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鲲鹏 + openEuler软硬协同边缘计算平台

发布时间：2021-03-12 17:06:24

当前边缘计算设备普遍强通讯弱计算，其算力通常有限。随着5G、人工智能等技术的兴起和广泛应用，边缘计算在应对更多联接、更高实时性要求、海量异构数据处理上，对边缘算力需求也显著增长；同时边缘计算因为其部署条件限制，对服务器在环境适配性、部署运维上有更严苛要求；在面对海量边缘应用场景，作为软件基础平台的操作系统尤为重要，向下要能充分发挥硬件算力，向上能使能海量应用。

解决方案名称：鲲鹏 + openEuler软硬协同边缘计算平台

申报单位或企业：华为技术有限公司

申报单位概况

华为创立于1987年，是全球领先的ICT（信息与通信）基础设施和智能终端提供商，我们致力于把数字世界带入每个人、每个家庭、每个组织，构建万物互联的智能世界：让无处不在的联接，成为人人平等的权利；为世界提供最强算力，让云无处不在，让智能无所不及；所有的行业和组织，因强大的数字平台而变得敏捷、高效、生机勃勃；通过AI重新定义体验，让消费者在家居、办公、出行等全场景获得极致的个性化体验。目前华为约有19.4万员工，业务遍及170多个国家和地区，服务30多亿人口。   

推荐理由 

鲲鹏 + openEuler软硬协同边缘计算平台，是融合了鲲鹏920高性能数据中心及边缘计算处理器、TaiShan 200边缘型服务器（型号2280E）和openEuler服务器操作系统的面向边缘计算应用和创新的计算平台。



解决方案基本情况  

解决方案名称：鲲鹏 + openEuler软硬协同边缘计算平台   

解决方案涉及领域：工业制造、智能交通、智慧城市、电力能源、智慧医疗、智慧物流、游戏直播、智慧园区  

解决方案的目标和概述：

当前边缘计算设备普遍强通讯弱计算，其算力通常有限。随着5G、人工智能等技术的兴起和广泛应用，边缘计算在应对更多联接、更高实时性要求、海量异构数据处理上，对边缘算力需求也显著增长；同时边缘计算因为其部署条件限制，对服务器在环境适配性、部署运维上有更严苛要求；在面对海量边缘应用场景，作为软件基础平台的操作系统尤为重要，向下要能充分发挥硬件算力，向上能使能海量应用。

基于上述挑战，鲲鹏 + openEuler软硬协同边缘计算平台，从处理器、服务器和操作系统三个层面，打造适用于边缘计算的融合统一计算平台，为边缘计算在5G行业创新、智能园区、电力能源、工业制造和游戏直播等多个行业发展提供动能。   

代表性及推广价值：

（可从应用情况及效果、技术的示范效应、商业价值、社会价值等方面阐述。）

鲲鹏 + openEuler软硬协同边缘计算平台，目前已广泛应用于广泛部署和应用于交通、电力、电信、互联网等多个国计民生行业，为丰富边缘计算的应用和更多业务创新提供充足算力。

应用案例一：全国高速公路取消省界收费站项目 

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在全国高速公路取消省界收费站项目中，截止目前部署了超过4000台基于鲲鹏服务器主板的服务器，其中80%部署在边缘场景，为系统提供高速、高效且稳定的算力。部署整体解决方案后，客车通行速度从15秒降低到2秒，货车通行速度从29秒降低到3秒，大大提高了通行效率。

同时依托数字平台能力，构筑云—边协同实时精准收费稽查大数据云平台。通过ETC门架系统边缘计算节点对车牌识别图片、RSU（路侧单元）读取的车辆信息进行实时分析比对，异常信息实时上报省中心并同步至相关出入口收费站进行实时管控，通过“省中心—ETC门架”云边协同，实现实时、精准收费稽查。

应用案例二：电力系统边缘变电站监控应用

在某电网项目中，建成基于鲲鹏的电网云平台和数据中台，满足了电力物联网对数字平台的支撑需求，确保资源调配更弹性灵活、服务集成更统一高效、数据资源更集约共享。电网云和数据中台利用现有平台基础开展建设，云平台减少近50%的技术组件运维成本，资源利用率提升近2倍，实现了数据“可提取、可流转、可汇集、可分析、可应用”，可快速响应客户需求，为各种业务系统提供灵活丰富的网络、计算和存储环境。在各变电站所处的边缘场景，通过部署鲲鹏 + openEuler软硬协同边缘计算平台，实现对变电站各种运行数据的搜集、分析和自动化处理，极大提升变电站运行维护效率，降低运行维护成本。   

解决方案详细介绍：

鲲鹏 + openEuler软硬协同边缘计算平台，主要包含鲲鹏920处理器、TaiShan 200边缘型服务器（型号2280E）和openEuler服务器操作系统三个方面：



1. 高性能：鲲鹏920集成了64核、主频提升至2.6GHz，并通过优化分支预测算法、提升运算单元数量、改进内存子系统架构等一系列微架构设计，大幅提高了处理器核性能。典型主频下，单芯片评测跑分超过930分，超出业界标杆25%。

2. 高吞吐：为改善在低延时条件下高并发的能力,  鲲鹏920采取了三项措施。首先将业界DDR通道数量从6通道增加到8通道，速率从2666MHz提升至2933MHz，总带宽达到1.5T比特每秒，超出业界主流内存带宽46%；其次将PCIe从3.0升级到4.0，速率翻番，带宽达到640Gbps，比业界主流提升66%；第三将网口带宽从25G直接提升到100G，带宽翻了4倍。

3. 高集成：传统服务器架构上，CPU/南桥/网卡/硬盘控制器是系统标配，需要4颗芯片来实现；随着workload的丰富多样、异构计算的不断兴起，在服务器层面需要更多的槽位来部署不同的业务加速部件，而槽位在服务器上是一个紧缺资源。而鲲鹏920不仅是一颗通用CPU，还同时集成了南桥、网卡、SAS存储控制器等三种芯片的功能，做到集成度业界第一，单颗芯片实现4颗芯片的功能，从而可以释放出更多槽位扩展更多功能，大幅提高系统的集成度并为客户带来总体拥有成本上的收益。

4. 高能效：云计算/边缘计算的兴起，使得数据中心规模越来越大，从几台服务器、几个机架演变成以万台服务器为单位的数据中心集群，占地空间和能源消耗成为大型数据中心的重要影响因素，节能具有更重要的意义。正因每个机架的供电能力是有限的，每个机架的计算能力越强，在大规模数据中心建设时越能有效减少总体占地和减少功耗。基于鲲鹏920，在大规模数据中心业务实践中，每万台服务器可每年省电1000万度、碳排放每年减少1万吨。



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1. 端边云协同计算：鲲鹏处理器兼容ARM架构，提供强大多核算力；具有ARM原生指令集优势，提供更加高效的应用开发和部署运行环境，使能端边云算力同构。

2. 多样性计算：基于鲲鹏+昇腾芯片族构筑多样性计算能力，满足边缘场景差异化算力需求。

3. 边缘安全：保障边缘数据和隐私安全，支持安全、可信启动，支持芯片级加速引擎和国密算法。

4. 易部署易运维：机框采用短机箱设计，存储、网络和风扇等部件采用模块化设计，系统具有-5°C至55°C的超宽环温适应性，满足边缘场景严苛的部署要求；



openEuler是基于Linux內核的开源操作系统，支持x86和ARM等多种处理器架构，适用于数据库，大数据，云计算，人工智能及边缘计算等场景。

同时openEuler也是一个开源，免费的Linux发行版平台，致力于通过开放的社区形式，与全球的开发者共同构建一个开放，多元和架构包容的软件生态体系。

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做为一款通用操作系统， openEuler除了具备当前流行的操作系统的特点之外， 同时又有自身不同点，尤其与鲲鹏硬件配套，为此做了大量的优化与创新，表现在以下5方面特点：

1. 领先的多核调度技术：从多核向众核发展过程中，openEuler提供的自上而下的NUMA aware方案，提升调度性能。同时免锁优化， 并发增强等使系统整体性能得到明显提升。

2. 软硬协同，释放强劲算力：通过KAE（Kunpeng Accelerator Engine）库，充分释放鲲鹏硬件算力潜能，提升算力表现。同时通过openssl相结合，在业务零修改情况下，从CPU把加解密算力缷载到硬件加解密卡上， 降底CPU负载。

3. 软量级虚拟化，iSula和StatioVirt虚拟化技术及容器技术，提供从云，到边缘的安全、灵活业务部署，编排能力，应对复杂的业务场景。

4. 指令级优化，对于业界主流的动态，静态语言从指令级进行优化，充分利用处理器流水线， 提升运行性能。

5. A-tune智能优化引擎，动态智能识別操作系业务场景，匹配场景参数模型，使系统都处在最佳的运行状态，从而提升业务性能。

openEuler在边缘计算场景的优势：

面向边缘，openEuler定位为面向边缘的实时与非实时系统的混部提供轻量、实时、敏态的OS。从轻量化和虚拟化入手，开放易用的OS镜像制作工具，依托轻量级容器iSula和轻量虚拟化技术StatioVirt实现易构建，轻运行。支持KS8S生态对接，支持容量、虚机的混合编排，实现边缘敏捷；实时性是openEuler在边缘计算的亮点能力，可以与鲲鹏服务器配合，在通用计算硬件上，实现us级別的实时响应。达到10x启动速度，10x虚拟密度提升，在确定性时延等边缘计算关键能力领先。   

产业营销能力介绍：

具备独立的产业营销策划和执行团队。能配合秘书处在指定时间和内容上，向多个渠道完成相关内容传播。