复旦大学计算机科学技术学院徐扬教授科研团队的研究论文《vPIFO: Virtualized Packet Scheduler for Programmable Hierarchical Scheduling in High-Speed Networks》被ACM SIGCOMM 2024接收。本工作联合了复旦大学微电子学院共同完成，是团队SIGCOMM 2023论文（高性能、高可扩展的可编程调度器）研究工作的延续，通过构建虚拟化调度系统，实现了可编程调度器对多租户、层次化调度的支持。
ACM SIGCOMM是计算机网络领域的国际顶尖学术会议，以高质量、高影响力著称，发表了众多对互联网发展具有重要影响力的成果。本年度ACM SIGCOMM共有366篇投稿，录用62篇, 录取率16.9%，为近五年最低录取率。这也是徐扬教授团队自2023年以来，连续第2年在ACM SIGCOMM上发表论文。
可编程调度器能够在不更改硬件的情况下实现全新的调度算法，从而实现新型调度算法的快速部署和测试。Push-In First-Out（PIFO）是学术界研究最广泛的可编程调度器模型，一个PIFO队列可以灵活地支持单一层次的调度算法。在多租户数据中心中，动态和多样化的层次化调度需求需要由多个PIFO队列组成的PIFO树来实现。随着层次化调度算法的不同，PIFO树内PIFO队列的数量和连接拓扑也需要相应调整。显然，要通过固定的硬件设计来满足这样的需求是一个巨大的挑战。
vPIFO系统总览
针对该问题，论文设计了虚拟化 PIFO（vPIFO）系统，这是一种用于多租户数据中心中可编程层次化数据包调度的硬件虚拟化解决方案。vPIFO 系统利用单个物理 PIFO，可以灵活地建立具有不同形状的 PIFO 树，从而使网络运营商能够定制细粒度的流量调度。作为从用户到硬件的端到端解决方案，vPIFO 系统提供了调度描述语言及其编译器，使网络运营商和租户能够轻松描述他们的调度需求。vPIFO 系统实现了高性能支持虚拟化的 PIFO 引擎，具有高可扩展性。vPIFO 系统还设计了PIFO 管理器来管理任务分配，优化 PIFO 引擎的利用率。
论文分别在 FPGA 和 ASIC 上实现了vPIFO原型。在 GlobalFoundries 28纳米工艺上综合的结果表明，vPIFO 可以支持128 个 PIFO 实例的层次化调度；在6层的层次化调度算法下，vPIFO 可以支持 400 Gbps 的端口速率。vPIFO 是第一个支持可编程层次化调度的数据包调度器硬件虚拟化工作。
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