“多元算力時(shí)代下，大規(guī)模的異構(gòu)服務(wù)器設(shè)備面臨多種處理器架構(gòu)、多種設(shè)備協(xié)議、不同管理芯片兼容的系統(tǒng)化設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)，管理固件也迎來新的變革。開源開放的OpenBMC，以創(chuàng)新的分層解耦軟件架構(gòu)，兼容不同處理器架構(gòu)、算力平臺(tái)和管理芯片，為多元算力基礎(chǔ)設(shè)施提供了開放靈活的運(yùn)維管理解決方案，也將推動(dòng)產(chǎn)業(yè)形成開放、標(biāo)準(zhǔn)的管理固件生態(tài)。”浪潮信息服務(wù)器產(chǎn)品線總經(jīng)理趙帥。
全球數(shù)字經(jīng)濟(jì)持續(xù)穩(wěn)定增長(zhǎng)，AIGC等創(chuàng)新技術(shù)應(yīng)用對(duì)于算力帶來了巨大的需求，算力新基建成為推動(dòng)數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展的核心支撐力和驅(qū)動(dòng)力。據(jù)國(guó)際數(shù)據(jù)公司IDC、浪潮信息、清華大學(xué)全球產(chǎn)業(yè)研究院聯(lián)合發(fā)布的《2022—2023全球計(jì)算力指數(shù)評(píng)估報(bào)告》顯示，2022年，中國(guó)整體服務(wù)器市場(chǎng)規(guī)模保持6.9%的正增長(zhǎng)，占全球市場(chǎng)比重達(dá)25%。其中，生成式AI計(jì)算市場(chǎng)規(guī)模將從2022年的8.2億美元驟增到2026年的109.9億美元，成為驅(qū)動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、金融、教育、醫(yī)療和制造等行業(yè)未來創(chuàng)新發(fā)展的重要引擎。
在AIGC等應(yīng)用的驅(qū)動(dòng)下，服務(wù)器架構(gòu)正在由CPU密集型轉(zhuǎn)向搭載GPU、FPGA、ASIC芯片的加速計(jì)算密集型，算力呈現(xiàn)出多元化的發(fā)展趨勢(shì)。處理器架構(gòu)也呈現(xiàn)多元化，x86、ARM、Power、MIPS、RISC-V等處理器架構(gòu)持續(xù)并存。多元算力時(shí)代下，數(shù)據(jù)中心為保障大規(guī)模服務(wù)器的可靠穩(wěn)定運(yùn)行，各類異構(gòu)設(shè)備統(tǒng)一運(yùn)維的挑戰(zhàn)日益凸顯。如何實(shí)現(xiàn)多處理器、多芯片設(shè)備高效、穩(wěn)定運(yùn)行，對(duì)服務(wù)器管理控制系統(tǒng)BMC(Baseboard Management Controller)固件的兼容性、精細(xì)度、定制化和快速迭代能力提出了一系列新的挑戰(zhàn)。
多元算力時(shí)代，服務(wù)器穩(wěn)定可靠的“第一道防線”面臨全新挑戰(zhàn)
BMC是在服務(wù)器中嵌入的復(fù)雜而獨(dú)立SOC(System on Chip)系統(tǒng)，是互聯(lián)網(wǎng)、通信、金融等用戶數(shù)據(jù)中心集中運(yùn)維管理IT設(shè)備的核心組件，對(duì)服務(wù)器安全可靠運(yùn)行、遠(yuǎn)程集中管理和控制部署至關(guān)重要。
BMC由BMC硬件和BMC固件兩大部分組成。在硬件上BMC是完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，包含嵌入式處理器、內(nèi)存(DRAM)和存儲(chǔ)芯片(Flash)，外圍集成豐富的物理通道，連接數(shù)百個(gè)傳感器、CPU、內(nèi)存、磁盤、電源、網(wǎng)卡、GPU、RAID卡等各類組件，實(shí)現(xiàn)對(duì)服務(wù)器硬件的全方位掌控。在軟件上，BMC固件基于Linux內(nèi)核構(gòu)建強(qiáng)大的嵌入式操作系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制、故障診斷、配置部署、固件升級(jí)等各類運(yùn)維管理功能，數(shù)據(jù)中心管理平臺(tái)通過BMC固件提供的Redfish、IPMI、SNMP等API接口實(shí)現(xiàn)海量服務(wù)器遠(yuǎn)程集中運(yùn)維管理和批量部署。
BMC固件以往通常依賴IBV(Independent BMCVendor，獨(dú)立BMC固件提供商)設(shè)計(jì)的閉源商業(yè)方案，但伴隨著數(shù)字化轉(zhuǎn)型的快速，算力成為數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵要素，傳統(tǒng)的BMC研發(fā)在架構(gòu)的兼容性、開發(fā)周期、創(chuàng)新性方面存在越來越多的的局限性：
架構(gòu)落后，平臺(tái)兼容性差。算力基礎(chǔ)設(shè)施呈現(xiàn)多元化發(fā)展，x86、ARM、Power、MIPS、RISC-V等通用處理器平臺(tái)并存，同時(shí)GPU、FPGA、ASIC芯片等加速算力芯片百花齊放，傳統(tǒng)BMC固件架構(gòu)落后，可擴(kuò)展性差，無法快速適配兼容各類算力芯片。
代碼閉源，存在安全風(fēng)險(xiǎn)。由于代碼閉源，未經(jīng)過用戶和廣泛的同行安全檢查，隱藏的安全漏洞無法及時(shí)識(shí)別;且受限于代碼封閉，數(shù)據(jù)中心用戶更先進(jìn)的BMC固件安全策略無法應(yīng)用。
開發(fā)周期長(zhǎng)，問題處理慢。一方面，IBV Codebase代碼變更頻繁，已有功能、問題在產(chǎn)品迭代過程中延續(xù)性較差，版本穩(wěn)定性也得不到保障，導(dǎo)致產(chǎn)品開發(fā)周期長(zhǎng);另一方面，BMC固件問題處理依賴于IBV響應(yīng)速度，從用戶側(cè)反饋固件問題到問題處理完畢往往花幾個(gè)月的時(shí)間，時(shí)效性無法得到保證，影響客戶體驗(yàn)。
生態(tài)封閉，阻礙固件技術(shù)創(chuàng)新。在多元算力飛速發(fā)展的背景下，面向特定應(yīng)用場(chǎng)景的服務(wù)器研發(fā)，需要更多軟硬件一體化設(shè)計(jì)，用戶希望參與到管理固件開發(fā)中，但是傳統(tǒng)BMC固件受限于商業(yè)模式，代碼閉源，通常附帶嚴(yán)格的代碼許可使用協(xié)議，限制用戶對(duì)軟件的使用和分發(fā)，阻礙了固件技術(shù)創(chuàng)新。
OpenBMC勢(shì)不可擋，以開源開放加速融合多元算力的創(chuàng)新優(yōu)勢(shì)
由于傳統(tǒng)BMC固件存在著諸多問題，且隨著數(shù)據(jù)中心的不斷壯大，運(yùn)維需求越來越向精細(xì)化、定制化的趨勢(shì)發(fā)展，業(yè)界開始探索更加開放先進(jìn)的BMC固件發(fā)展之路——OpenBMC順勢(shì)而生。OpenBMC是一個(gè)Linux基金會(huì)項(xiàng)目，其目標(biāo)是為BMC生成一個(gè)可定制的開源固件堆棧，該堆?？梢栽诜?wù)器、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)等設(shè)備上運(yùn)行。OpenBMC使用Yocto、OpenEmbedded、systemd和D-Bus技術(shù)輕松構(gòu)建定制的管理平臺(tái)，為x86、ARM和Power等多元架構(gòu)服務(wù)器平臺(tái)提供統(tǒng)一上層接口，支撐企業(yè)、通信和云數(shù)據(jù)中心的管理服務(wù)。
OpenBMC軟件架構(gòu)
首先，OpenBMC生態(tài)開放，已經(jīng)吸引了處理器、加速芯片、部件、服務(wù)器等產(chǎn)業(yè)鏈上下游主流廠商積極參與貢獻(xiàn)社區(qū)，例如IBM、Intel、AMD、Ampere、NVIDIA、Aspeed、字節(jié)跳動(dòng)、阿里巴巴、浪潮信息等，各廠商發(fā)揮各自優(yōu)勢(shì)建立了成熟穩(wěn)定的社區(qū)基礎(chǔ)代碼，并且能夠?qū)Υa進(jìn)行廣泛的評(píng)審、識(shí)別和修復(fù)安全漏洞，降低固件安全風(fēng)險(xiǎn)，為BMC固件技術(shù)創(chuàng)新營(yíng)造了活躍的生態(tài)環(huán)境。目前，OpenBMC已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了一系列高級(jí)管理功能，包括遠(yuǎn)程控制、H5KVM、VNC、虛擬媒體掛載、傳感器狀態(tài)監(jiān)控、故障診斷、固件安全升級(jí)、PID散熱算法、MCTP、PLDM等功能，為系統(tǒng)可靠性、可用性和可維護(hù)性提供有力保障。
其次，OpenBMC應(yīng)用了先進(jìn)開放的軟件架構(gòu)，基于分層解耦的軟件架構(gòu)，功能模塊之間通過一致的系統(tǒng)總線接口協(xié)議進(jìn)行交互，擴(kuò)展性高，能夠?qū)崿F(xiàn)靈活的模塊化開發(fā)，同一套OpenBMC固件代碼能夠同時(shí)兼容多種處理器平臺(tái)、多種算力芯片等關(guān)鍵部件，對(duì)于新增部件也能夠快速適配兼容，大幅縮短迭代周期，提升開發(fā)效率。
第三，OpenBMC代碼開源，服務(wù)器廠商和最終用戶可以基于成熟、創(chuàng)新的社區(qū)基礎(chǔ)代碼構(gòu)建安全可靠的管理固件。同時(shí)，開源有利于固件開發(fā)模式創(chuàng)新和技術(shù)創(chuàng)新，面向特定大規(guī)模應(yīng)用場(chǎng)景，服務(wù)器廠商與最終用戶進(jìn)行聯(lián)合固件開發(fā)，利用可擴(kuò)展的軟件架構(gòu)開發(fā)創(chuàng)新功能模塊，快速滿足客戶自定義、個(gè)性化的創(chuàng)新管理需求。
最后，OpenBMC開源開放有助于推動(dòng)管理固件標(biāo)準(zhǔn)化。OpenBMC提供標(biāo)準(zhǔn)化的管理功能和管理接口，例如社區(qū)緊跟Redfish、MCTP、PLDM等規(guī)范演進(jìn)，提供標(biāo)準(zhǔn)化管理API接口，有助于用戶數(shù)據(jù)中心管理平臺(tái)統(tǒng)一對(duì)接各廠商服務(wù)器，提升運(yùn)維管理兼容性和一致性。
OpenBMC經(jīng)過近十年的發(fā)展已趨于成熟，Intel、IBM、Meta(原Facebook)和Google等創(chuàng)始成員已經(jīng)將其應(yīng)用到各自產(chǎn)品中，國(guó)內(nèi)的互聯(lián)網(wǎng)、金融、通信、服務(wù)器、芯片等科技企業(yè)也正積極規(guī)劃基于OpenBMC的BMC固件解決方案，OpenBMC應(yīng)用前景勢(shì)不可擋。
浪潮信息攜手社區(qū)伙伴，加速OpenBMC發(fā)展
OpenBMC社區(qū)生態(tài)建設(shè)離不開業(yè)界廣泛的參與和支持，作為開源技術(shù)的擁護(hù)者與重要貢獻(xiàn)者，浪潮信息積極擁抱OpenBMC。早在2017年，浪潮信息與IBM合作貢獻(xiàn)社區(qū)，并陸續(xù)完成多款主流服務(wù)器產(chǎn)品的OpenBMC適配。2022年，浪潮信息在OpenBMC社區(qū)開源代碼貢獻(xiàn)排名中保持全球第5位和中國(guó)第1位，共計(jì)貢獻(xiàn)代碼13000余行，參與社區(qū)代碼審核1000余次，廣泛覆蓋Redfish、PLDM、LED、USB升級(jí)、OCC、時(shí)間管理、電源控制等模塊，推動(dòng)了社區(qū)的健康發(fā)展。
基于OpenBMC方案，浪潮信息構(gòu)建起更加穩(wěn)定可靠、更具擴(kuò)展性且芯片級(jí)安全的開放架構(gòu)通用服務(wù)器產(chǎn)品。以業(yè)內(nèi)TOP級(jí)客戶的大規(guī)模數(shù)據(jù)中心為例，其服務(wù)器規(guī)模通常高達(dá)數(shù)萬或數(shù)十萬臺(tái)，由于需求多樣，各種服務(wù)器產(chǎn)品配置多達(dá)400余種，每年需迭代幾十次。浪潮信息通過分層解耦、模塊化設(shè)計(jì)的OpenBMC方案，在BMC層面實(shí)現(xiàn)了軟硬件的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，支持服務(wù)器產(chǎn)品的快速、穩(wěn)定迭代，從而更快、更好的滿足用戶資產(chǎn)信息管理、故障預(yù)警、遠(yuǎn)程管理和批量自動(dòng)部署等需求。
充分利用OpenBMC等開源技術(shù)賦能多元算力基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，需要持續(xù)推動(dòng)硬件、固件、軟件、系統(tǒng)等多方面的協(xié)同，強(qiáng)化處理器、部件、管理芯片、服務(wù)器、用戶各個(gè)層面的生態(tài)合作與聯(lián)合優(yōu)化，從開源社區(qū)中汲取能量，從而引領(lǐng)開放計(jì)算技術(shù)產(chǎn)業(yè)化落地，助力數(shù)據(jù)中心高質(zhì)量發(fā)展。
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