引言:
前幾天,小棗君和大家聊了一下“算力”。今天,我們再接再勵,聊聊“算力網路”。
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什麼是“算力網路”
直奔主題,到底什麼是算力網路?
算力網路不是一項具體的技術,也不是一個具體的裝置。從宏觀來看,它是一種思想,一種理念。從微觀來看,它仍然是一種網路,一種架構與性質完全不同的網路。
算力網路的核心目的,是為使用者提供算力資源服務。但是它的實現方式,不同於“雲計算+通訊網路
”的傳統方式
,而是將算力資源徹底“融入
”
通訊網路,以一個更整體的形式,提供最符合使用者需求的算力資源服務。
因此,也有人將算力網路叫做“Network As A Computer
(網路即計算機)”
。
在你面前的,就像一臺算力機。你不需要管它背後到底是什麼,你只需要知道,它一定能給你提供最符合你需求的算力資源。
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計算與網路的關係演進
單看前面那段話,會有點暈。接下來,我們還是從網路的起源開始講起吧。
算力那期文章,我給大家講了算力的發展歷程,其實也就是計算機的發展歷程。
網路的發展歷程,其實和計算機是密切相關的。
(這裡所說的網路,指的是資料通訊網路,不是語音電話網路。下同。)
上世紀60年代,正是為了讓美國各大高校之間的大型計算機可以傳輸資料,才有ARPANET(也就是著名的“阿帕網
”
,網際網路的前身
)。
連線了美國中西部4所高校的阿帕網(1969年)
70年代,同樣是為了服務高校和科研機構的計算機間通訊,才有了早期的區域網技術(乙太網、TCP/IP協議)。
網路的出現,除了讓點對點(使用者對使用者)能夠進行資訊交換之外,更重要的意義在於——它讓一些複雜的、高階的計算能力,能夠被普通使用者所觸達。
在那個時代裡,使用者PC的計算能力是很弱的,能做的事情很有限,內容資源也很少(硬碟儲存容量很小)。
有了網路後,使用者可以與機房(資料中心)建立連線,可以訪問機房裡的伺服器,共享伺服器的CPU和儲存。
算力的集中與共享
對於複雜的高難度計算任務,也可以藉助網路,分配給不同的計算機,共同完成計算任務。這也就是網格計算,是分散式計算的一種形式。
80年代後,網路的數量越來越多,規模也越來越大。
於是,人們建立了連線各大區域的骨幹網
,最終形成了
全球網際網路
。
小網變大網,就是網際網路
有了全球網際網路,承載算力資源的機房,就可以變得更大、更強,為更多使用者提供算力服務。這個機房,也就變成了
網際網路資料中心
(IDC)。
進入21世紀後,基於網際網路資料中心,為了更好地管理海量的伺服器(也是為了用廉價伺服器實現高效能高可靠性的計算任務),亞馬遜和谷歌等公司就牽頭搞出了
雲計算
。
雲計算的核心是虛擬化技術。說白了,就是所有的
CPU、記憶體、硬碟、顯示卡等計算資源變成“資源池”,靈活進行分配,分配給使用者使用。
虛擬化技術,把物理資源打散,變成虛擬資源
在網路這邊,鉅變也在同步發生。
起初,網路這邊關注的重點,是傳輸速率、容量、覆蓋的提升。畢竟,使用者多了,資料中心多了,網際網路廠商多了,頻寬需求就增加了。想要讓使用者訪問速度更快,體驗更好,就必須把“水管”加粗。
這期間,光通訊和行動通訊得到了快速發展。採用光纖,可以顯著拓展通訊頻寬。採用行動通訊,可以實現隨時隨地的通訊接入。
到了2010年左右,我們的通訊網路,基本實現了人與人之間的物理連線,人與資料中心的物理連線。
這時,伴隨著雲計算、大資料技術的出現與成熟,通訊技術的核心任務開始發生變化——通訊的連線物件開始從人拓展到物,網際網路開始從消費領域擴充套件到行業領域(
工業製造、交通物流、銀行金融、教育醫療等
)。
行業網際網路開始崛起,物聯網也開始崛起,於是,打開了整個人類社會
數字化轉型
的大門。
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第一階段:雲網協同
在數字化時代,一切都是圍繞資料工作。
專家們大筆一揮,把所有的資訊化、數字化、網路化,都定性為:“挖掘資料價值
”
、“
創造數字財富
”、“發展數字經濟”。
以雲計算、大資料、人工智慧為代表的IT技術,改名叫
算力
。以通訊技術為代表的通訊技術,改名叫
聯接力
。它們變成數字化轉型最重要的工具。(
儲存資源也被稱為“存力”,不過一般歸於算力範疇。
)
資料價值的挖掘過程
在這個時代,所有的計算機軟硬體都被抽象化了,變成了和水、電一樣的資源,叫“算力資源”。
所有的應用,例如看劇、玩遊戲、辦公自動化、AR/VR,等等,也被統一稱為使用“算力應用”,享受“算力服務”。
算力變成了一種重要的生產力,整個社會都需要它。
不過,算力和電力存在很大的不同——電力就是能源,只要電網通了,你就能夠用。但是算力存在不同的屬性、型別。不同的使用者,不同的場景,對算力的需求不同。
換句話說,
算力是存在多樣性的
。
算力那期文章裡提到,算力有通用算力、超算算力、智慧算力等不同型別。
例如,我玩吃雞遊戲,需要的是遊戲演算法,圖形渲染。結果,你提供的是智慧算力,合適嗎?
再例如,我搞路燈物聯網,控制路燈的開和關,非常簡單的操作,結果,你提供的是昂貴的超算算力,給我安排的是天河一號,這合適嗎?
再再例如,我挖礦搞比特幣,你給我提供x86 CPU通用算力,挖礦效率極低,這合適嗎?
顯然都不合適。
有人想要效能強勁的算力,有人想要響應速度快(時延低)的算力,有人想要價格便宜的算力……僅靠雲計算,根本無法靈活滿足使用者的差異性需求。
於是,算力這邊,想到了網路的配合。
反觀網路(通訊運營商)這邊,也有強烈的合作意願。
原因如下:
1、傳統網路過於封閉,裝置商控制技術,一旦選型,就難以替換。而以雲計算為代表的IT技術,強調的是開源、池化、軟體化,軟體和硬體解耦。運營商作為甲方,可以掌握更多的主動權。
2、傳統網路雖然是通訊範疇,但也使用了算力。在路由和交換領域,在核心網領域,其實都是以算力為主,裝置本身就是一臺“類x86伺服器
”
。想要提升裝置的執行效率,就需要把通訊網路給IT化、軟體化,可以簡化網路的運維,實現容量的彈性伸縮。
3、運營商是網路運營的主體,但是鋪設了網路,卻只能當個“管道”,碰不到使用者的資料,也碰不到使用者的業務。業務比流量包更賺錢,運營商不希望自己被邊緣化,所以,希望以網作為自己的資本,參與雲市場的競爭,分享蛋糕。
4、國內運營商左手有網,右手有云。但是,運營商的雲,對裝置商比較依賴。搞雲和網的合作,可以借雲賣網,借網賣雲,還可以邊賣邊學,增加對雲的掌控力,裡外不吃虧。
於是,2010年左右,雲和網開始打破隔閡,進行第一階段的合作。這時,雲和網屬於“初戀”,雙方還是強調各自的主體身份、合作關係,所以,叫做
“雲網協同”
階段。
大家所熟悉的SDN(軟體定義網路)、NFV(網元功能虛擬化),就是雲網協同階段的典型代表技術。
當時,SDN主要針對承載網。把承載網路由器的管理功能和轉發功能剝離,將管理功能集中。這樣一來,相當於把網路給軟體化了,可以隨時下達指令。
SDN,網路被拆解了
NFV呢,主要針對核心網。它將雲的技術引入網路,把通訊網路單元從專業裝置變成通用x86裝置,網路功能由虛擬機器實現,從而變得更加開放和靈活。
NFV,把網元功能從物理裝置,遷移到虛擬裝置(雲服務)
其實無線接入網(基站)那邊也有云化。天線沒辦法雲化(總要收發訊號吧),基帶運算處理是可以雲化的,於是,就有了
Open RAN、vRAN、C-RAN等
。限於篇幅,不多介紹。
SDN和NFV是在通訊網路裡引入雲的技術和理念,相當於用雲來改造網。
站在雲的角度,也從網這邊獲得了“好處
”
。這個重要的
“好處
”
,就是
MEC邊緣計算
。
有了網之後,雲發現自己可以順著網“流動”了。它將中心雲的一部分算力下沉,放到通訊網路的各個層級,更加靠近使用者,能夠滿足使用者低時延算力的需求。
這個算力,可以在你家的路由器裡,可以在大樓的弱電機房裡,可以在基站機房裡,也可以在區、縣、市的各級機房裡。反正,無處不在。
邊緣計算=算力下沉
邊緣計算,徹底顛覆了非端即雲的傳統算力架構,使得算力資源變成了“雲、邊、端”三級模型,它們相互協作,為使用者提供所需的算力服務。
“泛在算力”的說法,也因此開始出現。
雲網協同時代,雲可以調動網路(“雲調網”),網路也可以配合雲。如前面SDN所說,網被軟體定義,網的功能成為了平臺上的選項,在操作雲的時候,點點按鈕,就可以呼叫網的功能,對網進行配置。
█ 第二階段:雲網融合
雲網協同的出現,揭示了整個ICT行業的變革方向。它所取得的初步成果,也鼓勵了運營商、裝置商以及雲計算服務商。
若干年後,大家一致認為,雲和網僅僅協同是不夠的,應該全面走向融合。就這樣,
“雲網融合
”
閃亮登場了。
這次變化的根本原因,其實還是數字化轉型的浪潮。數字化不斷深入,資料變得越來越龐大。尤其是以資料為中心的人工智慧業務,廣泛落地,加劇了全社會對算力的需求。
為了滿足緊迫的算力需求,雲和網的融合必須提速。
在這一階段,因為邊緣計算的出現,雲計算已經不能單獨代表算力了,所以,和“雲”有關的詞,逐漸變成了“算”。(智算和超算的強勢崛起,也使“算”這個字眼更有力量,更有逼格,更具代表性。
)
而網路這邊,徹底失去了和算力平起平坐的資格,開始加速與算力的“融合”。其實,坦率地說,是被算力“融合”。
融合是現階段的動作,融合的最終目的,當然是算和網完全合為一體。也就是,將來,要實現
“算網一體”。
一體後的“算網”,也就是——
“算力網路”
。
整個過程,大家有沒有搞明白?之所以網上的概念特別雜,其實主要是因為三大運營商加上華為等裝置商,特別喜歡取名字,炒概念,而且互相還不肯承認、不肯統一。所以,媒體上的叫法有很多種。事實上,很多名詞,都是同一個意思。
運營商在造詞方面,實在是太拼了。
那些“1+2+3”的,還有ABCDE啥的,更讓人頭大。
算力網路的英文名,也有好幾個。例如:
CPN(Computing Power Network,計算能力網路
)
CFN
(
Computing First Networking
,
計算優先網路
)
CFN
(
Computing Force Networking
,
計算力量網路
)
CAN
(Computing-aware Networking,
算力感知網路
)
目前使用比較普遍的,是CFN(First那個)。
在本文開頭,小棗君就說過,算力網路的存在意義,就是為了給使用者提供最適合的算力資源服務。
這個適合,指的是算力型別匹配,算力規模合適,算力價效比最優。
算力網路要解決的核心問題,是算力需求急劇膨脹下,全網算力供給不足的問題。
目前,摩爾定律逐漸進入瓶頸,單晶片的算力提升空間越來越窄,成本越來越高。在單點算力無法持續倍增的情況下,盤活現有的算力資源,是解決算力不足問題的唯一辦法。
算力已經趕不上資料的增長(圖片來自馭數科技)
換句話說,讓算力流動起來,精準服務使用者,提升算力的利用率,比單純堆砌算力、死磕晶片製程更有價值。
今年很火的“東數西算”,就是算力網路理念的一次落地實踐。
東部地區對算力的需求高,西部地區的算力成本低(氣溫低,製冷成本低,且能源便宜)。所以,藉助強大的通訊網路基礎設施,將時延要求低的算力,遷移到西部地區,就可以實現更完美的算力價效比。
那麼,算力網路究竟是一個怎樣的架構?它基於了哪些底層技術?它的三大特性——算力路由、算力排程、算力交易,到底是如何實現的呢?目前,算力網路的標準進展如何?
且看下集:
算力網路的深度技術分析
謝謝大家!
參考文獻:
1、《中國算力發展指數白皮書》,信通院;
2、《算力網路技術白皮書》,中國移動;
3、《算力網路(CAN、CFN、CPN)、東數西算是怎麼回事
》,QianLing,知乎;
4、《中國聯通算力網路白皮書》,中國聯通;
5、《算力網路發展介紹與展望》,曹暢;
6、《什麼是算力網路》,吳卓然;
7、《關於“算力網路”底層技術的思考》,鄢貴海;
8、《AI算力需求快增長,平臺化基礎設施成焦點》,廣發證券,劉雪峰、李傲遠、吳祖鵬。
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