重塑系統(tǒng)之美，邊緣服務(wù)器煉成“百變金剛”

時間：2022-12-09 18:55:14 發(fā)布：來源：浪潮第一對焦：浪潮

根據(jù)IDC咨詢的預(yù)測，未來幾年，邊緣算力的投資增速將遠快于核心位置，到2025年，全球邊緣計算服務(wù)器占總體服務(wù)器支出比重將從14.4%升至24.9%；Gartner發(fā)布的《2022年中國信息和通信技術(shù)成熟度曲線》報告亦指出，隨著越來越多的企業(yè)對風(fēng)險下降程度感到滿意，邊緣計算已進入快速增長階段。

與數(shù)據(jù)中心相比，邊緣計算應(yīng)用的細(xì)分度有幾何級數(shù)的上升：既有零售、醫(yī)療、金融等室內(nèi)場景，又有交通、油井、煤礦、海上風(fēng)電等室外環(huán)境，甚至同一個企業(yè)的不同廠房、礦井都有不同需求，同一條馬路的不同路口還要階梯式的算力布局。

重塑系統(tǒng)之美，邊緣服務(wù)器煉成“百變金剛”

/美通社/ -- 邊緣的急劇裂變，會引發(fā)整個系統(tǒng)的重建。當(dāng)邊緣計算風(fēng)生水起，基礎(chǔ)設(shè)施也必然隨需而動。

面對快速增長的市場，如何面對應(yīng)用場景的千變?nèi)f化是邊緣計算的最大難題，這意味著邊緣基礎(chǔ)設(shè)施底座需要具備萬物歸宗的稟賦，滿足各行業(yè)差異化的訴求。作為邊緣基礎(chǔ)設(shè)施中的核心角色，邊緣服務(wù)器必然擔(dān)綱重任，以產(chǎn)品創(chuàng)新謀求突圍。

“量身定制”的產(chǎn)品策略曾被寄予厚望。面對紛繁復(fù)雜的邊緣計算場景，很多廠商以定制化的方式應(yīng)對特定需求，雖然取得一城一池的勝利，但由于設(shè)計生產(chǎn)周期過長、測試與售后服務(wù)難以保障等因素，無法實現(xiàn)規(guī)?；耐茝V，不同類型定制化產(chǎn)品之間更是溝壑林立，最終反倒成了阻礙邊緣計算場景落地的絆腳石。

德內(nèi)拉•梅多斯在其著作《系統(tǒng)之美》中指出，系統(tǒng)成功重建的關(guān)鍵是找到合適的“杠桿點”——改變系統(tǒng)中的連接或目標(biāo)，會讓系統(tǒng)發(fā)生顯著變革。在邊緣計算領(lǐng)域，服務(wù)器產(chǎn)品研發(fā)的“杠桿點”究竟在哪里？在量身定制之外，是否有更優(yōu)的路徑選擇？

作為中國邊緣服務(wù)器市場第一的浪潮信息，找到了獨特的破解方案——模塊化設(shè)計。如果說模塊化是IT創(chuàng)新者們前往復(fù)雜新世界的常用密碼，那么突破傳統(tǒng)以計算為中心的研發(fā)思路，采用系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計方式重構(gòu)邊緣服務(wù)器各部件模塊，則是更具顛覆意義的闖關(guān)實踐。

以模塊化設(shè)計應(yīng)對碎片化場景

客戶需求存在個性化與差異性，是市場不斷演進的必然結(jié)果，并非邊緣計算獨有的現(xiàn)象。

在數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域，也遇到過類似的問題。伴隨云計算的高速增長，視頻、電商、通信等場景會有不同的業(yè)務(wù)需求。為了解決燃眉之急，浪潮信息聯(lián)合CSP客戶，研發(fā)出模塊化的整機柜服務(wù)器，集中供電、散熱和管理，并可根據(jù)需求配置不同的節(jié)點，靈活滿足各類應(yīng)用場景對硬件平臺的要求。

顯而易見，模塊化是應(yīng)對復(fù)雜環(huán)境的有效方式，但邊緣計算場景的碎片化程度更高，對設(shè)備所能適應(yīng)的運行溫度、體積、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境、適配功能千差萬別，很難簡單復(fù)制數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域模塊化產(chǎn)品的研發(fā)路徑。

場景的高度復(fù)雜必然帶來對產(chǎn)品本身的多重要求，疊加在一起的實現(xiàn)難度可想而知。在新一代邊緣服務(wù)器產(chǎn)品規(guī)劃會上，浪潮信息研發(fā)工程師在筆記本上，記下了客戶調(diào)研得出的邊緣服務(wù)器的諸多訴求：

“它要身材玲瓏小巧，算力越大越好”；“它要能耐住高溫，還要防塵、防腐、抗震”；“它要在藍牙、WiFi、ZigBee、4G和5G里都游刃有余”；“它要收放自如，能單打獨斗也能組隊參戰(zhàn)”……

盡管模塊化設(shè)計的難度系數(shù)增加了不少，但其整體的思維框架遠超傳統(tǒng)的“量身定制”，在邊緣計算領(lǐng)域依然存在突圍的可能。浪潮信息的研發(fā)工程師們知難而上，再次瞄準(zhǔn)模塊化設(shè)計：通過將核心計算平臺、異構(gòu)加速平臺、IO模組、管理功能等進行架構(gòu)解耦，實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化，讓算力能夠靈活擴展，支持有線、無線不同通信標(biāo)準(zhǔn)，給系統(tǒng)提供更多的IO擴展和網(wǎng)絡(luò)選擇。

以系統(tǒng)架構(gòu)創(chuàng)新實現(xiàn)突破

當(dāng)然，羅馬不是一天建成的。邊緣服務(wù)器的模塊化之路，首先要應(yīng)對“極限瘦身”的挑戰(zhàn)。

為了滿足多元化的邊緣計算需求，服務(wù)器內(nèi)部要添加計算、存儲、網(wǎng)絡(luò)等各種硬件。然而，硬件之間的接口、電壓、電流都不一樣，服務(wù)器的結(jié)構(gòu)布局越復(fù)雜，信號、散熱等方面的隱患就會陡增。

經(jīng)過三個月的日夜奮戰(zhàn)，浪潮信息的工程師對內(nèi)部鏈路和熱設(shè)計進行反復(fù)驗證，終于將產(chǎn)品控制在長、寬約30cm的較小體積內(nèi)?？墒?，這個身材還是“胖”了點——產(chǎn)品經(jīng)理們在調(diào)研客戶現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)，邊緣服務(wù)器的部署空間十分有限，長、寬控制在20cm左右才更具競爭力。

看似只有10cm的差距，實際上要在顯著瘦身的前提下再減掉1/3的“體重”，談何容易？既有的方法已用到了極致，另辟蹊徑方有望走出困局。

在不知經(jīng)歷了多少次復(fù)盤討論會后，浪潮信息的工程師們碰撞出新的火花——答案或許就在承載硬件的底板上。研發(fā)人員決定從頭開始，改變過往以CPU為核心的設(shè)計思路，轉(zhuǎn)而以系統(tǒng)架構(gòu)為核心進行設(shè)計。

以CPU為核心推進產(chǎn)品設(shè)計，是可上溯至Win-Tel時代的強大路徑依賴。雖然近年來XPU以及異構(gòu)計算的迅猛發(fā)展，但以計算為核心的產(chǎn)品創(chuàng)新思路的影響綿延至今，要真正跳出窠臼殊為不易。

以系統(tǒng)架構(gòu)為核心進行產(chǎn)品設(shè)計，必須基于差異化的客戶需求對功能進行分區(qū)，將計算平臺、IO、管理功能等模組做架構(gòu)解耦，重構(gòu)成標(biāo)準(zhǔn)化的模塊，并將同一模塊設(shè)計統(tǒng)一接口與底板連接。

這畢竟是嶄新的嘗試，研發(fā)人員很快發(fā)現(xiàn)計算模組中CPU面臨PCIe資源不足、USB和UART無法滿足設(shè)計要求的難題。針對上述問題，研發(fā)人員引入PCIe Switch芯片，將CPU一組X2接口拓展為4個X1，并設(shè)計復(fù)雜的USB、UART拓?fù)浼軜?gòu)，滿足系統(tǒng)在對外、對內(nèi)、調(diào)試接口等方面的需要，使x86、ARM等不同架構(gòu)的芯片可通過統(tǒng)一的接口與底板相連。

在信號和散熱之間尋求平衡，同樣不容忽視。研發(fā)人員為此將接口設(shè)計從平行改成疊放，并從仿真到實物打樣反復(fù)調(diào)整內(nèi)部各個模塊布局，達成每一個部件極致的統(tǒng)一性。在此基礎(chǔ)上，邊緣服務(wù)器才能根據(jù)不同的場景需求，進行快速的組合，匹配合適的算力和功能。

從架構(gòu)設(shè)計到產(chǎn)品落地

歷時1年半年多的研發(fā)，全新的邊緣模塊化設(shè)計架構(gòu)ECOM（Edge Computing Optional Module）最終打磨完成。從架構(gòu)設(shè)計到產(chǎn)品落地，還有很長的路要走。

浪潮信息深諳此道，基于ECOM架構(gòu)，推出邊緣服務(wù)器新品EIS800。EIS800室內(nèi)節(jié)點體積小巧，滿足企業(yè)信息化、云桌面等一般室內(nèi)應(yīng)用場景的溫度環(huán)境；室外節(jié)點可適應(yīng)-40攝氏度～70攝氏度環(huán)溫，具備工業(yè)級防水防塵特性，在智慧交通、電力巡檢等極端條件場景亦可高效穩(wěn)定運行。

值得關(guān)注的是，EIS800微中心節(jié)點支持多樣IO擴展，部署形式靈活，可達成多節(jié)點堆疊的桌面級微中心和兩節(jié)點拼接上架的機柜級微中心部署。針對更高密度的部署需求，EIS800可通過整機柜形態(tài)一體交付，大幅提升邊緣場景下設(shè)備的運維部署效率，并且能夠支撐更為復(fù)雜的AI負(fù)載。

“極致瘦身”的獨創(chuàng)架構(gòu)，使EIS800具備秀外慧中的特質(zhì)，并獲得2022年德國紅點設(shè)計大獎。一方面，EIS800外表線條流暢，設(shè)計低調(diào)極簡，機箱結(jié)構(gòu)可以組合出單主機、防水主機、數(shù)據(jù)中心節(jié)點等形態(tài)的產(chǎn)品；另一方面，EIS800基于標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的設(shè)計，實現(xiàn)內(nèi)部計算平臺、IO、管理功能等模組的架構(gòu)解耦，可根據(jù)通信、交通、制造、能源等不同場景的差異化需求隨需而變。

獨樂樂不如眾樂樂。浪潮信息作為中國邊緣服務(wù)器市場第一的廠商，一直致力于以開放的理念，推動整個產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。目前，邊緣模塊化設(shè)計ECOM已經(jīng)在ODCC開放設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，在ECOM架構(gòu)下，浪潮信息將以往設(shè)計門檻較高的CPU核心計算單元、BMC帶外管理單元、AI計算單元等關(guān)鍵部件，設(shè)計成標(biāo)準(zhǔn)化的部件模塊，并開放了產(chǎn)品化設(shè)計，ECOM開放的邊緣計算產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，將助推行業(yè)伙伴加速產(chǎn)品開發(fā)，有利于邊緣計算整個產(chǎn)業(yè)的健康成長。

以模塊化為支點，從系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計入手，浪潮信息撬動起邊緣計算服務(wù)器的發(fā)展空間，并將惠及千行百業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。邊緣計算的新生態(tài)正蓬勃向上，浪潮信息的同路人會紛至沓來。