THEMIS: Time, Heterogeneity, and Energy Minded Scheduling for Fair Multi-Tenant Use in FPGAs

使用正确的设计指标并了解底层技术的限制对于开发有效的调度算法至关重要。不幸的是，现有的调度技术使用了不正确的指标，并对多租户FPGA的公平调度做出了不现实的假设，其中每个租户旨在在空间和时间上共享大约相同数量的资源。本文介绍了一种增强的多租户FPGA公平调度算法，解决了先前指标和假设问题，并声称具有三个具体的改进。首先，我们的方法通过考虑空间和时间方面来确保时空公平性，解决了先前工作假定任务延迟均匀的限制。其次，我们通过调整调度间隔并考虑能量开销来将能源考虑到公平中，从而平衡能源效率和公平性。第三，我们承认FPGA多租户的被忽视的方面，包括异构区域和动态合并/分割部分可重构区域的约束。我们使用这三个改进开发和评估了我们的改进公平调度算法。受希腊女神法律和正义的启示，我们将公平调度解决方案命名为THEMIS：\underline{T}ime，\underline{H}eterogeneity和\underline{E}nergy \underline{Mi}nded \underline{S}cheduling。我们使用Xilinx Zedboard XC7Z020来量化我们的方法的节省。与以前的算法相比，我们改进的调度算法增强了24.2％至98.4％之间的公平性，并允许在能源效率和公平性之间进行权衡，其比例为55.3倍和69.3倍。因此，本文告知云提供商有关公平调度的未来调度优化，以及相关挑战和机会。

本文试图解决多租户FPGA公平调度的问题，包括现有调度技术使用不正确的设计指标和不切实际的假设，以及如何实现空间和时间公平性、能源效率与公平性的平衡等问题。

本文提出了一种增强的公平调度算法，称为THEMIS，通过考虑空间和时间等方面的因素来实现空间和时间公平性，同时通过调整调度间隔和考虑能源开销来实现能源效率与公平性的平衡，并考虑FPGA多租户的异构性和动态合并/拆分部分可重构区域的限制。

本文的实验使用了Xilinx Zedboard XC7Z020，与之前的算法相比，提高了24.2％-98.4％的公平性，并允许在能源效率和公平性之间进行权衡。本文的亮点包括考虑多个因素来实现公平调度，并提出了一种新的算法THEMIS。

在这个领域中，最近的相关研究包括：《FPGA上的多租户资源管理：现状和未来趋势》、《基于FPGA的多租户云环境中的资源调度》等。