边缘项目 | StarlingX overview和功能点详解

Posted 2022-05-18

介绍StarlingX之前需要先介绍一下StarlingX的前身。早在2014年风河就成立了TitaniumCloud生态系统项目，设计目标就是要成为电信网络应用软件理想的云操作系统平台，以最高的可靠性地运行网络虚拟化功能。StarlingX是面向边缘计算场景的多功能性的基础设施堆栈，由于StarlingX是从WindRiver产品开源产生的，而WindRiver的这款Titanium Cloud已经从成立到现在有5年时间之久的发展，Titanium Cloud算是一款比较成熟的产品了，因此即使到今年7月份为止，StarlingX仅仅发布了第一个版本，StarlingX也具备一定条件的生产化使用基础。

StarlingX既是一个开发项目又是一个集成项目。它将新服务与更多开源项目结合到一个总体边缘云软件堆栈中。由于风河Titanium Cloud平台在性能、可用性上都有了比较高的提升。目前风河的软件可以在通用服务器硬件上实现电信级的性能；提供的NFV平台可以达到6个9，完全满足电信级要求。而StarlingX基于该风河的商业产品进行开源优化形成，因此StaringX也继承了Titanium Cloud的优点。

StarlingX主要面向的场景是工业IoT、电信、视频业务等对延迟要求较高的业务。并且基于Titanium Cloud，StarlingX提供了性能兼顾高可用的特点。

StarlingX最初的代码是由英特尔和Wind River提供，目前StarlingX项目由OpenStack Foundation托管代码，StarlingX目前与领先的开源项目（包含OpenStack、Ceph和OVS）相结合。StarlingX在2018年10月才release了第一个版本，因此StarlingX是一个非常年轻的项目。

对于一些想了解边缘计算云更详细的资料的同学，OpenStack社区发表了边缘计算的白皮书，介绍了边缘计算云的起因，挑战，解决思路和应用场景。

白皮书总结到，一个成熟的边缘计算云是面向于开发者和应用的，并把基础设施的资源下沉到边缘网络上。那么如何定义边缘计算呢？最重要的一点就是延迟，即从各类终端、最终应用到边缘云的网络延迟需要小于20ms。

第二部分介绍的是StarlingX的功能点， StarlingX由于包含了OpenStack，因此OpenStack的功能点StarlingX同样具备，但是以下功能点是与OpenStack不一样的地方。

Configuration Management

配置管理功能在边缘云基础设施架构中变得非常重要，特别是在管理大量的远端节点的时候，因为有些远处的节点，不太方便直接对其进行配置。因此借助于Configuration Management

功能点，可以方便地对远端的物理服务器进行配置管理，配置管理中包含了CPU、GPU、内存、Huge pages，crypto/compression PCIE配置等。

Fault Management

这个组件是可以统计报警和查看log，并且同时包括了中心云和边缘云的物理资源和虚拟资源，并且在Horizon上都可以进行查看，监控的方面比OpenStack更广。

Host Management

这个组件可以检查虚拟主机的状态，并在主机关机的情况下尝试自动重启，并根据集群状态、关键进程、资源的阈值、物理主机的故障等来使用不同的调度策略来进行对虚拟机的重启。

Service Management

该功能点提供了服务的高可用，使用了多路通道来避免通信的断开和服务的脑裂问题，基于StarlingX本身服务的active/passive状态的切换来保障服务的高可用，并对服务的状态进行监控。

Software Management

从kernel到OpenStack服务的全栈软件包升级，该功能可以实现滚动升级，比如在需要对物理服务器关机的情况下实现对虚拟机的热迁移的情况，该功能在StarlingX中仅需要在horizon界面上进行操作，该热迁移可以自动把需要更新软件包主机上的虚拟机或者容器事先迁移到可用的主机，并在更新完成之后，再自动将资源分配到更新完成的主机上，该功能提供了对升级时候的虚拟机关机问题的生命周期管理的机制。

第三部分是StarlingX的整体架构，StarlingX基于OpenStack组件，并进行功能的增强，提供了上述5个核心功能点的能力。

OSS全称为Operation support system是指运营支撑系统，BSS全称为Businesssupport system，BSS系统包括客户关系管理、数据采集系统、计费帐务、综合结算、营销支撑这些功能模块。StarlingX的上述功能点可以赋能这些系统，提供更全功能的基础设施架构。

在计算节点上对底层的KVM进行了优化，在网络部分引进了SR-IOV、OVS-DPDK、Intel网络加速方案，使得在计算节点的能力有了质的提供，如果说上述几个功能点提供了鲁棒性和高可用性，对底层组件的优化则是提升了整体边缘云的性能。存储节点仍然是集成了业界优秀的分布式存储方案Ceph，并提供了多种存储解决方案，可以通过分布式、集中式和商务SAN存储的融合，来保障运营商级别的存储高可用。

分组核心网EPC（EvolvedPacket Core），该系统的特点为仅有分组域而无电路域、基于全IP结构、控制与承载分离且网络结构扁平化，其中主要包含MME、SGW、PGW、PCRF等网元。其中SGW和PGW常常合设并被称为SAE-GW。

CPE，英文全称为Customer Premise Equipment ，实际是一种接收移动信号并以无线WIFI信号转发出来的的移动信号接入设备，它也是一种将高速4G或者5G信号转换成WiFi信号的设备，可支持同时上网的移动终端数量也较多。CPE可大量应用于农村，城镇，医院，单位，工厂，小区等无线网络接入，能节省铺设有线网络的费用。

在对于上层的虚拟网元接口VNFs方面，StarlingX可以提供通过在虚拟机中部署虚拟的EPC、CPE来实现对电信网元的支撑。

StarlingX社区目前在进行对容器的支持，以后可以同时在边缘处给用户提供虚拟机和容器两种资源，同时还将开发在不同操作系统中部署StarlingX系统的能力。