项目名称
构建基于异构嵌入式计算机集群的serverless框架
支持单位 （可选内容）
南开大学计算机学院
项目描述
近年来，单板计算机（single board computer）正在越来越普遍的应用于边缘计算的场景中。得益于集成电路技术和芯片生产工艺的高速发展，在功耗有限场景下单板计算机上所能承载的硬件资源越来越丰富，配套的各种计算单元越来越强大，例如NPU、GPU、FPGA等。更加丰富的硬件资源使得我们能够在边缘端设备部署标准的操作系统，以及运行对算力需求更高的应用，例如各种AI推理应用和更加复杂的网络通信应用。
由于单板计算机的性能越来越强、配备的硬件资源越来越丰富，且同时较好的控制了体积和功耗，因此将多个不同的单板计算机用网络交换芯片连在一起集成在一块更大的主板上，在边缘端组成一个异构的SBC集群成为可能。这样的一个SBC集群能够在边缘端作为一个小型的数据中心，为周围的物联网设备提供丰富的算力。与传统的数据中心相比，SBC集群占地面积小、功耗更小、成本更低，这使得更加灵活的部署方式成为可能。我们完全可以将多个异构的SBC集成在一块较大的移动设备（例如一个平板电脑）上，构建一个可移动的小型数据中心，这意味着在边缘端快速部署一个以往只能在数据中心实现的任务成为可能，且由于SBC距离边缘端设备更近，应用的响应也会更加及时，能够较好的满足物联网场景下的实时性要求。
然而，相较于传统大型数据中心，SBC集群的资源和功耗仍是相对有限的，面对纷杂的各类新型应用，如何在SBC集群中对硬件资源进行合理的调度和分配，仍然是需要解决的问题。我们希望在一个异构的SBC集群上构建一套轻量化的、满足物联网应用需求的serverless服务框架，为智能物联网设备提供各种计算服务。
所属赛道
2023全国大学生操作系统比赛的“OS功能挑战”赛道
参赛要求
- 以小组为单位参赛，最多三人一个小组，且小组成员是来自同一所高校的本科生或研究生（2023年春季学期或之后毕业的大一~大四的本科生或研究生）
- 如学生参加了多个项目，参赛学生选择一个自己参加的项目参与评奖
- 请遵循“2023全国大学生操作系统比赛”的章程和技术方案要求
宫晓利
- email: [email protected]
高
说明
- 基于>5.0版本的linux发行版开发
- 组成实际的serverless服务原型框架
- 可运行在单板计算机集群上
- 性能开销合理、稳定性高、能够满足物联网应用的各类需求
文档
- linux kernel:https://kernel.org/
- https://forums.openharmony.cn/portal.php
- https://developer.huawei.com/consumer/cn/forum/block/device
License
注意：下面的内容是建议内容，不要求必须全部完成。选择本项目的同学也可与导师联系，提出自己的新想法，如导师认可，可加入预期目标
第一题
使用多个（不少于3个）不同类型的嵌入式开发板，通过网络交换机或者网络交换芯片，组建成一个异构的SBC集群，并成功部署任意一款serverless框架，能够正常调度使用板子上的各种计算资源（CPU、NPU、GPU、FPGA、DPU等）。 推荐使用的开发板：华为Atlas 200I A2 DK、瑞芯微RK3588、NVIDIA Jetson系列、复旦微或赛灵思的FPGA开发板 （仅作为推荐，不作强制要求）
第二题
优化serverless框架的各类指标，例如镜像启动时间、系统吞吐量、应用响应延迟等
第三题
实现前后端分离，选择集群中的一块开发板作为前端，其他开发板作为后端算力支撑，在前端开发板上部署一个安卓\鸿蒙系统，要求能够在前端通过调用serverless接口调用后端提供的各种计算服务，例如各类AI功能（CV、NLP）或者额外的CPU资源。
如果能够实现软硬件方案的纯国产化可作为加分项