算网一体技术研究及发展探讨

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 2 算网一体新技术探索 1 算网一体提出的背景 3 总结与展望 2 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 ——中国移动《算力网络白皮书》 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。 杨 杰 董 事 长提 出 “ 算 力网 络 ” 概 念与愿景 成为“5G+算力网络+能力中台”新型信息基础设施的关键一环 发布《算力网 络技术白皮书》 ，提出十大技术 方向 提出新概念 发 布 中 国 移 动《 算 力 网 络 白皮 书 》 和 发 展倡议 发布新理念 融入新战略 开创新方向 2021.8 2021.11 2022.1 2022.6 2022.12 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 开启新征程 迈向新阶段 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 2023.3 “算网一体”是中国移动算力网络发展的深化 4 算力网络的发展经过三个阶段的发展，逐渐深化 2021-2023 2024-2025 2025~ 十四五阶段 十五五阶段及更长期 起步阶段：泛在协同 发展阶段：融合统一 跨越阶段：一体内生 网随算动 智能编排 算网一体 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 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 一体服务：多层次智简无感服务 模式创新：多方算力可信交易 运营服务 编排管理 基础设施 算网融合 智慧内生 协同编排 算网一体架构及总体设计 5 极致互联 混合控制 联合感知 算力信息 网络信息 前提 支撑 作用 ISP1 ISP2 CSP4 CSP3 CSP2 CSP1 拓扑信息 拥塞状态 SLA指标 CPU利用率 异构算力 算力规模 集中式控制 分布式控制 任务分解与 调配 节点1 节点2 消费侧 节点3 节点4 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 关键技术 算力路由 广域吞吐敏感网络 在网计算 突破RDMA长距传输瓶颈， 实现广域高性能互联 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 网络内生算力，基于集中式控制，实现 计算任务跨云、网、边、端分布式协同 •ISP：网络服务提供者； CSP：算力服务提供者 目录 2 算网一体新技术探索 1 算网一体提出的背景 3 总结与展望 6 1、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 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 （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 解决思路 在路由中引入计算信息，进行联合调度, 边缘节点 边缘节点 中心云 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... 网： 增加带宽、配置专线... 增加网络建设、运维成本 造成大量计算资源的闲置 - 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 发现问题 云边以及边边调度之间出现“性能反转” 形成算力感知网络CAN的核心方向-算力路由批量100个客户端通过 http 连续访问服务端程序 1、算力路由：得到国际同行高度认可 场景和需求达成共识 讨论技术路线，工作组章程 获取关注，凝聚初步共识 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/公司牵头成立的两个工作组之一 8 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 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 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 https://datatracker.ietf.org/wg/cats/about/ 2019.11 2020.11~2021.03 牵头在IETF召开首次算力路由研讨会side meeting IETF113次会议，牵头召开 第一次BOF 召开第二次、第三次算力路由研讨会side meeting 2022. 03 IETF CATS WG成立， 中国移动担任主席 2023.03 里程碑 IETF116次会议，牵头召开 第二次BOF 2022. 11 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工作组主要考虑网络边缘节点如何引导服务的客户端和提供服务的站点之间的流量的问题。 ——CATS WG Charter 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 https://datatracker.ietf.org/wg/cats/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-00 draft-huang-cats-ps-and-requirements-of-l2-cats-01 架构：draft-ldbc-cats-framework-01 draft-yao-cats-awareness-architecture-00 计算Metric: draft-du-cats-computing-modeling-description-00 draft-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-