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佛山cms建站系统,广告平面设计网站,微信号 网站模板,莱芜市网站建设设计一、引言#xff1a;算力多样化时代的挑战与机遇1.1 当前算力发展趋势在数字经济快速发展的时代#xff0c;算力已成为新型生产力的核心驱动力。当前算力发展呈现出显著的多样化特征#xff1a; *异构硬件普遍化*#xff1a;CPU、GPU、NPU、FPGA等多种处理器架构并存#…一、引言算力多样化时代的挑战与机遇1.1 当前算力发展趋势在数字经济快速发展的时代算力已成为新型生产力的核心驱动力。当前算力发展呈现出显著的多样化特征·*异构硬件普遍化*CPU、GPU、NPU、FPGA等多种处理器架构并存不同硬件在计算能力、功耗特性、应用场景上各具优势·*应用需求多元化*从传统通用计算到AI推理从数据处理到密码学加速不同业务对算力的需求差异巨大·*资源利用率挑战*单一硬件架构难以满足全部需求导致资源利用率低下、成本效益不理想·*运维复杂度上升*多种硬件的管理、调度、监控需要统一的解决方案否则运维成本急剧增加1.2 openFuyao的解决方案openFuyao作为开放的云原生异构算力平台通过统一的资源池化与智能调度体系为用户提供·*全栈硬件支持*集成CPU、NPU、KAE等多种算力资源实现硬件能力的充分发挥·*智能资源调度*基于应用特性和硬件能力的智能匹配最大化资源利用效率·*开放生态体系*为硬件厂商、平台开发者、应用开发者提供差异化价值·*云原生架构*基于Kubernetes生态提供容器化、自动化的运维体验二、openFuyao多样化算力资源池化与调度总体方案2.1 技术架构概览2.1.1 三层架构设计openFuyao采用分层架构设计从下到上分为三层*第一层硬件资源层*· 物理硬件CPU、NPU、KAE等异构处理器· 硬件特征发现通过NFDNode Feature Discovery自动识别硬件能力· 硬件驱动与运行时确保硬件能力的正确暴露和使用*第二层资源池化与调度层*· 资源池管理将异构硬件资源按类型和能力分类管理· 调度引擎基于应用需求和硬件特性进行智能调度决策· 资源隔离通过容器技术和配额管理实现多租户隔离*第三层应用与服务层*· 应用框架支持TensorFlow、PyTorch等主流AI框架· 服务运行时为应用提供统一的硬件访问接口· 开发工具链简化应用开发和部署流程2.1.2 核心技术特性·*自动化发现与管理*通过NFD和Operator模式自动发现、配置、管理异构硬件·*灵活的资源调度*支持多维度调度策略满足不同场景需求·*可观测性*完整的监控、日志、追踪体系支持问题诊断和性能优化·*高可用与容错*支持故障自动转移、资源动态调整等高可用机制2.2 多样化算力资源池化能力2.2.1 CPU通用算力池CPU通用算力池提供传统的通用计算能力·*资源特征*多核心、高主频、通用指令集·*适用场景*通用服务、数据处理、控制流密集型任务·*管理方式*基于Kubernetes原生的CPU资源管理支持requests/limits配置·*优化策略*支持NUMA感知调度、CPU亲和性配置提升缓存命中率2.2.2 NPU AI加速算力池NPUNeural Processing Unit是专为AI计算优化的硬件处理器。以下资源特征为NPU硬件本身的能力openFuyao负责对这些硬件进行统一管理和调度·*资源特征*高吞吐量、低延迟、能效比高针对矩阵运算优化NPU硬件能力·*适用场景*AI推理、AI模型加速·*管理方式*openFuyao通过NPU Operator进行全生命周期管理包括驱动加载、资源分配、性能监控·*优化策略*openFuyao支持多卡协同、混合精度计算、动态功耗管理的调度2.2.3 KAE硬件加速算力池KAEKunpeng Acceleration Engine是鲲鹏处理器内置的硬件加速引擎本身提供密码学和数据处理加速能力。openFuyao的价值在于将KAE硬件能力纳入统一的资源池进行管理和调度·*资源特征*专用加速引擎支持HTTPS、数据库加密、数据压缩等KAE硬件能力·*适用场景*Web服务加密、数据库加密、数据压缩、安全通信·*管理方式*openFuyao通过KAE Operator进行硬件管理和应用集成·*优化策略*openFuyao支持应用透明加速、灵活的部署控制2.2.4 Ray分布式计算资源池Ray提供分布式计算框架支持·*资源特征*分布式任务调度、动态资源分配、灵活的编程模型·*适用场景*分布式计算、数据处理、超参数优化·*管理方式*与openFuyao调度层集成支持Ray任务的资源感知调度·*优化策略*支持异构资源感知自动选择最优硬件执行任务2.3 智能调度策略体系2.3.1 多层次调度架构openFuyao的调度体系采用多层次设计*集群级调度*· 负责跨集群的资源分配和负载均衡· 支持多集群统一管理和跨集群调度· 实现混合云和边缘场景的资源协调*节点级调度*· 基于节点硬件特性的Pod调度· 支持节点选择器、亲和性规则、污点容限等机制· 实现硬件感知的智能调度*容器级调度*· 支持GPU/NPU等加速设备的细粒度分配· 实现设备共享和隔离· 支持动态资源调整2.3.2 场景化调度策略针对不同应用场景openFuyao提供定制化的调度策略*推理服务场景*· 支持低延迟推理优先选择高性能NPU· 支持动态批处理提升吞吐量· 支持模型缓存和预热*Web服务场景*· 支持KAE加速自动卸载HTTPS加密计算· 支持多副本部署和负载均衡· 支持自动扩缩容*数据处理场景*· 支持Ray分布式计算框架· 支持数据本地性优化· 支持CPU和加速器的混合使用2.3.3 调度优化技术·*硬件感知调度*基于NFD发现的硬件特性进行调度决策·*性能预测*利用历史数据预测应用在不同硬件上的性能表现·*动态调整*根据实时负载和资源利用率动态调整调度策略·*公平性与优先级*支持多租户场景下的资源公平分配和优先级管理2.4 面向硬件厂商的价值·*能力充分发挥*通过专用Operator和调度策略确保硬件能力得到充分利用·*生态开放*提供标准化接口支持新硬件的快速集成·*用户获取*通过openFuyao平台硬件厂商可以接触更多用户和应用场景·*成本优化*帮助用户优化硬件采购和使用成本提升ROI三、NPU Operator昇腾AI算力的一键使能说明NPU昇腾AI处理器的计算能力、推理优化等是硬件本身具备的特性。本章介绍的NPU Operator是openFuyao提供的管理组件其核心价值在于实现NPU硬件的自动化发现、资源调度和生命周期管理帮助用户更便捷地使用NPU硬件能力。3.1 功能概述3.1.1 NPU全生命周期自动化管理NPU Operator是openFuyao提供的管理组件负责从硬件发现到应用运行的全生命周期自动化管理·*自动化发现*自动识别集群中的NPU硬件获取设备信息和能力·*驱动管理*自动加载和更新NPU驱动程序确保兼容性