Warum Amazon-EC2 F2-Instances?
Amazon-EC2-F2-Instances, FPGA-gestützte Instances der zweiten Generation, wurden speziell für die Entwicklung und Bereitstellung rekonfigurierbarer Hardware in der Cloud entwickelt und bieten ein bis zu 60 % besseres Preis-Leistungs-Verhältnis als F1-Instances der ersten Generation. F2-Instances werden von bis zu 8 AMD Virtex UltraScale+ HBM VU47P FPGAs betrieben und sind die ersten FPGA-basierten Instances, die über 16 GB Speicher mit hoher Bandbreite verfügen. Sie verfügen im Vergleich zu F1-Instances über einen AMD-EPYC-(Milan)-Prozessor der 3. Generation mit 3 Prozessorkernen (192 vCPU), 4 x Netzwerkbandbreite (100 Gbit/s), 2 x Systemspeicher (2 TiB) und 2 x NVMe-SSD (7,6 TiB). Sie können F2-Instances verwenden, um FPGA-beschleunigte Lösungen in den Bereichen Genomik, Multimediaverarbeitung, Big Data, Netzwerksicherheit/Beschleunigung und Cloud-basierte Videoübertragung bereitzustellen.
F2-Instances sind einfach zu programmieren und enthalten alles, was Sie zum Entwickeln, Simulieren, Debuggen und Kompilieren eines Hardwarebeschleunigungscodes benötigen, einschließlich ein FPGA-Entwickler-AMI. Sie bieten Entwicklungsumgebungen für die Hardwareentwicklung und Softwareentwicklung auf niedriger Ebene in C/C++- und OpenCL-Umgebungen (verfügbar auf unserem GitHub). Wenn das FPGA-Design fertig gestellt ist, können Sie es als Amazon FPGA Image (AFI) registrieren und dieses in Ihrer F2-Instance in nur wenigen Klicks bereitstellen. Sie können die AFIs beliebig oft und in beliebig vielen F2-Instances wiederverwenden. AFI vereinfacht den Entwicklungsprozess, da die in Xilinx-basierten Flows erforderlichen Benutzerlizenzen überflüssig werden, sodass Sie die FPGAs auf Ihrer F2-Instance so oft programmieren können, wie Sie möchten, ohne zusätzliche Gebühren oder Softwaregebühren für Entwicklungstools, wenn Sie das FPGA-Entwickler-AMI verwenden.
Vorteile
Anwendungsfälle
Genomforschung und -analytik
Die F2-Instances sind die ideale Option, um riesige Mengen an Genomdaten zu verarbeiten, die schnellste Zeit bis zu Ergebnissen mit höchster Genauigkeit und niedrigen Kosten pro Genom zu liefern. FPGAs können eine bis zu 30-fache Next-Generation-Sequencing (NGS)-Rechenbeschleunigung im Vergleich zu den neuesten CPU-basierten Instances auf AWS bieten.
Netzwerk und Sicherheit
Die F2-Instances bieten die Möglichkeit, Netzwerkpakete effizient mit Leitungsgeschwindigkeit zu berechnen, indem sie die virtuelle Ethernet-Funktion nutzen. Mit dieser Fähigkeit können FPGAs auf F2-Instances für Sicherheitsanwendungen wie Deep Packet Inspection oder Hochleistungs-Load-Balancer oder andere Netzwerkanwendungen, die Echtzeit-Paketverarbeitung erfordern, verwendet werden.
Multimediale Verarbeitung
Anwendungen zur Transkodierung von Live-Übertragungsvideos, die F2-Instances verwenden, bieten eine höhere Leistung als Anwendungen, die Recheninstanzen verwenden. F2-Instances sind die ideale Lösung, um die Anforderungen dieser Anwendungen mit niedrigeren Rechenkosten und ohne Einbußen bei der Qualität zu erfüllen.
Big Data und Suchanalytik
Das Volumen, die Vielfältigkeit und die Geschwindigkeit der Datenanalyse sowie die Suchanforderungen bei vielen Big-Data-Anwendungen sind mittlerweile so stark angestiegen, dass Kunden nach einer Hardwarebeschleunigung suchen, um mit diesen Anforderungen Schritt zu halten. Bei diesen Anwendungen können Kunden von der höheren Leistung von F2-Instances profitieren, um ihren Anforderungen hinsichtlich der Analyse von Big Data und bei der Suche nachzukommen.
ASIC-Emulation und Prototyping
F2-Instances können auch für die Emulation und das Prototyping bei komplexeren ASIC-Entwicklungen verwendet werden.
Kundenberichte
Hier sind einige Beispiele dafür, wie Kunden und Partner mit Amazon-EC2-F2-Instances ihre Geschäftsziele erreicht haben.
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NeuroBlade ist mit seiner innovativen SQL Processing Unit (SPU), die sich nahtlos in verschiedenste Open-Source-Abfrage-Engines wie Presto und Apache Spark integrieren lässt, führend im Bereich schnelle Datenanalytik.
„In der heutigen KI-gesteuerten Welt, in der die Datenanalytik in beispiellosem Tempo wächst, können herkömmliche CPU-orientierte Instances kaum noch schnell genug mit der Datenexplosion mitwachsen. Die SPU von NeuroBlade nutzt die in Amazon-EC2-F2-Instances verfügbaren FPGA-Geräte und bietet eine bahnbrechende Lösung mit schnellerer Abfrageverarbeitung und marktführender Abfragedurchsatzeffizienz (QpH/$). Die neue Amazon-EC2-F2-Instance ermöglicht es Cloud-Benutzern, diese hochmoderne Hardwarebeschleunigung zu nutzen, sodass sie Workloads näher an ihren Daten ausführen und von herausragender Leistung und Skalierbarkeit in einer cloudnativen Umgebung profitieren können.“
– Elad Sity, Chief Executive Officer und Mitbegründer von NeuroBlade
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Dank der Sekundäranalyse von Illumina DRAGEN (Dynamic Read Analysis for GENomics) können Labore jeder Größe und Forschungsrichtung ihre Genomdaten mit einer genauen, umfassenden und effizienten Suite von Bioinformatik-Tools maximieren. Aufbauend auf einer langjährigen strategischen Partnerschaft und der vorhandenen Bereitstellung mit FPGA-basierten Amazon-EC2-F1-Instances werden DRAGEN-Sekundäranalyse-Pipelines in Amazon-EC2-F2-Instances bereitgestellt. Kunden können so genomische Analysealgorithmen hardwarebeschleunigt implementieren und die Rechenkapazität und wissenschaftliche Erkenntnisse in großem Maßstab erweitern. DRAGEN steht über Illumina Connected Analytics zur Verfügung und ist damit Teil eines umfassenden Connected-Software-Ökosystems, das in AWS bereitgestellt wird.
Produktdetails
Instance-Name | FPGAs | vCPU | FPGA-Speicher HB M/DDR4 | Instance-Arbeitsspeicher (GiB) | Lokaler Speicher (GB) | Netzwerkbandbreite (Gbit/s) | EBS-Bandbreite (GBit/s) |
f2.6xlarge | 1 | 24 | 16 GiB / 64 GiB | 256 | 1x 950 | 12,5 GBit/s | 7,5 GBit/s |
f2.12xlarge | 2 | 48 | 32 GiB/128 GiB | 512 | 2x 950 | 25 GBit/s | 15 GBit/s |
f2.48xlarge | 8 | 192 | 128 GiB / 512 GiB | 2 048 | 8x 950 | 100 Gbit/s | 60 Gbit/s |
Erste Schritte mit F2-Instances
FPGA Entwicklungs-Kit
Entwickler können mit dem AWS FPGA Entwicklungs-Kit mit F2-Instances beginnen. Das Kit ist auf GitHub verfügbar und enthält alle Dokumentationen über F2, interne FPGA-Schnittstellen und Compiler-Skripte zur Erzeugung von Amazon FPGA Images (AFIs). AWS-FPGAs unterstützen mehrere Entwicklungsumgebungen, um sowohl Hardware- als auch Softwareentwickler zu unterstützen. Das HDK bietet eine vollständig benutzerdefinierte Hardwareentwicklung, und die softwaredefinierte Umgebung ermöglicht die Entwicklung von Beschleunigungen mit C/C++/OpenCL-Code ohne Hardwarekenntnisse. Dies ermöglicht eine schnelle FPGA-Entwicklung für die EC2-F2-Instances.
FPGA Developer AMI
Der FPGA Developer AMI beinhaltet Xilinx Vivado ohne zusätzliche Softwarekosten sowie eine vorgefertigte Tool-Entwicklungsumgebung mit Skripten und Tools zur Simulation Ihres FPGA-Designs und zur Erstellung und Registrierung Ihres AFI. Der FPGA Developer AMI enthält also Tools zum Debuggen und Kompilieren von Code. Sie können das FPGA-Entwickler-AMI auf einer Amazon EC2-Instance bereitstellen sowie schnell die Ressourcen, die zum Schreiben und Testen des FPGA-Designs erforderlich sind, bereitstellen.