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杏彩体育网络技术计算机网络技术概括未来望远镜 算力网络简要概述及其面临的调度难题

2024-02-26 13:43:50
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  杏彩体育官网app算力已经成为数字经济时代的关键推动力。《“十四五”数字经济发展规划》中明确提出要加快实施东数西算工程,通过推动云网协同发展,提升数据中心跨网络、跨地域数据交互的能力,对算力进行合理调度和优化配置。未来,随着人工智能、大数据等技术的迅速发展,对算力的需求持续扩大,建设更高效、更智能的算力网络,实现算力的集中管理和动态分配,将成为数字经济发展的重要趋势。将围绕算力网络的基础概念、架构、整体思想、调度难题等展开,在接下来的推文中将一一为读者讲述,敬请期待!

  由于智能计算产业的快速发展,各行各业对算力的需求迅速攀升,算力逐渐成为数字经济时代的核心驱动力。为了充分发挥这一新型生产力的能量,需要以资源共享、自主协作与统一服务的形式,打造效率更高、支撑更广的算力服务新范式。因此,自2019年起,国内三大运营商、华为等设备厂商先后发布了算力网络、算力感知网络、计算优先网络、算网融合等相关概念及,并在国际组织中推动了相关标准立项和发布(见图1)杏彩体育,率先开启了对该领域的探索。

  算力网络的核心思想并不是近些年才诞生的,其整体演进过程如图2所示。早在本世纪初,便有学者提出了“网格计算”(Grid Computing)的概念,即通过将各大超算中心的算力进行聚合,从而有效支持各类科学研究应用;随后,谷歌、微软、华为等云厂商,纷纷提出各自的数据中心互联(Data Center Interconnect,DCI)解决方案,从而实现企业内部的数字网络平台建设;云际计算(Joint Cloud Computing)、天空计算(Sky Computing)等相关概念也在之后被提出,主要面向云计算产业,通过云服务间的开放协作,实现多云平台间的高效协作。而算力网络可以看作是以上概念及技术的进一步拓展,是一种覆盖智算中心、超算中心、数据中心等大型异构算力资源的新型算力基础设施,通过对分布在不同地域的异构算力中心进行高速网络互联,形成一台跨地域部署的“大计算机”,实现多中心间的资源共享、自主协作与统一服务,以提升各算力中心的整体运行效率、系统能效和服务能力。

  目前算力网络依然处在定义需求和框架的阶段。国际电信联盟(ITU)已经对算力网络体系框架做了初步的标准化,于2021年9月开启算力网络系列标准编号,并发布了首个标准(ITU-T Y.2501:Computing Power Network – framework and architecture)。该项标准中定义了算力网络的整体架构(见图3),其核心旨在通过网络分发服务节点的算力、存储、算法等信息,结合网络信息,针对用户需求,提供最佳的资源分配及网络连接。

  在2023年5月,由中国通信标准化协会归口上报,算力网络方向首个行业标准正式发布——《算力网络 总体技术要求》,其中定义了算力网络的总体技术架构(见图4)和技术要求,基本上与ITU的算力网络标准一致,是对其的进一步补充。

  目前在算力网络研究领域比较引人关注的成果主要有三个,分别是北京交通大学张宏科院士团队提出的融算网络体系基础理论、中国科学研究院计算技术研究所孙凝晖院士团队提出的高通量低熵算力网、鹏城实验室高文院士团队中国算力网建设预研工作。

  融算网络体系基础理论主要基于标识网络研究成果,针对异构网络的深度融合趋势,提出了融算网络体系模型,即采用“三层三域”总体架构:广义服务层、映射适配层和融合网络层、实体域、感控域、知识域,突破多网融合组网与高效兼容、统一标识及智能解析映射、算网融合的协同计算与优化等技术,构建了算网深度融合的新型网络体系理论(见图5)。

  高通量低熵算力网主要针对“人机物”三元融合的需求,通过定义通量、良率、CPU熵等指标,量化描述系统的性能、品质、无序程度,进而在基础设施层提供低熵有序的支持,从而提升系统通量与应用品质,并构建了信息高铁原型系统(见图6),验证了其低熵高通量潜力。

  中国算力网建设预研工作主要以鹏城实验室的“鹏城云脑”E级智算平台作为核心算力节点,联合多地的超算中心构建低时延算力网络,为实现全国算力中心互联提供支撑。中国算力网一期规划(C2NET-1.0,见图7)的时间是从2022年7月至2025年12月,项目得到了国家科技部的支持,现在正在推进和实施。

  以上为本期的全部内容,下期将为读者带来计算任务如何在算力网站中运行以及算力网络中调度问题为什么难的内容,敬请期待!欢迎各位读者留言共同探讨算力网络的相关问题。

  [1]张叶红, 董一川, 相洋等. 从“算力中心”到“算力网”——从算力角度谈算网一体的机遇与挑战[J]. 信息通信技术, 2023, 17 (03): 28-33.

  [3]徐志伟,李国杰,孙凝晖.一种新型信息基础设施:高通量低熵算力网(信息高铁)[J].中国科学院院刊,2022,37(01):46-52.