2023年數(shù)化轉(zhuǎn)型信息化基礎設施檢測技術(shù)

數(shù)字化轉(zhuǎn)型信息化基礎設施檢測技術(shù)CONTENTS目錄背景介紹工作情況0102未來發(fā)展03為解決核心信息技術(shù)“卡脖子”問題，國家高度重視網(wǎng)信領域安全自主可控，在原“安可”工程基礎上啟動了信創(chuàng)工程，并先后密集出臺一系列政策，推動國家信息通信基礎軟硬件、應用軟件、安全裝備等國產(chǎn)化自主可控產(chǎn)品研制和應用。國網(wǎng)公司為貫徹落實國資委工作部署和公司領導有關要求，積極開展信創(chuàng)工作建設，組織XX集團、信產(chǎn)集團、中國電科院、國網(wǎng)信通公司、江蘇電力、天津電力、浙江電力、中國電子等單位籌建了8家信創(chuàng)實驗室，圍繞信創(chuàng)技術(shù)可行性研究、選型認證、測試適配、產(chǎn)品研發(fā)等相關工作，在選型測試、入網(wǎng)測試、三方測試、桌面終端適配、國產(chǎn)化替代關鍵技術(shù)公關、核心產(chǎn)品研發(fā)、標準體系建設、仿真驗證環(huán)境建設與維護等方面開展驗證。XX集團主要負責牽頭開展所承建的公司平臺應用及業(yè)務系統(tǒng)適配驗證、阿里云適配，協(xié)同開展關鍵技術(shù)攻關、核心產(chǎn)品研發(fā)及標準體系建設。背景介紹-信創(chuàng)背景XX信創(chuàng)實驗室聯(lián)合相關單位以國產(chǎn)化IT基礎架構(gòu)產(chǎn)品替代研究為基礎，以業(yè)務應用穩(wěn)定運行為核心，重點開展適配驗證技術(shù)研究、綜合測試測評技術(shù)研究、核心產(chǎn)品研發(fā)、關鍵技術(shù)攻關、標準規(guī)范體系研究五項工作。XX定位隨著公司信息化迅猛發(fā)展以及人工智能技術(shù)逐漸走向落地應用，基礎硬件應用市場方面不斷擴張，面對龐大的市場需求，主流國產(chǎn)基礎硬件卻呈現(xiàn)廠商及產(chǎn)品繁雜、技術(shù)組合路線多，檢測標準、項目不一致，檢測水平參差不齊、市場數(shù)據(jù)混亂等眾多問題，同時與Intel等國外廠商產(chǎn)品在核心芯片性能、整機綜合性能、運行可靠性等方面缺乏系統(tǒng)對照數(shù)據(jù)。4背景介紹-國內(nèi)市場現(xiàn)狀一是廠商和產(chǎn)品繁雜，技術(shù)組合路線多，無法快速適配。當前，國內(nèi)基礎硬件市場在CPU、硬盤、服務器等方面，除涉及包含龍芯、兆芯、飛騰、鯤鵬、麒麟、憶芯、得瑞、大普微、國科微、英韌、華為、華三、浪潮、中興、聯(lián)想、曙光等多個廠商外，在產(chǎn)品類型方面也是不計其數(shù)，使得各廠商之間的產(chǎn)品組合路線繁多，無法快速有效適配。三是市場數(shù)據(jù)混亂，無法形成有效數(shù)據(jù)消費。各廠商（檢測機構(gòu)）根據(jù)各自的測試標準、測試工具、測試水平開展測試，形成的測試結(jié)果不準確，導致市場測試數(shù)據(jù)混亂，無法形成有效的消費數(shù)據(jù)，需開展統(tǒng)一的測評選型標準體系及數(shù)據(jù)庫、分析模型工具建設。二是各廠商（檢測機構(gòu)）檢測標準不一致，測試資質(zhì)、工具及技術(shù)水平參差不齊，缺乏統(tǒng)一測試規(guī)劃。各廠商（檢測機構(gòu)）在測試標準以及測試項目的選擇上依據(jù)不同，且各自在測試資質(zhì)、工具使用及測試技術(shù)水平上也不一致，導致測試數(shù)據(jù)質(zhì)量不統(tǒng)一、可參考性差，無法為國產(chǎn)化替代提供有效的數(shù)據(jù)支撐。CONTENTS目錄背景介紹工作情況0102未來發(fā)展03為貫徹網(wǎng)信領域安全政策精神及落實公司信創(chuàng)實驗室工作，同時解決目前國內(nèi)市場廠商產(chǎn)品繁雜、技術(shù)路線多、市場數(shù)據(jù)混亂等問題，助力國家在信息通信基礎軟硬件、應用軟件、安全裝備等方面國產(chǎn)化自主可控和應用以及公司新型電力系統(tǒng)的自主可控應用，實現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型信息化基礎設施的全國產(chǎn)化替代，需要從標準體系建設、測試工具研發(fā)及測試驗證中心和平臺搭建三個方面統(tǒng)一開展工作。工作開展-整體工作思路XX信創(chuàng)實驗室測試驗證中心及平臺測試工具標準體系開展在電子元器件、基礎硬件、基礎軟件、供應商能力、網(wǎng)絡安全五大類方面的技術(shù)標準及測試標準建設，包括：檢測與應用技術(shù)標準、設計規(guī)范、選型標準、測試評分體系等，構(gòu)建統(tǒng)一標準化、科學化的測評體系。開展在測試工具方面的研究，快速實現(xiàn)測試環(huán)境自動化部署，測試工具動態(tài)加載，測試流程自動執(zhí)行，提高測試效率，滿足不同廠商在測試方面的部署需求。依托測試標準體系和信創(chuàng)實驗室，開展統(tǒng)一的測試驗證中心及平臺搭建，實現(xiàn)多廠商的產(chǎn)品驗證、交互測試，為各廠商提供一個統(tǒng)一的、具有權(quán)威性、標準性的測試平臺和測試媒介。62021年，根據(jù)國網(wǎng)公司數(shù)字化管理要求，XX集團牽頭承擔《國網(wǎng)自主可控檢測與應用技術(shù)標準》構(gòu)建工作，根據(jù)公司數(shù)字化建設國產(chǎn)化軟硬件產(chǎn)品的實際要求，重點研究制定電子元器件、基礎硬件、基礎軟件、供應商能力、網(wǎng)絡安全共五大類技術(shù)標準。2021年底，集團完成了CPU、操作系統(tǒng)（服務器版）、集中式關系型數(shù)據(jù)庫、應用中間件、硬盤、顯卡等共計六項檢測與應用技術(shù)標準草案編制，目前《定制化服務器設計與檢測規(guī)范》已通過評審和報批，待發(fā)布；《辦公計算機設備設計與檢測規(guī)范》正在編制，其余標準也正在緊鑼密鼓編制修改中。國網(wǎng)自主可控檢測與應用技術(shù)標準電子元器件類基礎硬件類基礎軟件類服務器操作系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)……桌面終端整機服務器整機……芯片硬盤……供應商能力網(wǎng)絡安全工作情況-標準體系建設72021年6月，XX集團開始自主可控基礎軟硬件產(chǎn)品測試體系建設工作，結(jié)合信創(chuàng)工作要求，對主流國產(chǎn)基礎軟硬件進行全方位測試及評估，除對基礎的功能、性能、穩(wěn)定性、安全性、適配驗證開展測試外，還著重分析產(chǎn)品技術(shù)路線，從知識產(chǎn)權(quán)風險、供應鏈風險、國產(chǎn)化率、技術(shù)支撐能力等全方面進行綜合評估。為能源電力行業(yè)信創(chuàng)工作提供檢測依據(jù)及技術(shù)指導經(jīng)驗，推動公司國產(chǎn)化替代應用工作安全有序開展。工作情況-測試體系建設8截止到今年7月，XX集團在國產(chǎn)化服務器、國產(chǎn)化PC替代改造適配驗證方面開展了一系列的測試工作，測試各廠商產(chǎn)品在相同架構(gòu)或不同架構(gòu)下上百種組合的基礎核心硬件性能（CPU整型及浮點運算性能、內(nèi)存帶寬速率、USB速率、網(wǎng)口速率）、基礎硬件功能兼容及拓展性（內(nèi)存拓展性、PCIe數(shù)量及類型、raid兼容及raid級別支持能力、風扇及電源熱插拔和冗余能力等）以及基礎軟件兼容性（os兼容性、基礎中間件兼容性、常用國產(chǎn)非國產(chǎn)數(shù)據(jù)庫兼容性以及基礎必要軟件兼容）。工作情況-適配驗證廠商產(chǎn)品適配整機CPU芯片操作系統(tǒng)適配結(jié)果寒武紀S4、寒武紀X4、寒武紀X8、百度K200、百度R200、Atlas300pro推理卡、Atlas301pro、天數(shù)、比特大路、登臨1256、算能SC5、燧原i20、燧原T20、天數(shù)智芯天垓100浪潮NF5280M6、中科可控X740-H30、超云R2215、長江計算G220K、龍芯Intel5320、海光7265、飛騰S2500、鯤鵬920、3C5000LUbuntu18.04、centos7.6、麒麟v10、目前已完成的55種組合適配測試，其中26組適配，29組不適配9芯片型號芯片型號鯤鵬鯤鵬920-6426飛騰飛騰-S2500飛騰FT2000鯤鵬920-5250飛騰-S2500飛騰D2000鯤鵬920-5250飛騰-S2500海光海光7265海光3250龍芯3C5000L3A4000海光3230海光52803A50003B5000兆芯ZX-E37800DKX-U6640MA麒麟麒麟990KX-U6780工作情況-性能測試通過前期的廣泛驗證、深入研究、細致分析的工作基礎，XX集團在PC整機、芯片性能、硬盤功能性能、AI芯片等方面基于國產(chǎn)核心芯片開展國產(chǎn)化基礎硬件全方面測試研究，同時結(jié)合產(chǎn)品類型、使用場景、技術(shù)特點發(fā)展前景等因素，聯(lián)合航天706、華三、浪潮、曙光、華為等一線整機廠商，覆蓋X86、ARM、LoongArch等主流核心架構(gòu)，選取海光、兆芯、飛騰、鯤鵬、龍芯等一線核心芯片，對基于國產(chǎn)核心芯片的底層計算平臺開展了廣泛的試驗驗證工作；對其產(chǎn)品的功能、性能以及可靠性進行了深入研究，為助力新型電力系統(tǒng)云化基礎設施的國產(chǎn)化替代推進，打下了堅實的底層硬件技術(shù)基礎。10芯片廠商型號主頻核數(shù)內(nèi)存CPU整型單核Unixbench單線程Unixbench多線程ltp穩(wěn)定性鯤鵬華為鯤鵬920-64262.6GHZ2顆共128核512G28.21988.518009.57x24小時穩(wěn)定運行無異常黃河鯤鵬920-52502.6GHz2顆共96核512G27.11504.911114.87x24小時穩(wěn)定運行無異常同方鯤鵬920-52502.6GHz2顆共96核512G25.71486.911403.97x24小時穩(wěn)定運行無異常海光中科可控海光72652.2GHZ2顆共96核512G23.1178915706.17x24小時穩(wěn)定運行無異常長城超云海光52802.5GHZ2顆共32核512G18.912448477.17x24小時穩(wěn)定運行無異常飛騰航天706飛騰S25002.2GHZ2顆共128核512G14.9711.96151.77x24小時穩(wěn)定運行無異常長城超云飛騰S25002.2GHZ2顆共128核512G14.8677.861487x24小時穩(wěn)定運行無異常長城飛騰S25002.2GHZ2顆共128核512G14.8953.98626.67x24小時穩(wěn)定運行無異常龍芯航天7063C5000L2.2GHz2顆共64核512G20.41144.951517x24小時穩(wěn)定運行無異常航天7063B50002.2GHz4顆共16核512G23.2961.61728.97x24小時穩(wěn)定運行無異常整機功能性能主要考察國產(chǎn)整機設備在整體性能、功能實現(xiàn)和兼容性等方面的表現(xiàn)，通過綜合性的匯總和比對各主流整機廠家的產(chǎn)品性能表現(xiàn)與功能實現(xiàn)，驗證使用國產(chǎn)化核心芯片的整機產(chǎn)品具有替代正使用中的非國產(chǎn)核心芯片整機產(chǎn)品的能力。通過被廣泛認可和使用的第三方測試工具—SPECCPU、UnixBench、LTP等工具，對整機廠商提供的樣機，進行CPU性能、綜合性能、長時間運行穩(wěn)定性等功能進行性能測試，發(fā)現(xiàn)其測試結(jié)果與國外現(xiàn)用主流Intel核心芯片XeonE7系列對比，在單核性能方面（24.6-28.6），性能表現(xiàn)相差無幾。各架構(gòu)國產(chǎn)核心芯片服務器整機性能測試數(shù)據(jù)IntelXeonE7系列芯片單核整型跑分數(shù)值工作情況-整機功能性能1112工作情況-整機功能性能IntelXeonE3-1230（8c）UnixBench單核測試數(shù)據(jù)IntelXeonE3-1230（8c）UnixBench多核測試數(shù)據(jù)AMDEPYC7282（16c）UnixBench單核測試數(shù)據(jù)AMDEPYC7282（16c）UnixBench多核測試數(shù)據(jù)在UnixBench綜合性能測試方面，如以下測試截圖，以IntelXeonE3-1230（8c）和AMDEPYC7282（16c）兩款芯片為例，其單核性能分別為944.2和1332.0，多核性能分別為3982.5和11523.5；一般情況下，Unixbench的性能跑分評定條件為：1000+為優(yōu)秀,800+為一般,500-為差。對比以上國產(chǎn)核心芯片的綜合性能表現(xiàn)情況，除飛騰芯片整機表現(xiàn)有些許薄弱外，其余國產(chǎn)CPU整機的綜合性能表現(xiàn)均為接近或超過優(yōu)秀水平。綜合分析，可以得出結(jié)論，目前使用國產(chǎn)化核心芯片的服務器整機產(chǎn)品，從芯片算力表現(xiàn)到綜合性能表現(xiàn)再到產(chǎn)品穩(wěn)定性表現(xiàn)，均已基本趕超國外入門級核心芯片的整機產(chǎn)品，距離正廣泛使用中的核心芯片還有小段差距，目前差距正在不斷縮小，具備在新型電力系統(tǒng)云化基礎設施建設中，逐步使用國產(chǎn)核心芯片的服務器整機進行替代的條件。以國外廣泛應用的Inteli5-6400芯片作為對比，其單核整型跑分為37.6，硬件參數(shù)為4核3.3GHz，對比結(jié)果如下圖。我們可以發(fā)現(xiàn)，海光目前的核心設計水平，已不低于現(xiàn)廣泛使用中的Intel主流芯片水平，龍芯3號3A5000、兆芯KX-U640MA的核心設計能力已基本與現(xiàn)廣泛使用中的Intel主流芯片持平，麒麟990、兆芯KX-U6780次之，飛騰再其次。綜合以上試驗數(shù)據(jù)與分析，目前國產(chǎn)化芯片從設計水平到算力性能表現(xiàn)，均已基本具備逐步替代現(xiàn)廣泛使用中的國外芯片的能力，在新型電力系統(tǒng)云化基礎設施建設中，已具備了逐步進行國產(chǎn)化替代改造的底層技術(shù)與條件基礎。解到目前工作情況-CPU芯片性能13在硬盤測試方面，長時間、大數(shù)據(jù)的讀寫混合測試，更能符合實際使用場景下的硬盤性能表現(xiàn)。通過對硬盤的IOPS、bw和lat進行測試對比（如下圖），我們發(fā)現(xiàn)在單純讀或?qū)懙男阅苌?，國產(chǎn)SATASSD的性能，已與國外大牌主流產(chǎn)品相差無幾，甚至在某些測試中，其性能反而優(yōu)于國外品牌；但在混合讀寫上，兩者還是存在一點差距，尤其在小數(shù)據(jù)塊的混合讀寫性能表現(xiàn)上，差距更為明顯；但在搭載數(shù)據(jù)庫進行實際壓力測試時，從實際數(shù)據(jù)庫壓測結(jié)果和測試數(shù)據(jù)表現(xiàn)來看，國產(chǎn)硬盤與IntelS4500兩者感受不到差距。國科微SATASSD與Intels4500混合讀寫（128k）測試數(shù)據(jù)對比國科微SATASSD與Intels4500混合讀寫（8k）測試數(shù)據(jù)對比工作情況-硬盤測試國科微SATASSD與Intels4500順序讀測試數(shù)據(jù)對比國科微SATASSD與Intels4500順序?qū)憸y試數(shù)據(jù)對比14在AI芯片方面，我們采用tensorflow框架下使用resnet50、berbase模型測試推理性能測試方法，選取了國內(nèi)7家廠商的AI芯片開展推理性能測試，同時開展多個廠商CPU100多種混合交叉兼容性測試，驗證國產(chǎn)AI芯片基礎能力，目前測試還在進行中。在測試過程中，我們發(fā)現(xiàn)不同廠商AI芯片與不同CPU在不同平臺表現(xiàn)不同，不同AI芯片在不同的測試方面（單場景、復合場景）、不同框架下的基礎性能測試上不同。目前，我們針對國網(wǎng)主流的基礎模型和混合模型進行以應用為導向的性能、功能性測試，預計今年年底完成全部測試。工作情況-AI芯片性能不同廠商tensorflow框架下使用resnet50模型推理性能測試時延測試數(shù)據(jù)在測試工具方面，我們基于測試服務器單機部署方式費時費力、個人部署造成系統(tǒng)差異性以及在漏洞補丁安裝及安全基線加固方面容易故障隱患且難以排查等問題，完成了基于Cobbler軟件實現(xiàn)Linux、ESXi及Windows系統(tǒng)自動化部署測試工具的研究，實現(xiàn)了測試過程中操作系統(tǒng)自動部署、自動系統(tǒng)配置調(diào)整、自動補丁安裝及安全基線加固，大大的提高了測試工作效率的同時，也減少了部署過程中人為因素的干擾，降低了配置錯誤的可能性。目前正在開展測試工具自動適配、測試流程自動執(zhí)行方面的研究。工作情況-測試工具16通過前期開展的一系列國產(chǎn)化替代論證、標準、測試等建設工作，XX集團在試點建設、實驗室建設、以及基礎硬件適配研究等方面構(gòu)建了一支專業(yè)的技術(shù)團隊，沉淀了大量信創(chuàng)建設經(jīng)驗，全面支撐國網(wǎng)公司在其他省公司的信創(chuàng)相關技術(shù)研究工作。支撐江蘇、江西、重慶、蒙東公司完成2021年桌面終端國產(chǎn)化替代試點建設工作；支撐福建、甘肅、湖南、河南開展2022年服務端國產(chǎn)化替代試點建設工作；支撐浙江電力、江蘇電力、天津電力信創(chuàng)實驗室建設及研究工作。支撐運監(jiān)中心開展基于國產(chǎn)化高性能計算平臺中