算力网络发展现状与未来趋势
算力网络概述
算力网络通过网络技术将计算、存储等资源在云、边、端节点间动态调配,打破传统算力资源孤岛,实现跨地域、跨层级的资源协同,为数字经济提供算力支撑。算力网络架构包括服务提供层、服务编排层、网络控制层、算力管理层和算力资源层/网络转发层。
研究进展
国家政策推动算力网络发展,中国联通等企业持续开展相关研究和推进工作,产业界基本确立算力网络发展路线和架构体系,并在核心技术方向取得初步成果。中国移动、中国电信等企业也发布了相关白皮书和技术方案,标准建设方面各产业机构有序开展。
算力网络需求分析
业务分析
典型算力业务包括计算资源(CPU、GPU、FPGA等)、云存储(对象存储、块存储、文件存储)和MaaS(模型即服务)。不同算力业务对网络连接的需求差异,体现在算力任务生命周期和用户与算力实例的连接协议等方面。
算力网络的抽象业务模型
算力网络通过算力资源调度和网络连接保障实现分布式算力的全局协同与按需服务。算力网络可以抽象为算力用户、算力实例、算力网络等组件,主要业务流程包括算力状态感知、算网信息交换、算力需求解析、路由调度和连接保障。
无状态计算服务的算力网络
产业生态局限性
融合落地推广面临异构算力适配复杂、传统AI模型部署难以满足业务集成需求、车联网等场景需要云、边、端多级协同等挑战。
技术局限性
现有方案多聚焦于算力资源层调度,未充分考虑用户对计算功能的直接需求,导致供需链割裂。此外,算力网络在协议匹配性、网络架构升级等方面存在技术挑战。
无状态计算服务算力网络的目标愿景
无状态计算服务具有无状态、动态性、服务化、原子化等业务特征。当前算力网络在服务化API的路由调度能力方面仍显不足,需要提出原生支持无状态计算服务路由调度的新型算力网络方案。
面向无状态计算服务的算力网络总体方案
设计原则
原生支持服务化API,减少对无状态计算服务实例及算力用户应用的干扰,便于集成。
标识方案
提出基于URL-PATH的算力标识方案,通过分层结构与协议兼容性实现服务化需求与网络能力的深度耦合。
组网架构
整体组网架构以传统L2/L3 Underlay网络为基础,在Underlay网络上部署Overlay网络以实现算力互联。Underlay网络提供基础的网络传输路径和QoS流管道,算力服务网关负责路由转发与处理。
功能逻辑架构
方案主要包括控制层、业务层和设施层。控制层实现算力服务注册和状态感知、网络状态感知和Underlay网络的QoS流管理、算力请求解析以及调度策略生成等功能。业务层实现算力用户与计算服务实例之间的算力服务请求与响应报文的处理、路由转发及传输等功能。
面向无状态计算服务的算力网络关键技术
服务语义路由机制
借鉴ICN理念,采用命名方式描述算力服务,并引入资源遥测度量机制,实现服务语义路由。
算力标识技术
定义适配服务化API的算力标识,实现统一资源抽象管理、跨域资源发现与调度。
控制面方案
算力网络控制面可采用集中式部署、混合式部署和分布式部署等方式。集中式部署简化管理和维护工作,分布式部署提高系统的容错能力和扩展性,混合式部署平衡管理的简便性和系统的灵活性。
业务面转发协议
算力网络业务面功能主要由部署在Underlay网络边界位置的算力服务网关共同完成,通过各节点对网络报文的处理,实现算力服务供需双方的互联。
分布式身份技术
分布式身份技术通过去中心化标识体系,为每个服务实例生成唯一、自验证的身份凭证,解决动态化服务标识的信任问题,支撑服务化API粒度的安全管控,适配无状态计算的业务特征。
算力度量技术
算力度量对算力需求和算力资源进行统一的抽象描述,并结合网络性能指标形成算网能力模板,为算力路由、算力管理和算力计费等提供标准统一的度量规则。
典型应用场景
智能体
基于URL-PATH的语义化路由机制,将智能体对功能组件的计算需求进行标准化描述,并动态映射至全局范围内的算力资源池中,实现算力即服务(CaaS)与网络即服务(NaaS)的深度融合。
新型多云算力服务入口
将服务入口从数据中心的公网出口下沉至边缘网络侧,融合通信运营商广域覆盖的边缘MEC多接入边缘计算)优势与网络QoS(服务质量)保障能力,实现多云算力服务的全局优化调度。
服务导向型存储网络调度
通过上一节所提的新型多云入口理念实现服务入口统一的整合,采用面向无状态计算服务的算力网络设计理念,构建服务导向型存储网络,提升整体资源利用率。
跨域大模型推理算网协同调度系统
实现跨域智算资源的高效调度与韧性保障,通过全局服务状态与灾备管理机制、多路径容灾路由引擎,实现大模型推理场景下的服务级智能韧性调度。
总结和展望
优势和挑战
本方案支持API细粒度算力服务调度,提高算力服务响应能力;网络层路由终结特性有助于跨域互联与全局协同;用户侧接口兼容性降低系统迁移与集成成本。但也面临细粒度API导致全网状态同步与管理复杂度激增、多样化API接口标识标准化难度教高、业务面算力服务请求解析协议栈深,处理时延较大等挑战。
未来展望
未来十年,算力网络的演进将呈现泛在化、服务化、生态化、融合化四大趋势。算力网络将构建覆盖地理空间分布广、从资源互联到业务API调用技术栈深、算网模业一体化协同服务的新型业态,完成从“信息高速公路”到“智能社会操作系统”的历史性跃迁。