公有云为何纷纷采用FPGA，您也应考虑采用

Lori Mac Vittie杰出工程师兼首席技术布道师 | F5

如果您在2016年假日季铺天盖地的消费者广告和新品发布中错过了这则公告，Amazon宣布进军硬件领域时引起了不小的轰动。正如AWS容器和HPC部门总经理Deepak Singh所指出的：“当业务达到一定规模时，采用专用硬件和基础设施会非常合理。对于需要特殊基础设施的用户，我们认为FPGA显然是一条可行之路。”

Singh列举了此类“专用基础设施”特别适用的多个“用例”，包括安全和机器学习，同时也提到了当今专用硬件应用最广泛的领域：图形加速。

即使在数据中心，使用FPGA和专用硬件（通常称为专门构建或定制构建的硬件）也并非新鲜事物。将特定功能固化到硬件中的优势已得到广泛认可。网络交换机本质上就是一种专门构建的硬件，专门执行一组任务，并能高速、大规模地完成这些任务。FPGA在数据中心也并不少见。许多安全设备，尤其是专用于DDoS防护的设备，都采用经过专门配置的FPGA，以所需的速度和规模检查入站流量，从而检测并拒绝传入的DDoS攻击。

市场上已有专门的芯片和电路板，用于应对SSL和TLS所需加密处理的复杂性。SSL和TLS均可用于保护Web应用和API、支持远程访问，以及保障云连接安全。随着威胁不断演变，安全解决方案也随之调整。通过硬件执行此类针对性加密处理，对于在保护消费者和企业敏感数据的同时，确保具备保持竞争力所需的速度和规模，已变得不可或缺。

传统硬件和FPGA的使用与公有云有一个共同点，那就是规模，即容量。此外，硬件还能在性能和成本方面带来优势，因此对公有云提供商颇具吸引力。FPGA（尤其是可由用户重新配置的FPGA）和硬件实际上具有三项各不相同但相互关联的优势。这些优势使其成为公有云的理想选择，也值得在私有云（或传统数据中心）项目中加以考虑。

1. 速度。硬件能够以更快的速度、更少的资源执行功能，这一点毋庸置疑。硬连线功能无需经历加载和执行代码所产生的内部延迟，而软件要实现相同功能则需要这些代码。专用硬件执行加密和解密所需的高度复杂数学运算时，速度甚至比Jimmy John’s的外送员还快。这可不是开玩笑。

对于企业和私有云而言，这意味着为客户提供响应更快的应用，从而提高整体互动率（也有望提高转化率），进而提升客户满意度和内部工作效率。速度有助于改善运营风险的三大主要组成部分之一：性能。

2. 扩展能力。 正如Singh所指出的，扩展能力是推动FPGA和专用硬件研究与采用的主要因素之一，而速度在一定程度上为此提供了支持。可以把服务器比作一张座位（容量）有限的餐桌。一个人坐下用餐的速度越快，能够用餐的人就越多。连接容量（决定单个资源可以为多少用户提供服务）与事务执行速度之间也存在同样的关系。业界所称的“卸载”有助于提升扩展能力。简单来说，卸载就是将处理负载从通用CPU转移到专用硬件，从而释放通用计算资源来处理其他功能，进而提高整体速度和容量。

对于企业和私有云而言，这意味着以更少的资源完成更多工作，使IT能够随业务发展以更平稳的方式扩展，同时降低支持这种增长所需的网络复杂性。扩展能力有助于规避运营风险的三大主要因素之一：可用性风险。

3. 成本。 通过提升速度和扩展能力，可以降低每笔交易的成本，进而降低每位用户的成本。降低成本意味着更快获得投资回报，但更重要的是，这可以降低每位客户的成本，并相应提高每位用户的收入。服务提供商深知，这会影响ARPU（每用户年均收入）等关键绩效指标。云提供商同样依靠业务量（规模）实现盈利，因此提高ARPU是其业务的重要一环。

对于企业和私有云而言，这意味着面向客户的数字销售可获得更高的利润率；从提升内部应用生产力的角度来看，也能实现良好的成本效益。

毋庸置疑，采用FPGA和专用解决方案来满足安全需求也有助于提升应用安全性，从而应对运营风险的第三个组成部分：安全。硬件的优势在于，它无需牺牲速度（实际上还能提升应用速度）或可扩展性。构建私有云基础设施时，可考虑采用专用硬件和支持FPGA的平台，以打造更稳健的环境。

关于作者

Lori Mac Vittie杰出工程师兼首席技术布道师 | F5

Lori MacVittie是F5首席技术官办公室的杰出工程师兼首席技术布道师，在应用交付、自动化战略和基础设施领域拥有深厚的专业知识。无论是为AI智能体定义防护机制、剖析脆弱的多云架构，还是探索可扩展系统的极限，她都善于化繁为简。她在应用开发、IT架构以及网络和系统运维领域拥有30多年的行业经验。加入F5之前，她曾担任技术编辑，并因出色表现获得奖项。 MacVittie拥有计算机科学硕士学位，著述颇丰，出版作品涵盖安全、云和企业架构领域。她还热衷于桌面游戏和电子游戏，并且对奶酪有着毫不掩饰的鲜明见解。

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