重塑系統(tǒng)之美，邊緣服務(wù)器煉成“百變金剛”

北京2022年12月9日 /美通社/ -- 邊緣的急劇裂變，會(huì)引發(fā)整個(gè)系統(tǒng)的重建。當(dāng)邊緣計(jì)算風(fēng)生水起，基礎(chǔ)設(shè)施也必然隨需而動(dòng)。

根據(jù)IDC咨詢的預(yù)測(cè)，未來(lái)幾年，邊緣算力的投資增速將遠(yuǎn)快于核心位置，到2025年，全球邊緣計(jì)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(guó)信息和通信技術(shù)成熟度曲線》報(bào)告亦指出，隨著越來(lái)越多的企業(yè)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)下降程度感到滿意，邊緣計(jì)算已進(jìn)入快速增長(zhǎng)階段。

面對(duì)快速增長(zhǎng)的市場(chǎng)，如何面對(duì)應(yīng)用場(chǎng)景的千變?nèi)f化是邊緣計(jì)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(wàn)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(duì)紛繁復(fù)雜的邊緣計(jì)算場(chǎng)景，很多廠商以定制化的方式應(yīng)對(duì)特定需求，雖然取得一城一池的勝利，但由于設(shè)計(jì)生產(chǎn)周期過(guò)長(zhǎng)、測(cè)試與售后服務(wù)難以保障等因素，無(wú)法實(shí)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(jì)算場(chǎng)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(diǎn)”——改變系統(tǒng)中的連接或目標(biāo)，會(huì)讓系統(tǒng)發(fā)生顯著變革。在邊緣計(jì)算領(lǐng)域，服務(wù)器產(chǎn)品研發(fā)的“杠桿點(diǎn)”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(guó)邊緣服務(wù)器市場(chǎng)第一的浪潮信息，找到了獨(dú)特的破解方案——模塊化設(shè)計(jì)。如果說(shuō)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(jì)算為中心的研發(fā)思路，采用系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)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(shí)踐。

以模塊化設(shè)計(jì)應(yīng)對(duì)碎片化場(chǎng)景

客戶需求存在個(gè)性化與差異性，是市場(chǎng)不斷演進(jìn)的必然結(jié)果，并非邊緣計(jì)算獨(dú)有的現(xiàn)象。

在數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域，也遇到過(guò)類似的問(wèn)題。伴隨云計(jì)算的高速增長(zhǎng)，視頻、電商、通信等場(chǎng)景會(huì)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(jī)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(diǎn)，靈活滿足各類應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)硬件平臺(tái)的要求。

顯而易見(jiàn)，模塊化是應(yīng)對(duì)復(fù)雜環(huán)境的有效方式，但邊緣計(jì)算場(chǎng)景的碎片化程度更高，對(duì)設(shè)備所能適應(yīng)的運(yùn)行溫度、體積、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境、適配功能千差萬(wàn)別，很難簡(jiǎn)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。

與數(shù)據(jù)中心相比，邊緣計(jì)算應(yīng)用的細(xì)分度有幾何級(jí)數(shù)的上升：既有零售、醫(yī)療、金融等室內(nèi)場(chǎng)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(gè)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。

場(chǎng)景的高度復(fù)雜必然帶來(lái)對(duì)產(chǎn)品本身的多重要求，疊加在一起的實(shí)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(huì)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(lán)牙、WiFi、ZigBee、4G和5G里都游刃有余”；“它要收放自如，能單打獨(dú)斗也能組隊(duì)參戰(zhàn)”……

盡管模塊化設(shè)計(jì)的難度系數(shù)增加了不少，但其整體的思維框架遠(yuǎn)超傳統(tǒng)的“量身定制”，在邊緣計(jì)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(jì)：通過(guò)將核心計(jì)算平臺(tái)、異構(gòu)加速平臺(tái)、IO模組、管理功能等進(jìn)行架構(gòu)解耦，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化，讓算力能夠靈活擴(kuò)展，支持有線、無(wú)線不同通信標(biāo)準(zhǔn)，給系統(tǒng)提供更多的IO擴(kuò)展和網(wǎng)絡(luò)選擇。

以系統(tǒng)架構(gòu)創(chuàng)新實(shí)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(duì)“極限瘦身”的挑戰(zhàn)。

為了滿足多元化的邊緣計(jì)算需求，服務(wù)器內(nèi)部要添加計(jì)算、存儲(chǔ)、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(hào)、散熱等方面的隱患就會(huì)陡增。

經(jīng)過(guò)三個(gè)月的日夜奮戰(zhàn)，浪潮信息的工程師對(duì)內(nèi)部鏈路和熱設(shè)計(jì)進(jìn)行反復(fù)驗(yàn)證，終于將產(chǎn)品控制在長(zhǎng)、寬約30cm的較小體積內(nèi)。可是，這個(gè)身材還是“胖”了點(diǎn)——產(chǎn)品經(jīng)理們?cè)谡{(diào)研客戶現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)，邊緣服務(wù)器的部署空間十分有限，長(zhǎng)、寬控制在20cm左右才更具競(jìng)爭(zhēng)力。

看似只有10cm的差距，實(shí)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(pán)討論會(huì)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(kāi)始，改變過(guò)往以CPU為核心的設(shè)計(jì)思路，轉(zhuǎn)而以系統(tǒng)架構(gòu)為核心進(jìn)行設(shè)計(jì)。

以CPU為核心推進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)，是可上溯至Win-Tel時(shí)代的強(qiáng)大路徑依賴。雖然近年來(lái)XPU以及異構(gòu)計(jì)算的迅猛發(fā)展，但以計(jì)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(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)，必須基于差異化的客戶需求對(duì)功能進(jìn)行分區(qū)，將計(jì)算平臺(tái)、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(jì)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(jì)算模組中CPU面臨PCIe資源不足、USB和UART無(wú)法滿足設(shè)計(jì)要求的難題。針對(duì)上述問(wèn)題，研發(fā)人員引入PCIe Switch芯片，將CPU一組X2接口拓展為4個(gè)X1，并設(shè)計(jì)復(fù)雜的USB、UART拓?fù)浼軜?gòu)，滿足系統(tǒng)在對(duì)外、對(duì)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(guò)統(tǒng)一的接口與底板相連。

在信號(hào)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(jì)從平行改成疊放，并從仿真到實(shí)物打樣反復(fù)調(diào)整內(nèi)部各個(gè)模塊布局，達(dá)成每一個(gè)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(chǎng)景需求，進(jìn)行快速的組合，匹配合適的算力和功能。

從架構(gòu)設(shè)計(jì)到產(chǎn)品落地

歷時(shí)1年半年多的研發(fā)，全新的邊緣模塊化設(shè)計(jì)架構(gòu)ECOM（Edge Computing Optional Module）最終打磨完成。從架構(gòu)設(shè)計(jì)到產(chǎn)品落地，還有很長(zhǎng)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(diǎn)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(chǎng)景的溫度環(huán)境；室外節(jié)點(diǎn)可適應(yīng)-40攝氏度～70攝氏度環(huán)溫，具備工業(yè)級(jí)防水防塵特性，在智慧交通、電力巡檢等極端條件場(chǎng)景亦可高效穩(wěn)定運(yùn)行。

值得關(guān)注的是，EIS800微中心節(jié)點(diǎn)支持多樣IO擴(kuò)展，部署形式靈活，可達(dá)成多節(jié)點(diǎn)堆疊的桌面級(jí)微中心和兩節(jié)點(diǎn)拼接上架的機(jī)柜級(jí)微中心部署。針對(duì)更高密度的部署需求，EIS800可通過(guò)整機(jī)柜形態(tài)一體交付，大幅提升邊緣場(chǎng)景下設(shè)備的運(yùn)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(dú)創(chuàng)架構(gòu)，使EIS800具備秀外慧中的特質(zhì)，并獲得2022年德國(guó)紅點(diǎn)設(shè)計(jì)大獎(jiǎng)。一方面，EIS800外表線條流暢，設(shè)計(jì)低調(diào)極簡(jiǎn)，機(jī)箱結(jié)構(gòu)可以組合出單主機(jī)、防水主機(jī)、數(shù)據(jù)中心節(jié)點(diǎn)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(jì)，實(shí)現(xiàn)內(nèi)部計(jì)算平臺(tái)、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(chǎng)景的差異化需求隨需而變。

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

以模塊化為支點(diǎn)，從系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)入手，浪潮信息撬動(dòng)起邊緣計(jì)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(jì)算的新生態(tài)正蓬勃向上，浪潮信息的同路人會(huì)紛至沓來(lái)。