云服务器 ECS f1实例OpenCL开发最佳实践

本文介绍如何在f1实例上使用OpenCL（Open Computing Language）制作镜像文件，并烧写到FPGA芯片中。

前提条件

已注册阿里云账号。如还未注册，请先完成账号注册。
已创建f1实例并且实例能访问公网。

说明 f1实例只能使用镜像市场的FaaS F1基础镜像。更多详情，请参见
创建f1实例。
已在f1实例所在的安全组中添加规则并放行SSH（22）端口。
已在ECS管理控制台f1实例详情页上获取实例ID。
已创建OSS Bucket专门用于FaaS服务。
Bucket与f1实例必须属于同一个账号、同一个地域。若尚未创建，请参见创建一个OSS Bucket。
如需加密文件，请先开通密钥管理服务（KMS）。
若尚未开通，请参见开通密钥管理服务（KMS）。
使用RAM用户操作FPGA，必须先完成以下操作：
- 创建RAM用户并授权，详情请参见创建RAM用户及为RAM用户授权。
  您需要为RAM用户授予的权限为：AliyunECSReadOnlyAccess、AliyunOSSFullAccess和AliyunRAMFullAccess。
- 授权FaaS服务角色，授权页面请参见授权FaaS服务角色。
- 获取AccessKey ID和AccessKey Secret。

背景信息

开始操作之前，请阅读以下注意事项：

本教程中所有操作都必须由同一个账号在同一地域里执行。
强烈建议您使用RAM用户操作FaaS实例。为了防止意外操作，您需要让RAM用户仅执行必要的操作。在操作FPGA镜像及下载时，因为您需要从指定的OSS Bucket下载原始DCP工程，所以您必须为FaaS管理账号创建一个角色，并授予临时权限，让FaaS管理账号访问指定的OSS Bucket。如果需要对IP加密，必须授予RAM用户KMS相关权限。如果需要做权限检查，必须授予查看用户资源的权限。

操作步骤

在f1实例上，使用OpenCL Example制作镜像文件，并烧写到FPGA芯片中的操作步骤如下：

步骤一：远程连接实例
步骤二：安装基础环境
步骤三：拷贝官方的OpenCL Example
步骤四：上传配置文件
步骤五：下载镜像到f1实例
步骤六：将FPGA镜像烧录到FPGA芯片

步骤一：远程连接实例

具体操作，请参见远程连接Linux实例。

步骤二：安装基础环境

运行以下脚本安装基础环境。

source /opt/dcp1_1/script/f1_env_set.sh

步骤三：拷贝官方的OpenCL Example

依次运行以下命令创建并切换到/opt/tmp目录。
```
mkdir -p /opt/tmp         
```
```
cd /opt/tmp            
```
此时，您位于
/opt/tmp目录下。

运行以下命令将Example文件拷贝至当前目录。

cp /opt/dcp1_1/opencl/exm_opencl_vector_add_x64_linux.tgz ./

依次运行以下命令进入vector_add目录并执行编译命令。
```
cd vector_add             
```
```
aoc -v -g -report ./device/vector_add.cl             
```
编译过程可能会持续数个小时，您可以再开一个会话，使用
top命令监控系统资源占用情况，确定编译状态。

步骤四：上传配置文件

依次运行以下命令初始化faascmd工具。

#配置环境变量
export PATH=$PATH:/opt/dcp1_1/script/

#为faascmd工具添加可执行权限
chmod +x /opt/dcp1_1/script/faascmd

#将命令中的<hereIsYourSecretId>换为您的AccessKey ID，<hereIsYourSecretKey>替换为您的AccessKey Secret
faascmd config --id=<hereIsYourSecretId> --key=<hereIsYourSecretKey>

#将命令中的<hereIsYourBucket>换为您的Bucket名称
faascmd auth --bucket=<hereIsYourBucket>

依次运行以下面命令进入vector_add/output_files目录并上传配置文件。
```
cd vector_add/output_files         
```
此时，您应该在/opt/tmp/vector_add/vector_add/output_files目录下。
```
faascmd upload_object --object=afu_fit.gbs --file=afu_fit.gbs           
```

运行以下命令使用gbs制作FPGA镜像。

#将命令中的<hereIsYourImageName>换为您的镜像名，将<hereIsYourImageTag>替换为您的镜像标签
faascmd create_image --object=dma_afu.gbs --fpgatype=intel --name=<hereIsYourImageName> --tags=<hereIsYourImageTag> --encrypted=false --shell=V1.1

运行以下命令查看镜像是否制作成功。
```
faascmd list_images
```
若返回结果中显示
"State":"success"，表示镜像制作成功。请记录返回结果中显示的
FpgaImageUUID，稍后会用到。

步骤五：下载镜像到f1实例

运行以下命令获取FPGA ID。

#将命令中的<hereIsYourInstanceId>替换为您的FPGA实例ID
faascmd list_instances --instanceId=<hereIsYourInstanceId>

返回结果如下图所示。请记录
FpgaUUID。

运行以下命令下载镜像到f1实例。

#将命令中的<hereIsYourInstanceID>替换为刚刚保存的实例ID；将<hereIsFpgaUUID>替换为上一条命令中记下的FpgaUUID；将<hereIsImageUUID>替换为上一步记下的FpgaImageUUID
faascmd download_image  --instanceId=<hereIsYourInstanceID> --fpgauuid=<hereIsFpgaUUID> --fpgatype=intel --imageuuid=<hereIsImageUUID> --imagetype=afu --shell=V0.11

运行以下命令检查是否下载成功。

# 将命令中的<hereIsYourInstanceID>替换为刚刚保存的实例ID；将<hereIsFpgaUUID>替换为上一条命令中记下的FpgaUUID
faascmd fpga_status --fpgauuid=<hereIsFpgaUUID> --instanceId=<hereIsYourInstanceID>

若返回结果中显示
"TaskStatus":"operating"，说明下载成功。

步骤六：将FPGA镜像烧录到FPGA芯片

打开步骤二环境的窗口。如果已关闭，重新执行步骤二操作。

运行以下命令配置OpenCL的运行环境。

sh /opt/dcp1_1/opencl/opencl_bsp/linux64/libexec/setup_permissions.sh

运行以下命令返回上级目录。
```
cd ../..           
```
此时，您位于/opt/tmp/vector_add目录下。

执行编译命令。

make
# 输出环境配置
export CL_CONTEXT_COMPILER_MODE_ALTERA=3
cp vector_add.aocx ./bin/vector_add.aocx
cd bin
host vector_add.aocx

当您看到如下输出时，说明配置完成。请注意，最后一行必须为
Verification: PASS。

[root@iZbpXXXXXZ bin]# ./host vector_add.aocx
Matrix sizes:
  A: 2048 x 1024
  B: 1024 x 1024
  C: 2048 x 1024
Initializing OpenCL
Platform: Intel(R) FPGA SDK for OpenCL(TM)
Using 1 device(s)
  skx_fpga_dcp_ddr : SKX DCP FPGA OpenCL BSP (acl0)
Using AOCX: vector_add.aocx
Generating input matrices
Launching for device 0 (global size: 1024, 2048)
Time: 40.415 ms
Kernel time (device 0): 40.355 ms
Throughput: 106.27 GFLOPS
Computing reference output
Verifying
Verification: PASS