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    算力網(wǎng)絡(luò) 到底是如何工作的?

    2022年08月15日 10:07:06   來源:IT168

      我們詳細(xì)看看算力網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)架構(gòu)和技術(shù)體系。

      算力網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)

      算力網(wǎng)絡(luò)的作用,是為用戶提供算力資源服務(wù)。

      它將算力資源徹底“融入”通信網(wǎng)絡(luò),以一個更整體的形式,提供最符合用戶需求的算力資源服務(wù)。

      這是一個高度靈活、高度智能的網(wǎng)絡(luò)。

      算力網(wǎng)絡(luò)的核心特征,是它通過算力,實現(xiàn)了對算力資源、網(wǎng)絡(luò)資源的全面接管,可以讓網(wǎng)絡(luò)實時感知用戶的算力需求,以及自身的算力狀態(tài)。經(jīng)過分析后,算力網(wǎng)絡(luò)可以調(diào)度不同位置、不同類型的算力資源,為用戶服務(wù)。

      我們可以把它理解成一個“萬能水龍頭”。它總能夠按你的需要,提供合適強(qiáng)度、合適溫度、合適酸堿度的水流,讓你擁有最好的用水體驗。

     

      那么,我們自然會很好奇,這個“萬能水龍頭”的背后,究竟是一張怎樣的“水網(wǎng)”?它是如何進(jìn)行資源控制和調(diào)度的?

      接下來,我們就看看算力網(wǎng)絡(luò)的體系架構(gòu)。

      首先,我需要提前說明一下,算力網(wǎng)絡(luò)目前還是一個研究中的技術(shù),并沒有完全定型。所以,我下面給出的,只是各個運營商和設(shè)備商的算力網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)(設(shè)想)圖,相互之間會存在一定的差異。而且,未來也很可能在發(fā)生變動,請大家知悉。

      下面的這幾張,就是運營商和設(shè)備商比較有代表性的算力網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)(設(shè)想)圖:

      中國移動(來自《算力網(wǎng)絡(luò)技術(shù)白皮書》,2022)

      中國移動(來自《算力網(wǎng)絡(luò)白皮書》)

      中國聯(lián)通(來自華為WIN-WIN創(chuàng)新周,2022)

      中國聯(lián)通算力網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)(來自《算力網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)與技術(shù)體系白皮書》)

      中國電信云網(wǎng)融合目標(biāo)技術(shù)架構(gòu)(來自《云網(wǎng)融合2030技術(shù)白皮書》)

      華為(來自華為WIN-WIN創(chuàng)新周,2022)

      這些圖都有點復(fù)雜,相信大家都不太看得懂。我畫一個簡單的示意圖,大家應(yīng)該能看明白:

      簡單來說,還是信息通信的分層思想,按層級來看,就能理清思路。為了減輕閱讀壓力,大家可以先把右邊的綠色低碳和安全防護(hù)先pass掉。

      我們從下往上,一層一層來看。

      算網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施

      算力網(wǎng)絡(luò)的最下層,依然是算網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施層,這個逃不掉的。在算力網(wǎng)絡(luò)中,基礎(chǔ)設(shè)施不再僅僅是算力資源(CPU、存儲、GPU等),還包括了網(wǎng)絡(luò)資源。

      在算力資源這邊,對算力基礎(chǔ)設(shè)施的整合,依舊是以云技術(shù)為核心,包括云原生、虛擬化、容器等。

      在這里,和算力有關(guān)的一些底層新技術(shù)創(chuàng)新,也值得關(guān)注,例如異構(gòu)計算、無服務(wù)計算(Serverless Computing)、存算一體、算力卸載等。大家可以先不管,以后再專題介紹。

      網(wǎng)絡(luò)這邊,變化比較大。前幾期文章給大家介紹過,云網(wǎng)融合趨勢下的網(wǎng)絡(luò)變化,用一句話來解釋,就是把封閉的網(wǎng),變得更開放(解耦),讓它變成像計算機(jī)一樣,可以通過軟件的方式(軟件定義),去給它下“命令”。

      網(wǎng)絡(luò)的底層(物理層、數(shù)據(jù)鏈路層),在傳輸網(wǎng)這邊,依舊是光(只有光,才能保證通信帶寬和容量等基本硬指標(biāo))。光底層的技術(shù),例如OTN、OXC、ROADM、C+L頻段、400G/800G啥的,都還是它們,沒有什么區(qū)別。

      在接入網(wǎng)那邊,5G NR、PON(50G-PON),也沒有什么特別(除了邊緣算力會有點關(guān)系之外)。

      變化大的,在網(wǎng)的上層。我們待會再講。

      算網(wǎng)一體(算力資源管理、網(wǎng)絡(luò)資源管理)

      再往上,開始有不一樣了。因為算力網(wǎng)絡(luò)要調(diào)度算力和網(wǎng)絡(luò)資源,所以,需要對資源進(jìn)行“預(yù)處理”和“銜接”。(這一層,其實很多架構(gòu)里都?xì)w于編排管理層。我覺得單獨拎出來,會比較容易理解一些。)

      這一層,最值得關(guān)注的是算力路由。

      算力網(wǎng)絡(luò)和傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的最大區(qū)別,在于它所擁有三大特性。第一大特性,就是算力路由。

      在算力之前,先要說說算力感知。

      算力感知是網(wǎng)絡(luò)對算力資源和算力服務(wù)的部署位置、實時狀態(tài)、負(fù)載信息、業(yè)務(wù)需求的全面感知。中國移動的算力感知網(wǎng)絡(luò)白皮書,就是站在算力感知的角度,進(jìn)行分析的。

      算力感知網(wǎng)絡(luò)的體系架構(gòu)(來自中國移動《算力感知網(wǎng)絡(luò)CAN技術(shù)白皮書2021》)

      一方面,各算力節(jié)點將算網(wǎng)信息度量建模后統(tǒng)一發(fā)布,網(wǎng)絡(luò)通過對多節(jié)點上報的算網(wǎng)信息進(jìn)行聚合,構(gòu)建全局統(tǒng)一的算網(wǎng)狀態(tài)視圖。另一方面,網(wǎng)絡(luò)完成對業(yè)務(wù)算網(wǎng)需求的統(tǒng)一解析,實現(xiàn)對業(yè)務(wù)的全面感知,為基于業(yè)務(wù)需求進(jìn)行算力調(diào)度提供保障。

      算力狀態(tài)感知與通告(來自《算力感知網(wǎng)絡(luò)CAN技術(shù)白皮書2021》)

      說白了,算力感知的目的,就是摸清手上到底有多少資源,用戶到底有怎樣的需求。

      感知的對象,肯定需要進(jìn)行度量和標(biāo)識。于是,就有了算力度量和算力標(biāo)識。

      這兩塊,運營商目前非常重視。

      算力這個東西存在多樣性,也存在異構(gòu)硬件芯片,所以,目前還沒有形成統(tǒng)一的度量體系和標(biāo)準(zhǔn)。這會對建立統(tǒng)一的算力模型造成麻煩。很簡單,度量單位都不一樣,如何進(jìn)行算力評估和計費?

      算力標(biāo)識的話,就相當(dāng)于算力的身份證。用戶通過算力標(biāo)識指示所需服務(wù),網(wǎng)絡(luò)通過解析算力標(biāo)識獲取目標(biāo)算力服務(wù)、算力需求等信息,為算力調(diào)度等提供基礎(chǔ)。這個算力標(biāo)識,必須是全局統(tǒng)一且可驗證的。

      好了,接下來,就是算力路由。

      在剛才那個中國移動的算力感知網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖里,在算力資源層之外,還單獨劃了一個算力路由層。

      算力路由層是算力感知網(wǎng)絡(luò)的核心功能層,支持對網(wǎng)絡(luò)、計算、存儲等多維資源、服務(wù)的感知與通告,實現(xiàn)“網(wǎng)絡(luò)+計算”的聯(lián)合調(diào)度。

      算力路由層,包括算力路由控制技術(shù)和算力路由轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù),實現(xiàn)業(yè)務(wù)請求在路由層的按需調(diào)度。

      說到算力路由,肯定就要說到CFN(Computing First Networking,計算優(yōu)先網(wǎng)絡(luò))。

      CFN廣義上有時候會被用來指代整個算力網(wǎng)絡(luò)。但是,在這里,CFN是一種分布式路由協(xié)議,在不同邊緣云之間,按需進(jìn)行著算力的調(diào)度和均衡。

      

    CFN技術(shù)架構(gòu)(來自《算力感知網(wǎng)絡(luò)技術(shù)白皮書》)

      CFN這個東西其實很有意思。我們傳統(tǒng)理解的路由,都是數(shù)據(jù)報文的路由。CFN這里的路由,是將計算資源狀況和網(wǎng)絡(luò)資源狀況作為路由信息,發(fā)布到網(wǎng)絡(luò)。然后呢,網(wǎng)絡(luò)基于虛擬的服務(wù)ID,將計算任務(wù)報文,路由到最合適的計算節(jié)點。

      目前,CFN協(xié)議主要通過在業(yè)務(wù)路由的BGP報文頭中,以擴(kuò)展字節(jié)信息的方式攜帶算力信息,將網(wǎng)絡(luò)中計算節(jié)點的負(fù)載情況實時向全網(wǎng)進(jìn)行擴(kuò)散。

      很顯然,算力路由和CFN,是上一層進(jìn)行算力調(diào)度的前提。

      編排管理

      再往上,就是算力網(wǎng)絡(luò)的核心關(guān)鍵部分——編排管理。

      搞過核心網(wǎng)NFV(網(wǎng)元功能虛擬化)的同學(xué),對編排一定非常熟悉。在NFV架構(gòu)里,就有編排。這是一個很有意思的詞,把你給“收編、安排”了。說白了,就是完全控制和調(diào)度。

      算力網(wǎng)絡(luò)的第二大特性,就是算力調(diào)度。

      算力調(diào)度,就是基于算網(wǎng)大腦,進(jìn)行全網(wǎng)算力資源的智能編排、彈性調(diào)度。

      更具體來說,是:完成算力運營及算力服務(wù)編排,完成對算力資源和網(wǎng)絡(luò)資源的管理,包括對算力資源的感知、度量和OAM管理等;實現(xiàn)對終端用戶的算網(wǎng)運營,以及對算力路由層和網(wǎng)絡(luò)資源層的管理。

      算力資源被感知、標(biāo)識和感知之后,為了進(jìn)行管理,還有一個算力資源管理的邏輯過程(也有被單獨稱為:算力管理層)。主要包括算力注冊、算力OAM(性能監(jiān)控、故障管理)、算力運營(計費管理、服務(wù)合約等)。

      算力管理層(來自《算力感知網(wǎng)絡(luò)CAN技術(shù)白皮書2021》)

      這個功能劃分就很麻煩。在有的運營商架構(gòu)圖里,這塊被定義為算力管理層,單獨存在。而在有的架構(gòu)圖里,沒有這一層,劃在了編排管理層。所以說,各個理解都不一樣,很頭大。反正大家要知道,有這么一個功能組。

      想要實現(xiàn)它,肯定離不開一個控制網(wǎng)絡(luò)的“神經(jīng)中樞”。

      調(diào)度和編排算力網(wǎng)絡(luò)的核心控制部分,有的運營商把它叫做“算網(wǎng)大腦”。

      這個“算網(wǎng)大腦”,有四個重要的作用:

      1、獲取全域?qū)崟r的算、網(wǎng)、數(shù)資源,以及云、邊、端分布情況,構(gòu)建全域態(tài)勢感知地圖。

      2、跨域協(xié)同調(diào)度,將多域協(xié)同的調(diào)度任務(wù)智能、自動地分解給各個使能平臺,實現(xiàn)算、網(wǎng)、數(shù)的資源調(diào)度。

      3、多域融合編排,針對多域融合業(yè)務(wù)需求,基于算、網(wǎng)、數(shù)的原子能力按需靈活組合編排。

      4、智能輔助決策,基于不同業(yè)務(wù)的SLA要求、網(wǎng)絡(luò)整體負(fù)載、可用算力資源池分布等因素,智能、動態(tài)地計算出算、網(wǎng)、數(shù)的最優(yōu)協(xié)同策略。

      算網(wǎng)管理編排層,維護(hù)全局靜態(tài)的算力、服務(wù)和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫畔ⅲ⑼浇o各入口算力路由節(jié)點。算力路由節(jié)點維護(hù)算力服務(wù)的拓?fù)湫畔⒁约八懔︐Y源和網(wǎng)絡(luò)的資源實時狀態(tài)信息,通過分布式算力路由節(jié)點進(jìn)行算網(wǎng)協(xié)同調(diào)度。

      “算網(wǎng)大腦”是算力網(wǎng)絡(luò)的神經(jīng)中樞,統(tǒng)籌全局資源,重要性不言而喻。

      在“算網(wǎng)大腦”中引入AI人工智能,那肯定是不用說了。除了AI之外,現(xiàn)在,運營商和設(shè)備商還打算往里面塞“數(shù)字孿生”、“意圖引擎”,極力提升“算網(wǎng)大腦”的智能化水平。

      說實話,仔細(xì)看管理編排層,我就有一種感覺,算力網(wǎng)絡(luò)就是SDN和NFV技術(shù)的升級加融合,處處都是這兩個技術(shù)的影子。只不過,表面又加上很多其它的技術(shù),形成了一個更完整、更龐大的體系。

      服務(wù)運營

      算力大腦之上,是不是就沒有了?并不是,別忘了,我們還有服務(wù)運營層。

      服務(wù)運營層,說白了,就是給上層應(yīng)用提供管控算力網(wǎng)絡(luò)的接口。算網(wǎng)大腦不是真正的老板,只是一個“大管家”。真正管控網(wǎng)絡(luò)的,是上層用戶和應(yīng)用。

      服務(wù)運營層的目的,就是向上提供算力網(wǎng)絡(luò)的能力開放。重點技術(shù)包括:算力交易、算力并網(wǎng)、算力封裝、意圖感知等。

      算力網(wǎng)絡(luò)的第三大特性,就是算力交易。

      路由、調(diào)度、交易,是算力網(wǎng)絡(luò)三大特性

      算力交易是算力網(wǎng)絡(luò)的一個重要創(chuàng)新。

      在算力和網(wǎng)絡(luò)沒有融合之前,用戶使用誰家的云計算,就給誰錢,使用誰家的通信網(wǎng)絡(luò),就給誰錢。算網(wǎng)融合后,算力到處都是,調(diào)度來調(diào)度去,你到底該給誰錢?

      算力交易,就是為了解決這個問題。

      在算力交易場景中,會有一個可信泛在算力交易平臺。

      來自《算力網(wǎng)絡(luò)——云網(wǎng)融合2.0時代的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)與關(guān)鍵技術(shù)》

      大致過程是這樣的:

      首先,算力消費方提出詳細(xì)的算力需求。然后,算力交易平臺根據(jù)需求,將可用的資源整合,生成一個算力網(wǎng)絡(luò)資源表。根據(jù)時延和成本等因素,會有對應(yīng)的報價。接下來,算力消費方根據(jù)資源表,選擇一個最適合自己的“套餐”。然后,就是在算力交易平臺上簽訂交易合約。再然后,交易平臺根據(jù)合約,通過算力網(wǎng)絡(luò)調(diào)度資源,并且更新資源信息。最后,合約結(jié)束,服務(wù)終止,釋放資源。

      算力網(wǎng)絡(luò)交易平臺(來自《整合多方算力網(wǎng)絡(luò),實現(xiàn)計算資源利用率最優(yōu)》,雷波)

      在21世紀(jì),凡是提到交易模式,就一定會牽扯到一個詞——區(qū)塊鏈。

      是的沒錯,算力交易平臺,也是借助區(qū)塊鏈技術(shù),實現(xiàn)分布式賬本、匿名交易等功能。

      綜上所述,算力網(wǎng)絡(luò)緊密圍繞用戶的算力需求,覆蓋了算力產(chǎn)生、調(diào)度、交易、消費的全生命周期。算力網(wǎng)絡(luò)想要實現(xiàn)的,就是算隨人動,算隨“需求”動,達(dá)到極致完美的算力供給與需求匹配,一點也不將就,一點也不浪費。

      算力網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)展

      這幾年,算力網(wǎng)絡(luò)在國內(nèi)非常熱門。不管是運營商還是設(shè)備商,都極為重視這個概念。

      尤其是國內(nèi)運營商,對算力網(wǎng)絡(luò)簡直就是到了狂熱的地步。

      原因很簡單,國外運營商很少碰網(wǎng),基本上就是搞搞通信,最多搞搞傳統(tǒng)通信的云化。而國內(nèi)運營商,既有網(wǎng),又有云,特別希望把網(wǎng)和云的資源融合、盤活。而且,我們國家比較重視基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),算力網(wǎng)絡(luò)是重要的數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施,所以,運營商作為國企,也特別看重這塊的積累。

      一方面,為了掌握技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的主動權(quán),另一方面,為了品牌宣傳和形象造勢,三大運營商在算力網(wǎng)絡(luò)上就開始卷起來了。

      2019年,是公認(rèn)的算力網(wǎng)絡(luò)元年。這一年的11月1日,中國聯(lián)通率先行動,在北京PT展期間,發(fā)布了《中國聯(lián)通算力網(wǎng)絡(luò)白皮書》。這是國內(nèi)第一本和算力網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的白皮書。

      此后,國內(nèi)運營商們爭先恐后,陸續(xù)發(fā)布了多本白皮書,以及積極推動算力網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)制定。

      在標(biāo)準(zhǔn)推進(jìn)方面,我根據(jù)網(wǎng)上的資料,整理了一張表格,大致記錄了各大標(biāo)準(zhǔn)組織在算力網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)制定方面的情況,僅供參考:

      綜合自中信證券,各大白皮書,官網(wǎng)消息

      試驗進(jìn)展:

      來自中信證券

      結(jié)語

      從實際情況來看, 算力網(wǎng)絡(luò)離我們還有很長一段距離。目前,我們處于云網(wǎng)融合的進(jìn)展階段,算網(wǎng)一體或算力網(wǎng)絡(luò),還在研究之中。

      盡管如此,算力網(wǎng)絡(luò)作為算力和聯(lián)接力未來的發(fā)展趨勢,是毋庸置疑的。算與網(wǎng)的融合一體,是必然的,也是整個通信行業(yè)的歸途。傳統(tǒng)通信作為“管道”,無法提升自己的價值,唯有全面投入云的懷抱,才是最好的出路。

      文章內(nèi)容僅供閱讀,不構(gòu)成投資建議,請謹(jǐn)慎對待。投資者據(jù)此操作,風(fēng)險自擔(dān)。

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    企業(yè)IT

    重慶創(chuàng)新公積金應(yīng)用,“區(qū)塊鏈+政務(wù)服務(wù)”顯成效

    “以前都要去窗口辦,一套流程下來都要半個月了,現(xiàn)在方便多了!”打開“重慶公積金”微信小程序,按照提示流程提交相關(guān)材料,僅幾秒鐘,重慶市民曾某的賬戶就打進(jìn)了21600元。

    3C消費

    華碩ProArt創(chuàng)藝27 Pro PA279CRV顯示器,高能實力,創(chuàng)

    華碩ProArt創(chuàng)藝27 Pro PA279CRV顯示器,憑借其優(yōu)秀的性能配置和精準(zhǔn)的色彩呈現(xiàn)能力,為您的創(chuàng)作工作帶來實質(zhì)性的幫助,雙十一期間低至2799元,性價比很高,簡直是創(chuàng)作者們的首選。

    研究

    中國信通院羅松:深度解讀《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析體系

    9月14日,2024全球工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)大會——工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析專題論壇在沈陽成功舉辦。