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从“芯”开始赋能边缘解锁边缘数据的智能密码

发布时间:2020-04-09 17:44:55  来源:∑co时间    采编:佚名  背景:

  我们生活的城市正变得越来越智慧,万物感知、万物链接和万物智能让边缘计算正变得越来越重要。本期#∑co时间#系列栏目特别邀请了华为数据存储边缘领域首席架构师曾祥勇带来《用数据连接云端,将智能带进边缘》的精彩分享。

  边缘计算进入千行百业

  5G、AI、IoT等技术的迅速兴起和应用,激活了边缘计算的活力。越来越多的企业也正在进行数字化转型,大量企业已经开始部署智能摄像头、智能传感器等物联网设备,这些物联网设备将会产生大量的数据回传。

  比如在煤炭行业中,安全生产至关重要。在矿井中,传统的方法是人工肉眼检查员工是否佩戴安全帽、设备传输是否异常、矿井是否漏水和瓦斯作业是否规范。人工肉眼检查不仅效率低,而且容易发生遗漏。而使用智能摄像头,通过AI对视频进行实时分析推理,不仅提升了效率,而且不容易产生遗漏,提升安全生产等级。

  在高速公路中,我们现在只要办理了ETC,进出省界高速时不需要停车缴费。这是如何实现的呢?很简单,高速公路的龙门架上部署了雷达、摄像头和边缘业务处理系统,可以对来往车辆进行信息动态识别,从而减少了停车收费带来的拥堵,提升了出行效率。边缘站点数据经过处理后,统一汇总中到数据中心,通过云边协同分析还可以实现车辆通行轨迹画像,从而实现车辆轨迹寻根。后续还可以通过这些信息生成实时路况监测地图,建立起交通系统的“末梢神经”,实现路况识别及车路协同,为辅助驾驶提供帮助。

  还有一个典型的边缘场景就是智慧园区。目前工业园区朝着综合智能化发展,不仅需要对人、车辆自动识别,还需要支持安防监控、入侵检测和智慧办公等功能。智慧园区是一个典型的边缘混合负载场景,除了处理传感器和视频数据之外,还需要部署园区的业务和办公系统,这样一来边缘计算系统的存在就可以让园区管理更加智能高效。

  根据IDC的预测,预计到2025年,全球将产生180ZB的数据,相比2018年增长了5.5倍,其中75%的数据产生于边缘。在这75%的数据中,又有50%的数据需要在边缘进行处理。这些海量的边缘数据不可能全部传输到数据中心进行处理,这不仅占据大量带宽,而且还无法满足业务实时性要求。如果将数据在靠近端的边缘进行处理,将极大缩短业务时延。在典型业务场景下,时延可以缩短5-10倍。而且在带宽方面,边缘将有价值的信息提取后,只需将价值数据传输到数据中心处理,可降低十倍带宽需求。

  曾祥勇认为,不同的边缘场景对于设备的需求也不同,可以把边缘场景分为三大类:

  1.大企业、企业园区的大型边缘,一般需要提供完整的虚拟化、容器编排、AI 计算、大数据分析和数据库的能力,要求支持资源平滑扩展,算力一般要求在12个节点以上;2.分支办公和营业网点类的中型边缘,这类边缘一般采取中心+分支的拓扑结构,要求应用程序和算法从中心统一分发,提供虚拟化、容器编排、AI 计算和 IOT 数据分析的能力,规模一般都在 3~12 个节点之间,要求以整柜方式快速部署;3.在加油站、矿井、高速公路龙门架等位置的小型边缘,以视频处理、IoT 数据分析为主,靠近端设备部署,没有专门的部署机房,需要支持宽温环境,一般通过市电进行供电,性价比要求高,规模一般在 1~3 个节点之间。

  华为提供“极简+智能”的边缘解决方案

  虽然边缘场景分类不同,但这其中也有共同的需求,华为总结为“极简+智能+边缘自治”。

  极简包括极简交付和极简运维,边缘设备需要一体化的交付方式,设备在生产时就会预安装,进场后开箱即用。另外,边缘设备要能够支持统一管理,在管理中心可以完成故障设备的定位,运维人员不需要专业IT技能也能完成故障排除。

  智能则是要求边缘设备拥有AI能力,不仅要内置AI芯片还要提供AI算法仓库,同时还要支持根据边缘数据不断的迭代训练AI 算法,提供AI 算法在线更新,不断满足边缘业务算法精度的需求。

  边缘自治包括2层含义,第一层含义是指当边缘与中心断联时,边缘的业务可以正常运行,业务不中断,即便是再出现硬件故障,业务也不会中断;第二层含义是边缘支持管理自治,边缘可以在自己的管理portal上定义自己的数据管理策略和业务处理策略。

  基于对于边缘的洞察和理解,华为设计开发了FusionCube边缘数存解决方案,该解决方案架构设计围绕极简、智能、边缘自治进行。为了满足不同的应用场景,华为按照规模的从大到小共设计了4种规格的边缘设备:

  FusionCube2000:一般部署在企业及园区的机房,提供多负载处理能力,对外可以提供存储、容器、虚拟化、AI等平台能力,支持根据负载的需求进行水平扩展。

  FusionCube1000:适用于部署在边缘微数据中心,一般采取整柜交付方式,会集成计算、

  存储、网络、安全、UPS和 AI等部件,设备发货到客户现场后,2小时就可以完成站点的部署。

  FusionCube500:它可以方便地部署在通用的室内环境里,包括矿区、收费站、加油站和办公区等,设备高度集成,专门为边缘场景定制的一体化设备。

  FusionCube500M:类似普通的IoT网关或AR网关,支持更加灵活的部署方式。

  这4种规格的设备会根据客户需求求预先集成好所需资源,包括计算、存储、网络、防火墙UPS和 AI等,并在生产线完成所有设备的硬件和软件的预安装,设备到达客户现场后,插上电就可以使用。当设备发生故障时,维护人员自主就可以完成部件更换。通过FusionCube Center软件,一套软件可支持2万边缘站点的统一管理。在中心就可以完成所有边缘站点的统一运维、升级、应用发放、资源调度等,也支持通过手机APP进行移动运维。设备内置华为昇腾芯片,通过边云协同完成边缘AI,可以把云上训练好的AI算法根据策略自动推送到边缘,完成边缘AI处理要求。

  FusionCube500业界集成度最高

  作为业界集成度最高的边缘数存基础设施,FusionCube500实现了硬件上的“5合1”,内置了计算、存储、网络、安全和AI能力。单框最多支持4个鲲鹏节点,每个鲲鹏节点对外可提供8个昇腾芯片,同时,单框对外还可提供100TB的有效存储容量。在网络上,FusionCube500内置了2张冗余的交换板卡,提供框内4个节点的内部网络互联,从而实现免外置交换机业务正常运行。除此之外,这款产品还内置了安全能力,可以对外提供防火墙能力和WAN网络接入。

  在环境适应性方面,FusionCube500不仅支持部署在标准机柜里面,还支持独立塔式部署,可以灵活的部署在办公室,单个工程师就可以完成设备的安装。能够适应55度宽温环境,普通市电就可以实现设备正常运行。

  在软件上,华为内置了企业存储软件,可以给上层应用提供标准块、文件等接口,具备了企业存储的所有高级特性,包括EC、重删压缩、容灾备份等。同时,设备还内置了虚拟化、容器、AI框架和轻量化容器编排能力,对外提供一个开放的边缘数据处理平台。此外,通过内置的管理软件,还可以提供设备本地自治管理,在边缘与中心断联时,实现本地设备管理和业务发放。

  从“芯”开始赋能边缘

  为边缘设备赋能,华为选择从芯片开始。FusionCube系列产品内置华为鲲鹏920和昇腾310两款芯片,鲲鹏920在典型主频下,SPECint Benchmark超出业界25%。昇腾310是华为首款全场景人工智能芯片,同时对外提供配套的Mind Studio,通过这款芯片在边缘完成推理。除此之外,产品还集成了华为的OceanStor存储设备,在数据的存、传、算、管都采用华为的自研芯片。

  目前,华为已经和山西的精英数智合作一起推出了煤矿大脑解决方案,提升矿井安全性。华为还和德国大众汽车合作提供分支机构解决方案,大幅降低了大众汽车分支机构的IT运维成本。

  结语

  对于边缘计算而言,各行各业有着自己不同的需求。华为通过自己的芯片能力、硬件能力和基础软件能力,打造一个极简、智能、自治的边缘数存平台,为千行百业提供一个坚实的数字底座。华为和各行各业的ISV进行深度合作,提供面向不同行业客户的边缘解决方案。

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