2023年算网一体技术研究及发展探讨.pdf
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1、算网一体技术研究及发展探讨孙滔中国移动研究院2023年7月目录算网一体提出的背景算网一体新技术探索总结与展望2213中国移动提出“算力网络”新理念一年多来持续开拓创新,全力推进算力网络发展,形成一系列创新成果,在业界取得了广泛共识算力网络是以算为中心、网为根基,网、云、数、智、安、边、端、链(ABCDNETS)等深度融合、提供一体化服务的新型信息基础设施。月中国移动算力网络白皮书2022.12021.11发布 算力网络创新成果;CFITI试验网与中国算力网、信息高铁三方互联,打造科学装置2023.32022.62022.12完成CFITI试验网一期总结验收,形成案例集;发布世界最长距离400G
2、光传输试验网络;成立算力网络子链专家委员会,成立14支攻关战队迈向新阶段开创新方向融入新战略提出新概念杨杰董事长提出“算力网络”概念与愿景2021.8发布新理念发布中国移动 算力网络白皮书 和发展倡议发布 算力 网络技术白皮书 ,提出十大技术方向成为“5G+算力网络+能力中台”新型信息基础设施的关键一环开启新征程“算网一体”是中国移动算力网络发展的深化算力网络的发展经过三个阶段的发展,逐渐深化起步阶段:泛在协同融合服务:产品融合、确定性服务统一运营:统一入口、统一平台智能编排算网融合一站服务:一站开通算网服务协同运营:云网运营双入口拉通一体服务:算网一体协同编排智慧内生网随算动2021-202
3、3十四五阶段4十五五阶段及更长期一体内生编排管理基础设施运营服务跨越阶段:2024-20252025发展阶段:多层次智简无感服务模式创新:多方算力可信交易融合统一算网一体架构及总体设计算网一体通过“联合感知”“混合控制”“极致互联”构建面向智能化时代的数字基础设施架构联合感知算力信息CPU利用率异构算力算力规模前提混合控制集中式控制任务分解与调配节点1分布式控制节点3消费侧节点4支撑作用ISP:网络服务提供者;CSP:算力服务提供者关键技术突破RDMA长距传输瓶颈,广域吞吐敏感网络实现广域高性能互联算力路由创新互联网架构协议,基于算网资源联合感知实现动态融合决策选路在网计算网络内生算力,基于集
4、中式控制,实现计算任务跨云、网、边、端分布式协同5SLA指标拥塞状态拓扑信息网络信息CSP3CSP2CSP1ISP1CSP4ISP2极致互联节点2目录算网一体提出的背景算网一体新技术探索总结与展望62131、算力路由:概念和技术2018年开始研究算网融合技术,面向云边协同和边边协同的“性能反转”等问题,提出在路由域引入计算信息进行联合调度发现问题云边以及边边调度之间出现“性能反转”-计算负载高及网络队列深的条件下,边缘响应平均时延及尾时延远大于中心云-算的负载状态以及网的拥塞情况均是问题来源边缘节点问题本质计算和网络是独立系统,算的负载和网的拥塞信息没有产生关联算:降低负载、计算资源预留.问题
5、造成大量计算资源的闲置网:增加带宽、配置专线.问题增加网络建设、运维成本解决思路在路由中引入计算信息,进行联合调度,(1)感知:路由系统感知计算资源(2)路由:综合网络和计算信息寻址选路形成算力感知网络CAN的核心方向-算力路由通过仿真发现在路由中引入算力信息在低、中、重载情况下均有一定的优化效果批量100个客户端通过 http 连续访问服务端程序边缘节点中心云1、算力路由:得到国际同行高度认可历经4年,中国移动在IETF发起成立算力路由工作组(CATS,Computing-Aware Traffic Steering)并担任主席,是IETF 7大领域133个工作组中近10年由中国高校/公司牵
6、头成立的两个工作组之一里程碑IETF116次会议,牵头召开 第二次BOF2022.11获取关注,凝聚初步共识场景和需求达成共识讨论技术路线,工作组章程CATS面向AR/VR、车联网等新型多节点部署服务的场景,制定算力路由的场景、需求、架构标准https:/datatracker.ietf.org/wg/cats/about/里程碑/计划2023年7月,采纳问题声明、场景、需求、技术分析等基础文稿2024年7月,采纳架构文稿2025年11月,提交架构文稿至RFC发布序列牵头在IETF召开首次算力路由研讨会side meeting召开第二次、第三次算力路由研讨会side meetingIETF11
7、3次会议,牵头召开 第一次BOFIETF CATS WG成立,中国移动担任主席2019.112020.112021.032022.032023.038当前,许多服务会创建多个服务实例,这些实例通常在地理上分布在多个站点。CATS工作组主要考虑。CATS WG Charter范围基础工作:问题声明、场景、需求、技术分析等总体架构:定义、组网、功能模块等其他基础工作:计算指标的分析、控制面和数据面的定义、基于现有协议的实现、潜在新协议需求的分析1、算力路由:IETF CATS工作进展CATS目前已经有20篇文稿,即将在IETF117召开第二次会议,聚焦在架构、需求、计算指标定义等CATS WG目前
8、的个人文稿Ingress CATS-Router:CATS Traffic Classifier(C-TC):区分是否是CATS流量,决定服务节点CATS Path Selector(C-PS):选择网络转发路径Egress CATS-Router:CATS Network Metric Agent(C-NMA):收集和分发网络指标CATS Service Metric Agent(C-SMA):收集和分发服务和计算指标CATS-control center:CATS Computing information Base(C-CIB):维护细粒度的计算信息CATS Network Metric
9、 information Base(C-NIB):维护细粒度的网络信息CATS Path Calculation Unit(C-PCE):计算最合适的网络路径和选择服务节点CATS-SBI interface:CATS-control center与CATS-Router的接口https:/datatracker.ietf.org/doc/draft-ldbc-cats-framework/https:/datatracker.ietf.org/doc/draft-yao-cats-awareness-architecture/https:/datatracker.ietf.org/wg/ca
10、ts/document/场景:draft-yao-cats-ps-usecases-00,即将立项draft-an-cats-usecase-ai-00,CATS+AI大模型场景需求:draft-yao-cats-ps-usecases-00,draft-yuan-cats-end-to-end-problem-requirement-00draft-huang-cats-ps-and-requirements-of-l2-cats-01架构:draft-ldbc-cats-framework-01draft-yao-cats-awareness-architecture-00计算Metric
11、:draft-du-cats-computing-modeling-description-00draft-dunbar-cats-edge-service-metrics-00其他:draft-ddcb-cats-sfc-bgp-applicability-00(sfc-bgp方案)draft-jaehwoon-cats-mobility-00(cats支持移动性方案)draft-wang-cats-green-challenges-00(cats绿色低碳考虑)draft-shi-cats-ipv6-based-con-00(cats与IPv6的应用)CATS 架构核心组件91、算力路由:实
12、践进展算力路由系统的实现根据网络部署情况,支持集中式、分布式、混合式等多种组网方案。从集中式方案开始,分阶段逐步推进算力路由实验验证阶段I集中式方案完成算网控制器和算力路由网关原型样机开发,构建业内首个集中式算力路由验证系统推进广东珠海现网试点验证,验证业务承载量提升30%以上,算网综合资源利用率提升32%以上算网控制器算力路由网关阶段II 端到端算力路由系统验证开展规模性部署的CATS技术方案验证开展CA-BGP等新型协议的验证测试分布式算力路由样机已进入平台测试阶段分布式算力路由样机算力感知和路由方案通信世界全媒体“2023年度算力应用案例十大标杆”10算网一体技术体系关键技术创新案例荣获
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