2023年数化转型信息化基础设施检测技术

数字化转型信息化基础设施检测技术CONTENTS目录背景介绍工作情况0102未来发展03为解决核心信息技术“卡脖子”问题，国家高度重视网信领域安全自主可控，在原“安可”工程基础上启动了信创工程，并先后密集出台一系列政策，推动国家信息通信基础软硬件、应用软件、安全装备等国产化自主可控产品研制和应用。国网公司为贯彻落实国资委工作部署和公司领导有关要求，积极开展信创工作建设，组织XX集团、信产集团、中国电科院、国网信通公司、江苏电力、天津电力、浙江电力、中国电子等单位筹建了8家信创实验室，围绕信创技术可行性研究、选型认证、测试适配、产品研发等相关工作，在选型测试、入网测试、三方测试、桌面终端适配、国产化替代关键技术公关、核心产品研发、标准体系建设、仿真验证环境建设与维护等方面开展验证。XX集团主要负责牵头开展所承建的公司平台应用及业务系统适配验证、阿里云适配，协同开展关键技术攻关、核心产品研发及标准体系建设。背景介绍-信创背景XX信创实验室联合相关单位以国产化IT基础架构产品替代研究为基础，以业务应用稳定运行为核心，重点开展适配验证技术研究、综合测试测评技术研究、核心产品研发、关键技术攻关、标准规范体系研究五项工作。XX定位随着公司信息化迅猛发展以及人工智能技术逐渐走向落地应用，基础硬件应用市场方面不断扩张，面对庞大的市场需求，主流国产基础硬件却呈现厂商及产品繁杂、技术组合路线多，检测标准、项目不一致，检测水平参差不齐、市场数据混乱等众多问题，同时与Intel等国外厂商产品在核心芯片性能、整机综合性能、运行可靠性等方面缺乏系统对照数据。4背景介绍-国内市场现状一是厂商和产品繁杂，技术组合路线多，无法快速适配。当前，国内基础硬件市场在CPU、硬盘、服务器等方面，除涉及包含龙芯、兆芯、飞腾、鲲鹏、麒麟、忆芯、得瑞、大普微、国科微、英韧、华为、华三、浪潮、中兴、联想、曙光等多个厂商外，在产品类型方面也是不计其数，使得各厂商之间的产品组合路线繁多，无法快速有效适配。三是市场数据混乱，无法形成有效数据消费。各厂商（检测机构）根据各自的测试标准、测试工具、测试水平开展测试，形成的测试结果不准确，导致市场测试数据混乱，无法形成有效的消费数据，需开展统一的测评选型标准体系及数据库、分析模型工具建设。二是各厂商（检测机构）检测标准不一致，测试资质、工具及技术水平参差不齐，缺乏统一测试规划。各厂商（检测机构）在测试标准以及测试项目的选择上依据不同，且各自在测试资质、工具使用及测试技术水平上也不一致，导致测试数据质量不统一、可参考性差，无法为国产化替代提供有效的数据支撑。CONTENTS目录背景介绍工作情况0102未来发展03为贯彻网信领域安全政策精神及落实公司信创实验室工作，同时解决目前国内市场厂商产品繁杂、技术路线多、市场数据混乱等问题，助力国家在信息通信基础软硬件、应用软件、安全装备等方面国产化自主可控和应用以及公司新型电力系统的自主可控应用，实现数字化转型信息化基础设施的全国产化替代，需要从标准体系建设、测试工具研发及测试验证中心和平台搭建三个方面统一开展工作。工作开展-整体工作思路XX信创实验室测试验证中心及平台测试工具标准体系开展在电子元器件、基础硬件、基础软件、供应商能力、网络安全五大类方面的技术标准及测试标准建设，包括：检测与应用技术标准、设计规范、选型标准、测试评分体系等，构建统一标准化、科学化的测评体系。开展在测试工具方面的研究，快速实现测试环境自动化部署，测试工具动态加载，测试流程自动执行，提高测试效率，满足不同厂商在测试方面的部署需求。依托测试标准体系和信创实验室，开展统一的测试验证中心及平台搭建，实现多厂商的产品验证、交互测试，为各厂商提供一个统一的、具有权威性、标准性的测试平台和测试媒介。62021年，根据国网公司数字化管理要求，XX集团牵头承担《国网自主可控检测与应用技术标准》构建工作，根据公司数字化建设国产化软硬件产品的实际要求，重点研究制定电子元器件、基础硬件、基础软件、供应商能力、网络安全共五大类技术标准。2021年底，集团完成了CPU、操作系统（服务器版）、集中式关系型数据库、应用中间件、硬盘、显卡等共计六项检测与应用技术标准草案编制，目前《定制化服务器设计与检测规范》已通过评审和报批，待发布；《办公计算机设备设计与检测规范》正在编制，其余标准也正在紧锣密鼓编制修改中。国网自主可控检测与应用技术标准电子元器件类基础硬件类基础软件类服务器操作系统数据库管理系统……桌面终端整机服务器整机……芯片硬盘……供应商能力网络安全工作情况-标准体系建设72021年6月，XX集团开始自主可控基础软硬件产品测试体系建设工作，结合信创工作要求，对主流国产基础软硬件进行全方位测试及评估，除对基础的功能、性能、稳定性、安全性、适配验证开展测试外，还着重分析产品技术路线，从知识产权风险、供应链风险、国产化率、技术支撑能力等全方面进行综合评估。为能源电力行业信创工作提供检测依据及技术指导经验，推动公司国产化替代应用工作安全有序开展。工作情况-测试体系建设8截止到今年7月，XX集团在国产化服务器、国产化PC替代改造适配验证方面开展了一系列的测试工作，测试各厂商产品在相同架构或不同架构下上百种组合的基础核心硬件性能（CPU整型及浮点运算性能、内存带宽速率、USB速率、网口速率）、基础硬件功能兼容及拓展性（内存拓展性、PCIe数量及类型、raid兼容及raid级别支持能力、风扇及电源热插拔和冗余能力等）以及基础软件兼容性（os兼容性、基础中间件兼容性、常用国产非国产数据库兼容性以及基础必要软件兼容）。工作情况-适配验证厂商产品适配整机CPU芯片操作系统适配结果寒武纪S4、寒武纪X4、寒武纪X8、百度K200、百度R200、Atlas300pro推理卡、Atlas301pro、天数、比特大路、登临1256、算能SC5、燧原i20、燧原T20、天数智芯天垓100浪潮NF5280M6、中科可控X740-H30、超云R2215、长江计算G220K、龙芯Intel5320、海光7265、飞腾S2500、鲲鹏920、3C5000LUbuntu18.04、centos7.6、麒麟v10、目前已完成的55种组合适配测试，其中26组适配，29组不适配9芯片型号芯片型号鲲鹏鲲鹏920-6426飞腾飞腾-S2500飞腾FT2000鲲鹏920-5250飞腾-S2500飞腾D2000鲲鹏920-5250飞腾-S2500海光海光7265海光3250龙芯3C5000L3A4000海光3230海光52803A50003B5000兆芯ZX-E37800DKX-U6640MA麒麟麒麟990KX-U6780工作情况-性能测试通过前期的广泛验证、深入研究、细致分析的工作基础，XX集团在PC整机、芯片性能、硬盘功能性能、AI芯片等方面基于国产核心芯片开展国产化基础硬件全方面测试研究，同时结合产品类型、使用场景、技术特点发展前景等因素，联合航天706、华三、浪潮、曙光、华为等一线整机厂商，覆盖X86、ARM、LoongArch等主流核心架构，选取海光、兆芯、飞腾、鲲鹏、龙芯等一线核心芯片，对基于国产核心芯片的底层计算平台开展了广泛的试验验证工作；对其产品的功能、性能以及可靠性进行了深入研究，为助力新型电力系统云化基础设施的国产化替代推进，打下了坚实的底层硬件技术基础。10芯片厂商型号主频核数内存CPU整型单核Unixbench单线程Unixbench多线程ltp稳定性鲲鹏华为鲲鹏920-64262.6GHZ2颗共128核512G28.21988.518009.57x24小时稳定运行无异常黄河鲲鹏920-52502.6GHz2颗共96核512G27.11504.911114.87x24小时稳定运行无异常同方鲲鹏920-52502.6GHz2颗共96核512G25.71486.911403.97x24小时稳定运行无异常海光中科可控海光72652.2GHZ2颗共96核512G23.1178915706.17x24小时稳定运行无异常长城超云海光52802.5GHZ2颗共32核512G18.912448477.17x24小时稳定运行无异常飞腾航天706飞腾S25002.2GHZ2颗共128核512G14.9711.96151.77x24小时稳定运行无异常长城超云飞腾S25002.2GHZ2颗共128核512G14.8677.861487x24小时稳定运行无异常长城飞腾S25002.2GHZ2颗共128核512G14.8953.98626.67x24小时稳定运行无异常龙芯航天7063C5000L2.2GHz2颗共64核512G20.41144.951517x24小时稳定运行无异常航天7063B50002.2GHz4颗共16核512G23.2961.61728.97x24小时稳定运行无异常整机功能性能主要考察国产整机设备在整体性能、功能实现和兼容性等方面的表现，通过综合性的汇总和比对各主流整机厂家的产品性能表现与功能实现，验证使用国产化核心芯片的整机产品具有替代正使用中的非国产核心芯片整机产品的能力。通过被广泛认可和使用的第三方测试工具—SPECCPU、UnixBench、LTP等工具，对整机厂商提供的样机，进行CPU性能、综合性能、长时间运行稳定性等功能进行性能测试，发现其测试结果与国外现用主流Intel核心芯片XeonE7系列对比，在单核性能方面（24.6-28.6），性能表现相差无几。各架构国产核心芯片服务器整机性能测试数据IntelXeonE7系列芯片单核整型跑分数值工作情况-整机功能性能1112工作情况-整机功能性能IntelXeonE3-1230（8c）UnixBench单核测试数据IntelXeonE3-1230（8c）UnixBench多核测试数据AMDEPYC7282（16c）UnixBench单核测试数据AMDEPYC7282（16c）UnixBench多核测试数据在UnixBench综合性能测试方面，如以下测试截图，以IntelXeonE3-1230（8c）和AMDEPYC7282（16c）两款芯片为例，其单核性能分别为944.2和1332.0，多核性能分别为3982.5和11523.5；一般情况下，Unixbench的性能跑分评定条件为：1000+为优秀,800+为一般,500-为差。对比以上国产核心芯片的综合性能表现情况，除飞腾芯片整机表现有些许薄弱外，其余国产CPU整机的综合性能表现均为接近或超过优秀水平。综合分析，可以得出结论，目前使用国产化核心芯片的服务器整机产品，从芯片算力表现到综合性能表现再到产品稳定性表现，均已基本赶超国外入门级核心芯片的整机产品，距离正广泛使用中的核心芯片还有小段差距，目前差距正在不断缩小，具备在新型电力系统云化基础设施建设中，逐步使用国产核心芯片的服务器整机进行替代的条件。以国外广泛应用的Inteli5-6400芯片作为对比，其单核整型跑分为37.6，硬件参数为4核3.3GHz，对比结果如下图。我们可以发现，海光目前的核心设计水平，已不低于现广泛使用中的Intel主流芯片水平，龙芯3号3A5000、兆芯KX-U640MA的核心设计能力已基本与现广泛使用中的Intel主流芯片持平，麒麟990、兆芯KX-U6780次之，飞腾再其次。综合以上试验数据与分析，目前国产化芯片从设计水平到算力性能表现，均已基本具备逐步替代现广泛使用中的国外芯片的能力，在新型电力系统云化基础设施建设中，已具备了逐步进行国产化替代改造的底层技术与条件基础。解到目前工作情况-CPU芯片性能13在硬盘测试方面，长时间、大数据的读写混合测试，更能符合实际使用场景下的硬盘性能表现。通过对硬盘的IOPS、bw和lat进行测试对比（如下图），我们发现在单纯读或写的性能上，国产SATASSD的性能，已与国外大牌主流产品相差无几，甚至在某些测试中，其性能反而优于国外品牌；但在混合读写上，两者还是存在一点差距，尤其在小数据块的混合读写性能表现上，差距更为明显；但在搭载数据库进行实际压力测试时，从实际数据库压测结果和测试数据表现来看，国产硬盘与IntelS4500两者感受不到差距。国科微SATASSD与Intels4500混合读写（128k）测试数据对比国科微SATASSD与Intels4500混合读写（8k）测试数据对比工作情况-硬盘测试国科微SATASSD与Intels4500顺序读测试数据对比国科微SATASSD与Intels4500顺序写测试数据对比14在AI芯片方面，我们采用tensorflow框架下使用resnet50、berbase模型测试推理性能测试方法，选取了国内7家厂商的AI芯片开展推理性能测试，同时开展多个厂商CPU100多种混合交叉兼容性测试，验证国产AI芯片基础能力，目前测试还在进行中。在测试过程中，我们发现不同厂商AI芯片与不同CPU在不同平台表现不同，不同AI芯片在不同的测试方面（单场景、复合场景）、不同框架下的基础性能测试上不同。目前，我们针对国网主流的基础模型和混合模型进行以应用为导向的性能、功能性测试，预计今年年底完成全部测试。工作情况-AI芯片性能不同厂商tensorflow框架下使用resnet50模型推理性能测试时延测试数据在测试工具方面，我们基于测试服务器单机部署方式费时费力、个人部署造成系统差异性以及在漏洞补丁安装及安全基线加固方面容易故障隐患且难以排查等问题，完成了基于Cobbler软件实现Linux、ESXi及Windows系统自动化部署测试工具的研究，实现了测试过程中操作系统自动部署、自动系统配置调整、自动补丁安装及安全基线加固，大大的提高了测试工作效率的同时，也减少了部署过程中人为因素的干扰，降低了配置错误的可能性。目前正在开展测试工具自动适配、测试流程自动执行方面的研究。工作情况-测试工具16通过前期开展的一系列国产化替代论证、标准、测试等建设工作，XX集团在试点建设、实验室建设、以及基础硬件适配研究等方面构建了一支专业的技术团队，沉淀了大量信创建设经验，全面支撑国网公司在其他省公司的信创相关技术研究工作。支撑江苏、江西、重庆、蒙东公司完成2021年桌面终端国产化替代试点建设工作；支撑福建、甘肃、湖南、河南开展2022年服务端国产化替代试点建设工作；支撑浙江电力、江苏电力、天津电力信创实验室建设及研究工作。支撑运监中心开展基于国产化高性能计算平台中