AMD-Xilinx 开源基于 LLVM 的 Nanotube 编译器

AMD-Xilinx 最近开源了他们基于 LLVM 的 Nanotube 编译器。根据介绍，AMD-Xilinx Nanotube 编译器采用 eBPF XDP C 代码，并构建在 LLVM 编译器堆栈之上，然后能够在 HLS C++ 中生成一个可在 Xilinx FPGA 上运行的数据包处理管道。

Nanotube 是编译器通道、库和 API 的集合，用于促进 EBPF XDP 和 similar networking 代码在 SmartNIC 的 FPGA 上执行。编译器将 EBPF XDP C 代码作为输入，并在 HLS C++ 中输出数据包处理管道。然后可以使用 Vitis HLS 合成此 HLS C++ 代码并将其放置在 FPGA 上。

编译器对程序进行各种转换；从将 EBPF 调用转换为对类似 Nanotube API 函数的调用开始。然后它在结构上和不同的 API 级别上执行多个阶段的代码转换：

• mem2req：将 C 语言风格的指针访问（加载和存储）转换为对 map 和 packet data 的显式访问
• optreq：将相邻的  map / packet 访问合并为更少的广泛访问
• converge：理顺围绕 Nanotube API 调用的控制流图
• pipeline：将单个数据包处理功能拆分为多个粗粒度管道阶段，并将应用程序逻辑更改为处理流经的 packet words，而不是内存中的 flat packet 表示
• hls：从 LLVM IR 创建 HLS C++ 代码，用于 Vitis HLS 的合成

Nanotube 库以一种综合友好的实现方式实现了数据包访问和映射，这意味着它将被置于应用程序中，并将在 high-level synthesis 中创建高效的硬件。

此外，作为 Nanotube 编译器存储库的一部分，还有一个由 Facebook/Meta 开发的示例代码库。此示例被称为“Katran”，是一个在 Xilinx FPGA 上运行的高性能第 4 层网络负载均衡器。这个用于展示 Nanotube 编译器的示例是 eBPF GPLv2 许可代码。