隨著5G商用的漸近，通信行業也迎來了5G的機遇與挑戰。大規模機器類通信、超可靠、低延遲通信需求場景（智能家居、智慧城市、增強現實、工業自動化、自動駕駛等）的興起，對未來網絡的計算和流量轉發能力提出了更高的要求。通用CPU設備已經無法滿足處理海量數據、圖片、流量的需求。

根據不同業務場景和自身優勢，通訊廠商引入GPU、FPGA等進行加速，推出了各種加速硬件方案。對于異構加速硬件，要運行在各種CloudOS上，再被上層廠家的VNF調用，假如沒有一個統一的標準來管理這些加速卡，沒有統一的接口來讓上層網元調用，將會造成比較嚴重的問題。

為了實現NFV異構加速硬件的統一管理， ETSI制定了NFV加速硬件統一管理軟件框架標準。此后，該標準被拓展至更多場景，并在OpenStack孵化出了Cyborg項目。

Cyborg，目前唯一的開源硬件加速管理軟件項目

Cyborg的主要功能包括硬件資源的發現、上報、掛載\卸載等資源管理。用戶可以通過Cyborg列出計算節點上已經被發現和上報的加速器、并創建帶加速器的實例。對于一些特殊硬件的特殊功能或配置（如：FPGA的編程），也將在cyborg實現。

Cyborg采用經典架構，由cyborg-api、cyborg-conductor、cyborg-agent、 cyborg-db幾個模塊組成。其中Cyborg-agent位于計算節點，用于監控加速器；cyborg-conductor位于控制節點，管理整個系統和操作數據庫。cyborg-api和cyborg-db分別為接口和數據庫，均位于控制節點。

下面通過Cyborg的兩個流程來介紹其主要功能：資源發現和上報流程、創建帶加速硬件的實例流程。

加速資源發現和上報流程：

1. 各設備的driver為加速設備構造Cyborg中用于描述設備的數據結構，等待cyborg-agent輪詢取走設備數據；

2. cyborg-agent周期性掃描計算節點enabled的driver；

3. cyborg-agent獲取到driver上報來的數據信息后，通過cyborg-conductor將資源信息寫入placement（更新Resource Provider（RP）， Resource Class（RC），traits）和cyborg-db（更新devices， deployables， attach_handles， attributes， controlpath_ids）

創建帶加速硬件的實例流程：

1. User在cyborg創建一個加速資源模板device_profile（類似于nova flavor）；

2. User創建flavor，并在extra-spec屬性中設置device_profile的name；

3. User 使用已創建的flavor 發送boot虛機請求；

4. Nova-api接受到請求以后， 向cyborg發起請求獲取device_profile信息，并將device_profile信息合入request_spec，用于調度；

5. 調度過程中nova-scheduler向placement請求獲取符合request_spec中要求的硬件加速資源，placement返回滿足要求的主機列表，之后主機列表再通過nova-scheduler其他Filter的過濾，排序后選定某個主機；

6. Nova-compute在選定的主機上部署實例，并向cyborg請求加速資源的掛載操作：

Nova-compute根據device_profile向cyborg請求創建加速器請求（Accelerator Request， ARQ），并為每個ARQ匹配硬件資源Resource Provider（RP）。 需要說明的是：ARQ包含instance_uuid、 resource_provider_id、host_name、 device_profile_id等字段信息。一個ARQ對應一個device_profile_group， 一個device_profile_group對應request spec中的一個request group。

Nova-compute向cyborg發送綁定設備（bind_ARQ）的請求。Cyborg根據ARQ信息綁定instance、host、device，綁定結束后更新ARQ的狀態，并通知nova當前ARQ綁定操作是否成功；

Nova-compute接到ARQ綁定操作結束的通知后，從ARQ獲取設備信息，并將設備BDF信息寫入instance的XML文件。

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