一、FAST是什么
FAST是FPGA加速的交換平臺（FPGA Accelerated Switching plaTform）英文的簡寫，其誕生與發(fā)展深受斯坦福大學(xué)Nick Mckeown教授在十多年前主持的NetFPGA項目影響，目標是為計算機網(wǎng)絡(luò)的科研與教學(xué)提供一個開源和開放的FPGA交換平臺。
FAST代表的4個單詞反映了項目的內(nèi)容和特點：
802.1Q規(guī)范沒有明確定義流量測量的粒度，無法對進入網(wǎng)絡(luò)的流量進行細粒度的測量和管控。雖然支持多種輸出調(diào)度算法，但更多是保證輸出調(diào)度的優(yōu)先級，或者按照預(yù)先確定的權(quán)值分配不同優(yōu)先級隊列占用的輸出帶寬，在調(diào)度中沒有利用全局時間信息，無法實現(xiàn)確定性的延時控制。軟件定義網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用可以簡化交換流程，將生成樹管理以及地址學(xué)習功能上載到控制器上實現(xiàn)，可以針對每條細粒度的流定義交換行為，但也難以實現(xiàn)確定性的延時控制。
FAST實現(xiàn)的核心載體是可編程FPGA，是用Verilog語言編程實現(xiàn)的硬件功能。FPGA的現(xiàn)場可編程特性為實現(xiàn)用戶創(chuàng)新的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、算法、實現(xiàn)機制提供了極大的靈活性，而且可以獲得較高的性能，支持在實際網(wǎng)絡(luò)中部署運行。
FPGA實現(xiàn)的不是網(wǎng)絡(luò)處理的全部功能，而是部分需要硬件加速的分組處理功能。FAST的核心是一套軟硬件協(xié)同的分組處理模型，用戶可以通過Verilog編程實現(xiàn)的硬件功能的加速，也可以在現(xiàn)有的FAST硬件平臺的CPU上編程實現(xiàn)特定的分組處理功能。
FAST面向的領(lǐng)域是網(wǎng)絡(luò)交換領(lǐng)域，支持各種新型交換技術(shù)，如軟件定義網(wǎng)絡(luò)（SDN）、時間敏感網(wǎng)絡(luò)（TSN）、網(wǎng)絡(luò)安全一體化網(wǎng)絡(luò)甚至是智能網(wǎng)卡的實現(xiàn)研究，而不是支持以人工智能（AI）為代表的應(yīng)用加速。
與目前其他開源項目一樣，F(xiàn)AST提供的是一個硬件平臺無關(guān)的，支持用戶通過軟硬件編程實現(xiàn)其特定分組處理功能的環(huán)境。FAST通過提供標準的規(guī)范、開源的平臺軟硬件實現(xiàn)代碼和demo應(yīng)用，支持用戶基于平臺進行創(chuàng)新的應(yīng)用開發(fā)和設(shè)備原型的快速實現(xiàn)。
圖1 NetFPGA平臺
圖2 一款支持FAST的可編程設(shè)備（Openbox S4z）
FAST的logo是一只快速奔跑的豹子，預(yù)示著借助FAST平臺，用戶的新想法可快速的實現(xiàn)和驗證。
圖3 FAST LOGO
二、FAST項目的意義
當前，工業(yè)界已經(jīng)給我們提供了太多優(yōu)秀的開源交換項目和實現(xiàn)平臺。例如基于至強處理器實現(xiàn)T比特級轉(zhuǎn)發(fā)性能的fd.io項目，在云數(shù)據(jù)中心中得到大量應(yīng)用檢驗的OVS，硅谷新貴barefoot公司推出的集美貌（性能）與才華（可編程性）一身的Tofino芯片等等。
圖3 2016年10月，F(xiàn)AST開源項目正式成立
與上述工業(yè)界力推的項目和平臺相比，F(xiàn)AST只能說是十分小眾的開源項目。雖然FAST沒有蹭到AI熱點，而且還不支持類似P4的高級語言對FPGA編程，其存在對未來網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，提升網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)創(chuàng)新的能力仍具有重要意義。主要表現(xiàn)在三方面：
一是在科研中，為系統(tǒng)級的創(chuàng)新提供參考架構(gòu)和樣機平臺；
二是在教學(xué)中，為培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)級的設(shè)計思維提供實驗平臺和案例；
三是對于中小企業(yè)，為新型網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的快速實現(xiàn)提供參考平臺，縮短上市時間。
在軟件定義一切的年代，基于工業(yè)界相對成熟的開源平臺（如fd.io和OVS），通過軟件開發(fā)實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)功能創(chuàng)新是目前主流。然而，軟硬件協(xié)同的系統(tǒng)級創(chuàng)新仍然是計算機網(wǎng)絡(luò)人才培養(yǎng)和科學(xué)研究中不可缺少的內(nèi)容。
隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和5G的發(fā)展，特別是自主可控逐漸發(fā)展成為國家戰(zhàn)略的時代背景下，系統(tǒng)級設(shè)計思想和設(shè)計人才將會變的更加重要，F(xiàn)AST開源項目的愿景就是為軟硬件協(xié)同的系統(tǒng)級網(wǎng)絡(luò)設(shè)備開發(fā)和人才培養(yǎng)提供高效，低成本，易于獲取的平臺和技術(shù)支撐。
