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算力網絡:未來計算資源的驅動力

作者:陳玲來源:中國移動智慧家庭運營中心網址:https://mp.weixin.qq.com/s/AHhrAQk7f3hHxJzHKaVKFw

導讀

隨著云計算、大數據、人工智能等技術的發展,計算資源的需求不斷增加,傳統的計算模式無法滿足未來大量計算資源的需求,在此背景下,算力網絡應運而生。算力網絡旨在將全網閑置的算力通過網絡連接匯聚成統一的計算資源,并進行管理和調度,通過網絡的形式將計算資源提供給用戶,為多種場景的應用和服務提供一個可伸縮、高效且經濟的解決方案。本文將淺談算力網絡的基本概念、優勢、應用場景以及未來發展趨勢。

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作者:陳玲

單位:中國移動智慧家庭運營中心


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算力網絡的基本概況





1.1 算力網絡的基本概念


算力與網絡的定義:算力是指設備根據內部狀態的改變,每秒可以處理的信息數據量。簡單來說,算力就是計算能力,不論是用算盤計算,還是計算器服務器芯片的高速運轉,本質上都是對數據進行運算處理。信息時代的根基是計算能力,從使用智能手機發微信消息、訂購外賣的生活場景,到使用數據信息進行大數據處理的政企應用場景,歸根結底都是對數字信息的運算處理??偟膩碚f,算力的載體從遠古到至今發生了多次重大的變化,每次變化都對計算能力帶來了跨越式的提升。


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圖1 算力載體的演變


網絡通過電磁波、網線和光纜,將不同的聯網設備連接起來,實現互相聯通。結合算力和網絡的定義,算力網絡就是搭建一張可以連接算力的網絡,使得網絡的需求側可以共享網絡中的算力供給。


算力網絡:目前計算資源相對離散化,單個站點計算資源有限,而站點間無法相互感知進行協同工作,導致全網計算資源利用率比較低。為滿足使用者對算力需求的多元化,算力網絡應用而生。算力網絡將全網閑置的算力能力,匯聚成一張基于區塊鏈技術的全球化、去中心化的計算資源共享網絡,這些計算資源包括提供信息傳輸的網絡基礎設施和CPU、GPU、FPGA等計算設備。計算形式也發生了多元化的變化,由云計算代表的“中心計算”進一步發展為云進行大體量的復雜計算、邊端進行相對簡單的實時計算、終端感知交互,云、邊端、終端協同計算的形式。


算力網絡基于客戶的算力需求,綜合考慮計算資源的實時情況,提供符合用戶需求的算力資源服務。


舉個簡單的例子:某個科技公司需對一批數據信息分析處理,按照傳統的方式,科技公司將花費大量的財力采購一批高性能的CPU、GPU、存儲設備等硬件實現數據計算分析。假設這個研發項目只是一次性項目或者項目使用采購資源分析處理數據的頻率不太高,那么資源的浪費率相對比較高。如果公司可以按次使用付費,通過算力網絡調用接入網絡的算力資源,既可滿足項目數據分析處理的需求,也能降低各類成本。


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圖2 算力網絡共享全網算力資源


1.2 算力網絡研究進展


算力網絡與云計算的區別:在我國,基礎運營商持有網絡寬帶資源,是算力網絡發展的主力軍。算力網絡由運營商主導,雖然與互聯網公司主導的云計算概念相似,但還是存在一定的區別,云計算強調云,算力網絡則強調網絡。云計算著眼于云網自身服務的整合,算力網絡著重于實現業務級互聯,提供的是算力路由服務,通過智能網絡感知算力分布拓撲,通過算力路由匹配用戶的算力需求。資源供給模式相應由分散獨立的資源供給模式發展為以網絡為中心的融合資源供給模式。


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圖3 資源供給模式的變革


運營商的算力網絡架構:總結來說,算力網絡的核心是運營商通過先進通信網絡技術實現分布式數據中心內算力供應的網絡。電信運營商們對于算力網提出了不同的定義,中國移動通信集團有限公司將算力網絡定義為一種算為中心、網為基礎的新型計算信息基礎設施,以及深度融合發展的網、云、數、智、安、邊、端、鏈等技術,并將算力網絡戰略發展目標設定為“算力泛在、算網共生、智能編排、一體服務”;中國電信集團有限公司提出了云網融合的業務發展方向,堅持以“網是基礎、云為核心、網隨運動、云網一體”為基本原則,致力于開發面向行業客戶的算力網絡綜合運營服務技術;中國聯合網絡通信集團有限公司將聯接、計算與智能相融合,推動網絡建設從“云網融合”向“算網一體過渡”?;谒懔W絡技術,電信運營商們提出了各自的算力網絡架構,網絡架構圖如下:


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圖4 中國移動算力網絡架構圖-來源《算力網絡技術白皮書》


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圖5 中國聯通算力網絡架構-來源《算力網絡架構與技術體系白皮書》


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圖6 中國電信云網融合目標技術架構-來源《云網融合2030技術白皮書》


三大運營商算力網絡架構圖雖然存在一定差異,但本質是相同的:


算力網絡基礎設施構成:邊緣計算節點和網絡設備組成的網絡資源,CPU、GPU、FPGA等算力資源,構成了算力網絡的基礎設施,為計算資源編排和調度提供網絡基礎。


算力網絡編排管理:算力網絡的核心內容是調度和編排算力資源,實現功能如下:獲取全域實時算、網、數資源以及云、邊、端分布情況,構建全域態勢感知地圖;協同調度,將多域協同的調度任務智能、自動地分解給各個使能平臺,實現算、網、數的資源調度;融合編排,針對多域融合業務需求,基于算、網、數的原子能力按需靈活組合編排;綜合考慮網絡整體負載、可用算力資源池分布等因素智能計算算、網、數的最優協同策略。


能力開放:給上層應用提供管控算力網絡的接口,向上提供算力網絡的能力開放。


由電信運營商的算力網絡技術結構圖可知,算力網絡著重于通信、網絡技術的實現。算力網絡架構圖為運營商算力網絡發展聚焦了創新技術方向,電信運營商從運營“云網”逐步轉變為運營“算網”。




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算力網絡的優勢




算力網絡的優勢包括:


1??彈性計算:算力網絡可以滿足多樣化的算力需求,根據計算資源的實時情況,動態分配符合用戶需求的計算資源,為用戶提供了強大的可擴展性。根據實際需求進行算力資源調整,提高全網計算資源利用率。


2??降低成本:一方面算力網絡可以使用價格相對低的硬件設備來構建,相比構建傳統的高性能計算集群,成本降低不少;另一方面用戶可以根據實際算力需求靈活租用全網閑置的計算資源,用戶不需要承擔昂貴的硬件成本。


3??去中心化:算力網絡將全網閑置的算力能力,匯聚成一張基于區塊鏈技術的全球化、去中心化的計算資源共享網絡?;趨^塊鏈技術,實現了去中心化的算力交易和分配。


4??大規模的計算能力:算力網絡匯聚了全網的計算資源,支持大估摸的計算任務。同時,算力網絡基于云+邊端+終端協同工作的計算模式,可以支持更加復雜的計算任務,如機器學習、數據挖掘等。




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算力網絡的應用場景




算力網絡可以應用于計算密集型場景,包括以下應用場景:


? 人工智能:深度學習、機器學習等人工智能技術需要大量的計算資源進行模型訓練和行為預測,算力網絡可以提供高性能的計算資源和分布式計算能力,為AI研究和應用提供強大的計算支持。


? 科學研究:氣象、生物、天文等領域的科學研究需要大量計算資源,如氣象學研究需要處理大量的氣象數據,進行復雜的氣象模擬和預測,生物學研究需進行大量的基因測序和分析等,算力網絡可以支持多領域的科學研究。


? 大數據處理:隨著大數據技術的發展,企業和組織需要處理的數據量急劇上升,算力網絡能夠支持大規模數據處理。算力網絡可以提供高性能的計算資源,用于處理各種大數據任務,幫助企業挖掘數據背后的價值。


? 渲染與仿真:影視制作、游戲設計等行業需要進行大量的渲染和仿真計算,以生成高質量的視覺效果,算力網絡能夠滿足這些需求。


? 區塊鏈:一些區塊鏈需要進行大量的計算任務,如加密算法、哈希算法等。算力網絡可以支持這些計算任務的高效完成。




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未來發展趨勢




隨著技術的不斷進步和應用的不斷拓展,算力網絡將提供更高的計算性能和計算效率,以滿足復雜度和性能要求更高的計算任務,同時算力網絡將結合人工智能技術,使計算資源的管理和調度更加智能化和自動化。中國移動自2019年陸續發布了多本白皮書,積極推動算力網絡的標準指定,并貫徹落實國家戰略部署和“算力泛在、算網共生、智能編排、一體服務”戰略發展目標,通過“融網絡、融服務、融終端”滿足家庭用戶的多場景需求。在未來,我們有理由相信,中國移動的應用場景會不斷擴展,進一步滿足用戶的多領域需求。


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