到底什么是“算力網(wǎng)絡(luò)”?
什么是“算力網(wǎng)絡(luò)”
直奔主題,到底什么是算力網(wǎng)絡(luò)?
算力網(wǎng)絡(luò)不是一項具體的技術(shù),也不是一個具體的設(shè)備。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(wǎng)絡(luò),一種架構(gòu)與性質(zhì)完全不同的網(wǎng)絡(luò)。
算力網(wǎng)絡(luò)的核心目的,是為用戶提供算力資源服務(wù)。但是它的實現(xiàn)方式,不同于“云計算+通信網(wǎng)絡(luò)”的傳統(tǒng)方式,而是將算力資源徹底“融入”通信網(wǎng)絡(luò),以一個更整體的形式,提供最符合用戶需求的算力資源服務(wù)。
因此,也有人將算力網(wǎng)絡(luò)叫做“Network As A Computer(網(wǎng)絡(luò)即計算機(jī))”。
在你面前的,就像一臺算力機(jī)。你不需要管它背后到底是什么,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。
計算與網(wǎng)絡(luò)的關(guān)系演進(jìn)
單看前面那段話,會有點暈。接下來,我們還是從網(wǎng)絡(luò)的起源開始講起吧。
算力那期文章,我給大家講了算力的發(fā)展歷程,其實也就是計算機(jī)的發(fā)展歷程。
網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展歷程,其實和計算機(jī)是密切相關(guān)的。(這里所說的網(wǎng)絡(luò),指的是數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò),不是語音電話網(wǎng)絡(luò)。下同。)
上世紀(jì)60年代,正是為了讓美國各大高校之間的大型計算機(jī)可以傳輸數(shù)據(jù),才有ARPANET(也就是著名的“阿帕網(wǎng)”,互聯(lián)網(wǎng)的前身)。
連接了美國中西部4所高校的阿帕網(wǎng)(1969年)
70年代,同樣是為了服務(wù)高校和科研機(jī)構(gòu)的計算機(jī)間通信,才有了早期的局域網(wǎng)技術(shù)(以太網(wǎng)、TCP/IP協(xié)議)。
網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn),除了讓點對點(用戶對用戶)能夠進(jìn)行信息交換之外,更重要的意義在于——它讓一些復(fù)雜的、高端的計算能力,能夠被普通用戶所觸達(dá)。
在那個時代里,用戶PC的計算能力是很弱的,能做的事情很有限,內(nèi)容資源也很少(硬盤存儲容量很?。?/p>
有了網(wǎng)絡(luò)后,用戶可以與機(jī)房(數(shù)據(jù)中心)建立連接,可以訪問機(jī)房里的服務(wù)器,共享服務(wù)器的CPU和存儲。
算力的集中與共享
對于復(fù)雜的高難度計算任務(wù),也可以借助網(wǎng)絡(luò),分配給不同的計算機(jī),共同完成計算任務(wù)。這也就是網(wǎng)格計算,是分布式計算的一種形式。
80年代后,網(wǎng)絡(luò)的數(shù)量越來越多,規(guī)模也越來越大。于是,人們建立了連接各大區(qū)域的骨干網(wǎng),最終形成了全球互聯(lián)網(wǎng)。
小網(wǎng)變大網(wǎng),就是互聯(lián)網(wǎng)
有了全球互聯(lián)網(wǎng),承載算力資源的機(jī)房,就可以變得更大、更強(qiáng),為更多用戶提供算力服務(wù)。這個機(jī)房,也就變成了互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心(IDC)。
進(jìn)入21世紀(jì)后,基于互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心,為了更好地管理海量的服務(wù)器(也是為了用廉價服務(wù)器實現(xiàn)高性能高可靠性的計算任務(wù)),亞馬遜和谷歌等公司就牽頭搞出了云計算。
云計算的核心是虛擬化技術(shù)。說白了,就是所有的CPU、內(nèi)存、硬盤、顯卡等計算資源變成“資源池”,靈活進(jìn)行分配,分配給用戶使用。
虛擬化技術(shù),把物理資源打散,變成虛擬資源
在網(wǎng)絡(luò)這邊,巨變也在同步發(fā)生。
起初,網(wǎng)絡(luò)這邊關(guān)注的重點,是傳輸速率、容量、覆蓋的提升。畢竟,用戶多了,數(shù)據(jù)中心多了,互聯(lián)網(wǎng)廠商多了,帶寬需求就增加了。想要讓用戶訪問速度更快,體驗更好,就必須把“水管”加粗。
這期間,光通信和移動通信得到了快速發(fā)展。采用光纖,可以顯著拓展通信帶寬。采用移動通信,可以實現(xiàn)隨時隨地的通信接入。
到了2010年左右,我們的通信網(wǎng)絡(luò),基本實現(xiàn)了人與人之間的物理連接,人與數(shù)據(jù)中心的物理連接。
棗君畫圖不易,轉(zhuǎn)載請注明來源
這時,伴隨著云計算、大數(shù)據(jù)技術(shù)的出現(xiàn)與成熟,通信技術(shù)的核心任務(wù)開始發(fā)生變化——通信的連接對象開始從人拓展到物,互聯(lián)網(wǎng)開始從消費(fèi)領(lǐng)域擴(kuò)展到行業(yè)領(lǐng)域(工業(yè)制造、交通物流、銀行金融、教育醫(yī)療等)。
行業(yè)互聯(lián)網(wǎng)開始崛起,物聯(lián)網(wǎng)也開始崛起,于是,打開了整個人類社會數(shù)字化轉(zhuǎn)型的大門。
第一階段:云網(wǎng)協(xié)同
在數(shù)字化時代,一切都是圍繞數(shù)據(jù)工作。
專家們大筆一揮,把所有的信息化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化,都定性為:“挖掘數(shù)據(jù)價值”、“創(chuàng)造數(shù)字財富”、“發(fā)展數(shù)字經(jīng)濟(jì)”。
以云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能為代表的IT技術(shù),改名叫算力。以通信技術(shù)為代表的通信技術(shù),改名叫聯(lián)接力。它們變成數(shù)字化轉(zhuǎn)型最重要的工具。(存儲資源也被稱為“存力”,不過一般歸于算力范疇。)
數(shù)據(jù)價值的挖掘過程
在這個時代,所有的計算機(jī)軟硬件都被抽象化了,變成了和水、電一樣的資源,叫“算力資源”。
所有的應(yīng)用,例如看劇、玩游戲、辦公自動化、AR/VR,等等,也被統(tǒng)一稱為使用“算力應(yīng)用”,享受“算力服務(wù)”。
算力變成了一種重要的生產(chǎn)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(wǎng)通了,你就能夠用。但是算力存在不同的屬性、類型。不同的用戶,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。
算力那期文章里提到,算力有通用算力、超算算力、智能算力等不同類型。
例如,我玩吃雞游戲,需要的是游戲算法,圖形渲染。結(jié)果,你提供的是智能算力,合適嗎?
再例如,我搞路燈物聯(lián)網(wǎng),控制路燈的開和關(guān),非常簡單的操作,結(jié)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。
有人想要性能強(qiáng)勁的算力,有人想要響應(yīng)速度快(時延低)的算力,有人想要價格便宜的算力……僅靠云計算,根本無法靈活滿足用戶的差異性需求。
于是,算力這邊,想到了網(wǎng)絡(luò)的配合。
反觀網(wǎng)絡(luò)(通信運(yùn)營商)這邊,也有強(qiáng)烈的合作意愿。
原因如下:
1、傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)過于封閉,設(shè)備商控制技術(shù),一旦選型,就難以替換。而以云計算為代表的IT技術(shù),強(qiáng)調(diào)的是開源、池化、軟件化,軟件和硬件解耦。運(yùn)營商作為甲方,可以掌握更多的主動權(quán)。
2、傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)雖然是通信范疇,但也使用了算力。在路由和交換領(lǐng)域,在核心網(wǎng)領(lǐng)域,其實都是以算力為主,設(shè)備本身就是一臺“類x86服務(wù)器”。想要提升設(shè)備的運(yùn)行效率,就需要把通信網(wǎng)絡(luò)給IT化、軟件化,可以簡化網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)維,實現(xiàn)容量的彈性伸縮。
3、運(yùn)營商是網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營的主體,但是鋪設(shè)了網(wǎng)絡(luò),卻只能當(dāng)個“管道”,碰不到用戶的數(shù)據(jù),也碰不到用戶的業(yè)務(wù)。業(yè)務(wù)比流量包更賺錢,運(yùn)營商不希望自己被邊緣化,所以,希望以網(wǎng)作為自己的資本,參與云市場的競爭,分享蛋糕。
4、國內(nèi)運(yùn)營商左手有網(wǎng),右手有云。但是,運(yùn)營商的云,對設(shè)備商比較依賴。搞云和網(wǎng)的合作,可以借云賣網(wǎng),借網(wǎng)賣云,還可以邊賣邊學(xué),增加對云的掌控力,里外不吃虧。
于是,2010年左右,云和網(wǎng)開始打破隔閡,進(jìn)行第一階段的合作。這時,云和網(wǎng)屬于“初戀”,雙方還是強(qiáng)調(diào)各自的主體身份、合作關(guān)系,所以,叫做“云網(wǎng)協(xié)同”階段。
大家所熟悉的SDN(軟件定義網(wǎng)絡(luò))、NFV(網(wǎng)元功能虛擬化),就是云網(wǎng)協(xié)同階段的典型代表技術(shù)。
當(dāng)時,SDN主要針對承載網(wǎng)。把承載網(wǎng)路由器的管理功能和轉(zhuǎn)發(fā)功能剝離,將管理功能集中。這樣一來,相當(dāng)于把網(wǎng)絡(luò)給軟件化了,可以隨時下達(dá)指令。
SDN,網(wǎng)絡(luò)被拆解了
NFV呢,主要針對核心網(wǎng)。它將云的技術(shù)引入網(wǎng)絡(luò),把通信網(wǎng)絡(luò)單元從專業(yè)設(shè)備變成通用x86設(shè)備,網(wǎng)絡(luò)功能由虛擬機(jī)實現(xiàn),從而變得更加開放和靈活。
NFV,把網(wǎng)元功能從物理設(shè)備,遷移到虛擬設(shè)備(云服務(wù))
其實無線接入網(wǎng)(基站)那邊也有云化。天線沒辦法云化(總要收發(fā)信號吧),基帶運(yùn)算處理是可以云化的,于是,就有了Open RAN、vRAN、C-RAN等。限于篇幅,不多介紹。
SDN和NFV是在通信網(wǎng)絡(luò)里引入云的技術(shù)和理念,相當(dāng)于用云來改造網(wǎng)。
站在云的角度,也從網(wǎng)這邊獲得了“好處”。這個重要的“好處”,就是MEC邊緣計算。
有了網(wǎng)之后,云發(fā)現(xiàn)自己可以順著網(wǎng)“流動”了。它將中心云的一部分算力下沉,放到通信網(wǎng)絡(luò)的各個層級,更加靠近用戶,能夠滿足用戶低時延算力的需求。
這個算力,可以在你家的路由器里,可以在大樓的弱電機(jī)房里,可以在基站機(jī)房里,也可以在區(qū)、縣、市的各級機(jī)房里。反正,無處不在。
邊緣計算=算力下沉
邊緣計算,徹底顛覆了非端即云的傳統(tǒng)算力架構(gòu),使得算力資源變成了“云、邊、端”三級模型,它們相互協(xié)作,為用戶提供所需的算力服務(wù)。
“泛在算力”的說法,也因此開始出現(xiàn)。
云網(wǎng)協(xié)同時代,云可以調(diào)動網(wǎng)絡(luò)(“云調(diào)網(wǎng)”),網(wǎng)絡(luò)也可以配合云。如前面SDN所說,網(wǎng)被軟件定義,網(wǎng)的功能成為了平臺上的選項,在操作云的時候,點點按鈕,就可以調(diào)用網(wǎng)的功能,對網(wǎng)進(jìn)行配置。
第二階段:云網(wǎng)融合
云網(wǎng)協(xié)同的出現(xiàn),揭示了整個ICT行業(yè)的變革方向。它所取得的初步成果,也鼓勵了運(yùn)營商、設(shè)備商以及云計算服務(wù)商。
若干年后,大家一致認(rèn)為,云和網(wǎng)僅僅協(xié)同是不夠的,應(yīng)該全面走向融合。就這樣,“云網(wǎng)融合”閃亮登場了。
這次變化的根本原因,其實還是數(shù)字化轉(zhuǎn)型的浪潮。數(shù)字化不斷深入,數(shù)據(jù)變得越來越龐大。尤其是以數(shù)據(jù)為中心的人工智能業(yè)務(wù),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,云和網(wǎng)的融合必須提速。
在這一階段,因為邊緣計算的出現(xiàn),云計算已經(jīng)不能單獨(dú)代表算力了,所以,和“云”有關(guān)的詞,逐漸變成了“算”。(智算和超算的強(qiáng)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(wǎng)絡(luò)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(xiàn)階段的動作,融合的最終目的,當(dāng)然是算和網(wǎng)完全合為一體。也就是,將來,要實現(xiàn)“算網(wǎng)一體”。
一體后的“算網(wǎng)”,也就是——“算力網(wǎng)絡(luò)”。
整個過程,大家有沒有搞明白?之所以網(wǎng)上的概念特別雜,其實主要是因為三大運(yùn)營商加上華為等設(shè)備商,特別喜歡取名字,炒概念,而且互相還不肯承認(rèn)、不肯統(tǒng)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(yùn)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(wǎng)絡(luò)的英文名,也有好幾個。例如:
CPN(Computing Power Network,計算能力網(wǎng)絡(luò))
CFN(Computing First Networking,計算優(yōu)先網(wǎng)絡(luò))
CFN(Computing ForceNetworking,計算力量網(wǎng)絡(luò))
CAN(Computing-aware Networking,算力感知網(wǎng)絡(luò))
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(wǎng)絡(luò)的存在意義,就是為了給用戶提供最適合的算力資源服務(wù)。
這個適合,指的是算力類型匹配,算力規(guī)模合適,算力性價比最優(yōu)。
算力網(wǎng)絡(luò)要解決的核心問題,是算力需求急劇膨脹下,全網(wǎng)算力供給不足的問題。
目前,摩爾定律逐漸進(jìn)入瓶頸,單芯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(xù)倍增的情況下,盤活現(xiàn)有的算力資源,是解決算力不足問題的唯一辦法。
算力已經(jīng)趕不上數(shù)據(jù)的增長(圖片來自馭數(shù)科技)
換句話說,讓算力流動起來,精準(zhǔn)服務(wù)用戶,提升算力的利用率,比單純堆砌算力、死磕芯片制程更有價值。
今年很火的“東數(shù)西算”,就是算力網(wǎng)絡(luò)理念的一次落地實踐。
東部地區(qū)對算力的需求高,西部地區(qū)的算力成本低(氣溫低,制冷成本低,且能源便宜)。所以,借助強(qiáng)大的通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施,將時延要求低的算力,遷移到西部地區(qū),就可以實現(xiàn)更完美的算力性價比。
那么,算力網(wǎng)絡(luò)究竟是一個怎樣的架構(gòu)?它基于了哪些底層技術(shù)?它的三大特性——算力路由、算力調(diào)度、算力交易,到底是如何實現(xiàn)的呢?目前,算力網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)展如何?
且看下集:算力網(wǎng)絡(luò)的深度技術(shù)分析
謝謝大家!
參考文獻(xiàn):
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