //)自由下载。 而且你可以不受限制地获得源码，甚至可以从中加进你自己需要的特色。 JSP是Sun公司推出的新一代网站开发语言，Sun公司借助自己在Java上的不凡造诣，将Java从Java应用程序和Java Applet之外，又有新的硕果，就是JSP，Java Server Page。 JSP可以在Serverlet和JavaBean的支持下，完成功能强大的站点程序。 三者都提供在 HTML代码中混合某种程序代码、由语言引擎解释执行程序代码的能力。 但JSP代码被编译成 Servlet并由Java虚拟机解释执行，这种编译操作仅在对JSP页面的第一次请求时发生。 在ASP 、PHP、JSP环境下，HTML代码主要负责描述信息的显示样式，而程序代码则用来描述处理逻辑。 普通的 HTML页面只依赖于Web服务器，而ASP 、PHP、JSP页面需要附加的语言引擎分析和执行程序代码。 程序代码的执行结果被重新嵌入到HTML代码中，然后一起发送给浏览器。 ASP 、PHP、JSP三者都是面向Web服务器的技术，客户端浏览器不需要任何附加的软件支持。 技术特点ASP:1. 使用VBScript 、 JScript等简单易懂的脚本语言，结合HTML代码，即可快速地完成网站的应用程序。 2. 无须compile编译，容易编写，可在服务器端直接执行。 3. 使用普通的文本编辑器，如Windows的记事本，即可进行编辑设计。 4. 与浏览器无关(Browser Independence), 客户端只要使用可执行HTML码的浏览器，即可浏览Active Server Pages所设计的网页内容。 Active ServerPages 所使用的脚本语言(VBScript 、 Jscript)均在WEB服务器端执行，客户端的浏览器不需要能够执行这些脚本语言。 Server Pages能与任何ActiveX scripting语言兼容。 除了可使用VB Script或JScript语言来设计外，还通过plug－in的方式，使用由第三方所提供的其它脚本语言，譬如REXX 、Perl 、Tcl等。 脚本引擎是处理脚本程序的COM(Component Object Model) 对象。 6. 可使用服务器端的脚本来产生客户端的脚本。 7. ActiveX Server Components(ActiveX 服务器组件 )具有无限可扩充性。 可以使用Visual Basic 、Java 、Visual C＋＋ 、COBOL等程序设计语言来编写你所需要的ActiveX Server Component 。 PHP:1?数据库连接PHP可以编译成具有与许多数据库相连接的函数。 PHP与MySQL是现在绝佳的群组合。 你还可以自己编写外围的函数去间接存取数据库。 通过这样的途径当你更换使用的数据库时，可以轻松地修改编码以适应这样的变化。 PHPLIB就是最常用的可以提供一般事务需要的一系列基库。 但PHP提供的数据库接口支持彼此不统一，比如对Oracle, MySQL，Sybase的接口，彼此都不一样。 这也是PHP的一个弱点。 JSP:1?将内容的产生和显示进行分离使用JSP技术，Web页面开发人员可以使用HTML或者XML标识来设计和格式化最终页面。 使用JSP标识或者小脚本来产生页面上的动态内容。 产生内容的逻辑被封装在标识和JavaBeans群组件中，并且捆绑在小脚本中，所有的脚本在服务器端执行。 如果核心逻辑被封装在标识和Beans中，那么其它人，如Web管理人员和页面设计者，能够编辑和使用JSP页面，而不影响内容的产生。 在服务器端，JSP引擎解释JSP标识，产生所请求的内容（例如，通过存取JavaBeans群组件，使用JDBC技术存取数据库），并且将结果以HTML（或者XML）页面的形式发送回浏览器。 这有助于作者保护自己的代码，而又保证任何基于HTML的Web浏览器的完全可用性。 2?强调可重用的群组件绝大多数JSP页面依赖于可重用且跨平台的组件（如：JavaBeans或者Enterprise JavaBeans）来执行应用程序所要求的更为复杂的处理。 开发人员能够共享和交换执行普通操作的组件，或者使得这些组件为更多的使用者或者用户团体所使用。 基于组件的方法加速了总体开发过程，并且使得各种群组织在他们现有的技能和优化结果的开发努力中得到平衡。 3?采用标识简化页面开发Web页面开发人员不会都是熟悉脚本语言的程序设计人员。 JavaServer Page技术封装了许多功能，这些功能是在易用的、与JSP相关的XML标识中进行动态内容产生所需要的。 标准的JSP标识能够存取和实例化 JavaBeans组件，设定或者检索群组件属性，下载Applet，以及执行用其它方法更难于编码和耗时的功能。 通过开发定制化标识库，JSP技术是可以扩展的。 今后，第三方开发人员和其它人员可以为常用功能建立自己的标识库。 这使得Web页面开发人员能够使用熟悉的工具和如同标识一样的执行特定功能的构件来工作。 JSP技术很容易整合到多种应用体系结构中，以利用现存的工具和技巧，并且扩展到能够支持企业级的分布式应用。 作为采用Java技术家族的一部分，以及Java 2EE的一个成员，JSP技术能够支持高度复杂的基于Web的应用。 由于JSP页面的内置脚本语言是基于Java程序设计语言的，而且所有的JSP页面都被编译成为Java Servlet，JSP页面就具有Java技术的所有好处，包括健壮的存储管理和安全性。 作为Java平台的一部分，JSP拥有Java程序设计语言“一次编写，各处执行”的特点。 随着越来越多的供货商将JSP支持加入到他们的产品中，您可以使用自己所选择的服务器和工具，修改工具或服务器并不影响目前的应用。 应用范围ASP是Microsoft开发的动态网页语言，也继承了微软产品的一贯传统，只能执行于微软的服务器产品,IIS(Internet Information Server) (windows NT)和PWS(Personal Web Server)(windows 98)上。 Unix下也有ChiliSoft的组件来支持ASP，但是ASP本身的功能有限，必须通过ASP＋COM的群组合来扩充，Unix下的COM实现起来非常困难。 PHP3可在Windows,Unix,Linux的Web服务器上正常执行,还支持IIS,Apache等一般的Web服务器,用户更换平台时,无需变换PHP3代码,可即拿即用。 JSP同PHP3类似，几乎可以执行于所有平台。 如Win NT,Linux,Unix。 在NT下IIS通过一个外加服务器，例如JRUN或者ServletExec，就能支持JSP。 知名的Web服务器Apache已经能够支持JSP。 由于Apache广泛应用在NT、Unix和Linux上，因此JSP有更广泛的执行平台。 虽然现在NT操作系统占了很大的市场份额，但是在服务器方面Unix的优势仍然很大，而新崛起的Linux更是来势不小。 从一个平台移植到另外一个平台，JSP和JavaBean甚至不用重新编译，因为Java字节码都是标准的与平台无关的。 性能比较有人做过试验，对这三种语言分别做回圈性能测试及存取Oracle数据库测试。 在循环性能测试中，JSP只用了令人吃惊的四秒钟就结束了＊的回圈。 而ASP、PHP测试的是2000＊2000循环（少一个数量级），却分别用了63秒和84秒。 （参考PHPLIB）。 数据库测试中，三者分别对 Oracle 8 进行 1000 次 Insert,Update,Select和Delete： JSP 需要 13 秒，PHP 需要 69 秒，ASP则 需要 73 秒。 前景分析目前在国内PHP与ASP应用最为广泛。 而JSP由于是一种较新的技术，国内采用的较少。 但在国外，JSP已经是比较流行的一种技术，尤其是电子商务类的网站，多采用JSP。 采用PHP的网站如新浪网（sina）、中国人（Chinaren）等，但由于PHP本身存在的一些缺点，使得它不适合应用于大型电子商务站点，而更适合一些小型的商业站点。 首先，PHP缺乏规模支持。 其次，缺乏多层结构支持。 对于大负荷站点，解决方法只有一个：分布计算。 数据库、应用逻辑层、表示逻辑层彼此分开，而且同层也可以根据流量分开，群组成二维数组。 而PHP则缺乏这种支持。 还有上面提到过的一点，PHP提供的数据库接口支持不统一，这就使得它不适合运用在电子商务中。 ASP和JSP则没有以上缺陷，ASP可以通过Microsoft Windowsd的COM/DCOM获得ActiveX规模支持，通过DCOM和Transcation Server获得结构支持；JSP可以通过SUN Java的Java Class和EJB获得规模支持，通过EJB/CORBA以及众多厂商的Application Server获得结构支持。 三者中，JSP应该是未来发展的趋势。 世界上一些大的电子商务解决方案提供商都采用JSP/Servlet。 比较出名的如IBM的E－business，它的核心是采用JSP/Servlet的Web Sphere。 它们都是通过CGI来提供支持的。 但去年10月后它推出了Enfinity，一个采用JSP/Servlet的电子商务Application Server，而且声言不再开发传统软件。 总之，ASP，PHP,JSP三者都有相当数量的支持者，由此也可以看出三者各有所长。 正在学习或使用动态页面的朋友可根据三者的特点选择一种适合自己的语言。

SD-WAN为企业带来什么？

SD-WAN为企业用户构建业务开放、灵活编程、易于运维的广域网，用户能够按照预定的路由策略自主控制广域网流量的流向，帮助用户降低广域网（WAN）的开支并提高连接的灵活性。

SD-WAN典型的应用场景包括混合WAN场景、云接入场景和移动办公等，通过引入SD-WAN控制器，可完成企业各分支接入设备的集中管理和自动化配置，将企业各个分支灵活接入到公有云或私有云，为用户提供可视化的、可调度的网络拓扑和流量监控，同时，可以为企业提供安全防护等云化增值服务。

SD-WAN解决方案，基于虚拟化企业网关产品和云化业务部署，为政企客户提供灵活、智能、定制化、自动化、差异化的智能专线和云专线业务，适用于Site-Site、Site-Internet、Site-IDC等不同的应用场景，提供企业各站点间的互联专线、企业访问互联网的加速服务、企业站点定向访问公有云、私有云等服务，具有敏捷开通、国际加速、混合组网、云网协同等特点。

SD-WAN解决方案包括企业网关、SD-WAN控制器、协同编排器、面向业务的Portal服务门户等产品。

其中，企业网关有基于X86架构白盒机部署、基于通用服务器金属裸机部署、基于云平台虚拟主机部署的三种形态，具有高性能、灵活部署、弹性伸缩等特点，满足不同企业客户云专线、虚拟化、物联网等场景的业务需求。

我们加快SD-WAN研究开发和落地实践，推进下一代企业专线技术和新兴产品的市场应用，助力SD-WAN产业的发展。