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王庆的边缘计算(第四章)

凌云时刻 发布时间:2018-06-08 12:00:40 ,浏览量:0

刚刚过去的五月,开源界发生了两件关于边缘计算的事情。一件是由Linux基金会主办并由英特尔公司协办的第一次Akraino Meetup在美国俄勒冈州Hillsboro举行,来自AT&T、Verizon、中国移动、华为、爱立信等众多业内专家100多人聚集一堂,探讨和交流边缘计算技术、案例和观点。其中的重头戏仍然是AT&T发起的Akraino项目,会议对Akraino架构、范围、将来管理模式等一系列问题进行了深入探讨,而且AT&T和英特尔也公布了即将发布的种子代码框架。另一件是紧接着在加拿大温哥华召开OpenStack Summit峰会,峰会中最热门的话题莫过于边缘计算,各家也都再次阐述自家对边缘计算的认识和理解,讨论边缘计算的需求和解决方案,以及展望未来边缘计算发展趋势。其中的重头戏便是英特尔宣布,开源风河Titanium Cloud产品主要组件并成立新边缘计算开源项目StarlingX。

那么,今天就让我们看看什么是Akraino和StarlingX,以及它们之间的关系。

Akraino Edge Stack(https://www.akraino.org/)是一个Linux基金会项目,它创建一个开源软件堆栈,以改善运营商、提供商和物联网网络的边缘云基础设施条件。为了推出新项目,AT&T和英特尔公司提供种子代码。 AT&T的代码是为在虚拟机和容器中运行电信运营商级边缘计算应用而设计,以支持可靠性和性能要求。 英特尔贡献风河Titanium Cloud产品的主要组件和英特尔网络边缘虚拟化软件开发套件(Intel NEV SDK)。 Akraino Edge Stack将为用户提供全新级别的灵活性,以便快速扩展边缘云服务,最大限度地提高每台服务器上支持的应用程序或用户数量,并帮助确保必须始终处于运行状态系统的可靠性。

今年二月,AT&T在Linux基金会框架下宣布开源Akraino项目,它号称是Open Source Edge Stack,即开源边缘计算栈。后面三月在美国洛杉矶举行的ONS(Open Networking Summit)大会上,英特尔、中国移动、中国联通、中国电信、华为、腾讯、九州云等一干公司也相继宣布加入到Akraino项目当中。

StarlingX(http://www.starlingx.io/)也是一套开源软件,它为边缘、工业IOT和电信使用案例中最苛刻的应用提供云基础架构。它基于英特尔和风河贡献的种子代码,并将自己的组件与OpenStack、Ceph和OVS等领先的开源项目结合在一起,组成一套完美的软件方案。

Akraino定义

Akraino说白了就是一把大伞,它既包括了顶层边缘应用程序或VNF,也包括了中间与底层基础架构框架交互的中间件和边缘API,当然也包括了管理底层基础架构的Edge Stack,以及相应的生存周期管理、CI/CD和工具集。下面这张图很好的诠释了Akraino里面的内容。图中的观点来源主要是AT&T。

AT&T提出的Akraino Building Blocks

在底下网络Edge层,有三种概念POD(Point of Delivery):一个叫Cruiser,第二个叫Tricycle,第三个叫Unicycle,在客户Edge,有Satellite和Rover之别。

边缘POD

Edge POD主要是分层级,Cruiser是大的POD,特点是里面POD多机器多,控制面可以跑在容器里,控制面里可以有OpenStack和Ceph等,数据面主要以计算结点为主,整个网络是运行在5G核心网上的。再往下一级是Tricycle,由于POD数量少一点,里面的控制结点和计算结点相当少一些。它可以跑在IP服务上,也可以跑在5G接入网上。再往下叫Unicycle,到最后一公里就叫Satellite和Rover,这时候由于机器少,就那么一个两个的,数据面和控制面可能需要跑在一台服务器上,也就是All-in-one,此时机器上运行的主要就是边缘计算应用程序了。

这样的划分概念,就象我们之前谈到的,边缘计算就是把机器搬到了边缘侧,搬到了接近客户和数据源的地方,也就是最后一公里。但是从云计算的数据中心到边缘计算的最后一公里,并不是一步到位的,它也是根据机器数目多少一步一步的,从大型数据中心、中型数据中心、小型数据中心和最后一公里一两台机器这样分级下来的。电信运营商之所以这么做的原因,跟它们本身是分级管理分不开的。再看看下面边缘需求场景图片,读者就明白了。

运营商各级网络对边缘的Latency需求

在网络Edge和客户Edge之上,是Edge Software层,有OpenStack和Kubernetes,也有分布式存储Ceph,还有网络控制面和数据面的开源项目和技术,比如SR-IOV技术和ovsdpdk。当然,Edge Software还包括了Linux操作系统。

再往上,有用于编排的ONAP。在ONAP之上,就是各种Edge应用程序、中间件、API和SDK,以及GUI了,这些我们就不太关心了。还有另外一些七七八八的项目名字,都来自于AT&T内部项目,笔者也不是十分熟悉,让我们静观其变吧。

在Edge基础架构和软件编排上,AT&T这次主推一个叫Airship的项目,它会推到OpenStack社区里作为几个独立的项目存在。它是在建立一个“母盘”Under Cloud Platform(UCP)的基础上自动部署云和管理云的工具集,包括Treasure Map、Shipyard、Drydock、Divingbell、Deckhand、Armada、Berth、Promenade和Pegleg等多个开源项目,它也会与OpenStack-Helm、Kubernetes Helm、Kubernetes、Barbican、Keystone、Ironic和Mogan等项目打交道,只要用户输入写好的document和configuration,它会自动把用户需要的云部署出来。

在Akraino Building Blocks图中,Akraino还会有CI/CD贯穿整个Edge Stack。虽然我们感觉Akraino更多的是一个集成项目,类似于OPNFV,但从这次Akraino Meetup和OpenStack Summit上看,AT&T始终坚称它不仅仅是一个Integration Project,也会有相应的Innovation代码开发。

在Akraino里,细心的读者还会看到一个概念,叫Blueprint。它与OpenStack开发里常说的Blueprint不一样,它更象是针对某种边缘计算应用场景,而提出的软硬件参考及配置方案。

Akraino中的Blueprint

比如选用多大的POD,选择什么服务器和软件版本,采用什么配置,以及CI/CD集成测试策略,都是某个Blueprint的组成部分。由于边缘计算场景很多,例如工业自动化所需要的POD数与智慧城市所需要的POD数会完全不一样,因此就会有一个Blueprint对应着上海某汽车制造厂工业自动化案例参考架构,也会有另一个Blueprint对应着重庆智慧城市解决方案。Akraino包罗万象,但里面的全是“食材”,厨师怎么做菜就看Blueprint菜谱下厨吧。

StarlingX架构

而StarlingX,它是基于风河Titanium Cloud产品的开源项目,该产品中主要部件都已开源出来,英特尔和风河还为边缘计算场景做有针对性的优化和改进。虽然Titanium Cloud主要是基于OpenStack版本开发的一套发行版,但这次StarlingX里最重要的模块是它的控制结点组件,包括Configuration Management、Software Management、Fault Management和Service Management等,而且这也是此次StarlingX开源对社区最重要的贡献。值得说明的是,StarlingX也是在Akraino的框架下,可以被视作是Akraino的一个Blueprint。

在硬件方面,英特尔公司RSD(Rack Scale Design,http://www.intel.com/IntelRSD)方案也是一个不错之选。RSD是第一个基于并使用来自DMTF的RedfishTM行业标准的框架,以达到对各级别数据中心(Cruiser、Tricycle和Unicycle)中可扩展平台硬件的现代化和安全化管理。RSD可以动态管理计算、内存、PCIe和存储资源,并将这些资源合并以共用实现数据中心资产的更有效使用。现在该框架简化了先进的技术来为未来的数据中心加速采用开放的、可互操作的解决方案。

因为RSD通过计算、存储和网络资源的解耦池化和动态管理简化并扩展数据中心基础设施的能力,所以针对不同边缘计算场景,它能提供高性能更加灵活的硬件基础。举个简单的例子,电信运营商会部署一套统一的POD,支撑所有的应用场景。最大化重复利用POD,为所有边缘计算应用服务,必是运营商所考虑重要方面。然而对于某些应用例如在线点播视频编解码,亦或是机器学习或HPC应用,事先计划的资源有可能出现不够用的情况,这时候如果部署的是RSD,那么该方案就能让资源分解、合并以及动态管理,将闲置GPU和SSD等资源利用起来。

RSD应用案例说明

(注:该图片非原创,来源于其它网站)

所以,我们也可以认为,采用RSD为某些边缘计算场景服务的方案,也是Akraino项目中的一个可以推荐的Blueprint,关键看客户的选择和决策。

Akraino和其它社区

边缘计算是一个大的系统工程,除了Linux基金会,还有OpenStack基金会,而且现在很多架构设计还是Open的,未来更多地是社区之间相互合作相互补充,在Akraino框架下提供不同类别Blueprint以满足边缘应用需求。

相关阅读:

王庆的边缘计算(第一章)

王庆的边缘计算(第二章)

王庆的边缘计算(第三章)

>>  关于作者:王庆,英特尔开源技术中心研发经理。在2004年复旦大学计算机软件与理论专业获得博士学位后加入英特尔公司,做过基于迅驰平台的移动软件开发工具集开发,2007年加入开源技术中心从事开源技术领域的工作至今,涉及过基于硬件虚拟化技术(VT)的虚拟化软件Xen的底层开发,开发与维护开源的可信启动解决方案tboot,以及领导研发团队开发嵌入式解决方案Yocto等,2012年起从事云计算OpenStack的开发,专注网络和存储但不仅限于OpenStack Neutron、OpenStack Cinder、Ceph、Open DayLight、ONAP、OPNFV等,2018年起拓展到边缘计算领域。2018年1月12日,OpenStack基金会个人独立董事选举结果揭晓,英特尔开源技术中心研发经理王庆博士(Shane Wang)连续第四年当选个人独立董事。

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- To be continued -

责任编辑:RAY MAN

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