1、網(wǎng)力調(diào)度與算力調(diào)度矛盾

傳統(tǒng)業(yè)務(wù)，包括公有云、私有云、邊緣云或數(shù)據(jù)中心均基于DNS域名解析或IP尋址方式提供算力服務(wù)，簡(jiǎn)言之，即只具備單純的網(wǎng)力調(diào)度，與算力調(diào)度彼此獨(dú)立。該服務(wù)方式的特點(diǎn)如下：

1?? 算力服務(wù)狀態(tài)和網(wǎng)絡(luò)可達(dá)狀態(tài)彼此分離，網(wǎng)絡(luò)只確保IP可達(dá)，無法確保算力服務(wù)可用性，無法確保算力服務(wù)最優(yōu)質(zhì)量。主要如下兩個(gè)原因：

A.網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)路徑最優(yōu)不等價(jià)于所提供的算力服務(wù)最優(yōu)；

B.所提供算力節(jié)點(diǎn)最優(yōu)不等價(jià)于網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)路徑最優(yōu)。

2?? DNS域名解析或IP尋址方式，只能將算力請(qǐng)求調(diào)度至唯一確定的服務(wù)節(jié)點(diǎn)，單邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)通常算力有限，無法聯(lián)動(dòng)多邊緣節(jié)點(diǎn)，難以提供精細(xì)粒度、彈性算力服務(wù)。

針對(duì)上述特點(diǎn)，下面做簡(jiǎn)單示例解釋。

針對(duì)第一個(gè)問題：考慮如下圖1，路由設(shè)備及邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)組成的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，用戶的?jì)算請(qǐng)求數(shù)據(jù)通常遵循路由器設(shè)備的IP最短路徑進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。但當(dāng)計(jì)算請(qǐng)求數(shù)據(jù)到達(dá)路由器W，邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)（MEC 2）負(fù)載過高甚至宕機(jī)，那么計(jì)算請(qǐng)求就會(huì)被邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)丟棄，導(dǎo)致用戶計(jì)算請(qǐng)求無法得到及時(shí)響應(yīng)。直至服務(wù)提供商重新發(fā)布DNS更新或IP更新，重定向至其他計(jì)算節(jié)點(diǎn)（MEC 1），用戶計(jì)算請(qǐng)求才能恢復(fù)正常。

圖1 傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)和算力服務(wù)協(xié)同問題示例1

即使路由器W感知到了計(jì)算節(jié)點(diǎn)（MEC 2）狀態(tài)異常（通常只能感知鏈路連接狀態(tài)異常，難以感知負(fù)載情況），它可能采用快速重路由技術(shù)尋址到另一條備份路徑，重定向至計(jì)算節(jié)點(diǎn)（MEC 1）。如圖 2 所示，從路由器 U 到路由器 W，然后再到路由器 V，但是這個(gè)臨時(shí)重定向的路徑通常不能保證 QoS質(zhì)量（例如，時(shí)延、帶寬等要求），也難以為用戶提供最優(yōu)的算力服務(wù)。

圖2 傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)和算力服務(wù)協(xié)同問題示例2

針對(duì)第二個(gè)問題，單個(gè)邊緣節(jié)點(diǎn)的計(jì)算能力通常非常有限（例如，10臺(tái)服務(wù)器處理能力）。邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)的處理能力、可靠性遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于大型數(shù)據(jù)中心。通常需要跨多個(gè)邊緣節(jié)點(diǎn)提供算力服務(wù)，以確保更好的服務(wù)性能和可靠性。一個(gè)關(guān)鍵問題是如何將計(jì)算請(qǐng)求數(shù)據(jù)定向到可用于提供最優(yōu)服務(wù)的技術(shù)節(jié)點(diǎn)。目前通用的做法是，業(yè)務(wù)提供方提供相應(yīng)的計(jì)算節(jié)點(diǎn)域名或IP，用戶通過一定的哈希映射機(jī)制確定一個(gè)計(jì)算請(qǐng)求節(jié)點(diǎn)，向單一計(jì)算節(jié)點(diǎn)域名或IP發(fā)起計(jì)算請(qǐng)求。一旦計(jì)算節(jié)點(diǎn)確定，針對(duì)單用戶而言，其計(jì)算請(qǐng)求通常會(huì)調(diào)度至唯一確定的計(jì)算節(jié)點(diǎn)。采用該方式在一定程度上可以通過DNS域名更新或IP更新方式重新切換計(jì)算節(jié)點(diǎn)，其切換粒度較大，實(shí)時(shí)性無法確保，用戶體驗(yàn)大打折扣。

綜上，現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供服務(wù)方式，可總結(jié)為如下兩個(gè)矛盾：

• 網(wǎng)力調(diào)度和算力調(diào)度彼此隔離、相互獨(dú)立的矛盾；
• 網(wǎng)力調(diào)度的分布式和算力調(diào)度的集中式之間的矛盾。

2、算網(wǎng)融合調(diào)度技術(shù)

IP網(wǎng)絡(luò)路由轉(zhuǎn)發(fā)均基于分布式哈希路由表DHT（Distributed Hash Table）機(jī)制工作，對(duì)圖1示例網(wǎng)絡(luò)及算力拓?fù)溥M(jìn)行抽象，形成如下拓?fù)洌?/p>

圖3 傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)和算力服務(wù)抽象拓?fù)?/span>

傳統(tǒng)路由技術(shù)收集路由設(shè)備節(jié)點(diǎn)鏈路狀態(tài)信息，形成u、v、w節(jié)點(diǎn)形成的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)銰raph（V、E），分別由節(jié)點(diǎn)集合V、邊集合E組成，并據(jù)此計(jì)算生成路由信息。算力服務(wù)節(jié)點(diǎn)X、Y并不在其中，不參與路由計(jì)算。

進(jìn)一步抽象圖3算力服務(wù)節(jié)點(diǎn)X、Y，將其加入路由度量，擴(kuò)展至路由計(jì)算域，形成算力感知路由器，參與路由計(jì)算，形成如下網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌?/p>

圖4 算力網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠Ｐ?/span>

同時(shí)，可將算力路由器的計(jì)算能力（負(fù)載、處理能力、業(yè)務(wù)類型等）作為鏈路開銷度量（示例中c4、c5）加入到路由計(jì)算中。傳統(tǒng)上IP路由域以帶寬、時(shí)延等為代價(jià)進(jìn)行路由；通過算力感知路由，可以將吞吐量、計(jì)算延遲、服務(wù)器負(fù)載等計(jì)算能力作為一種虛擬鏈路狀態(tài)來處理，并作為一種開銷度量加入路由計(jì)算中。

示例如下，形成網(wǎng)絡(luò)開銷、算力開銷為一體的算網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)路由域。

圖5 算力感知網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫纠?/span>

以u(píng)為根節(jié)點(diǎn)，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)鏈路拓?fù)湫畔?，可形成如下路徑及開銷數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡(luò)開銷和算力開銷共同形成最終的算力服務(wù)開銷。

圖6 算力感知計(jì)算路由表

由計(jì)算結(jié)果可知，u獲取最優(yōu)算力服務(wù)的開銷為60，路徑為：u->w->v->X。如果單純基于網(wǎng)絡(luò)開銷計(jì)算，最優(yōu)路徑為u->w->Y。由于Y節(jié)點(diǎn)提供的算力有限（可能是負(fù)載過高、性能限制等因素，通過算力開銷數(shù)值大小反應(yīng)）。

進(jìn)一步抽象，基于現(xiàn)有OSPF、IS-IS、BGP等傳統(tǒng)路由技術(shù)，引入算力開銷度量，將算力度量作為葉子信息參與算法計(jì)算，可形成通用算力感知路由框架，如圖7：

1.算力節(jié)點(diǎn)以算力容器（可以以實(shí)體物理設(shè)備、服務(wù)器、虛擬機(jī)、容器等為載體）形式運(yùn)行，底層運(yùn)行路由進(jìn)程應(yīng)用。

2.算力節(jié)點(diǎn)通過Virtual Link或物理鏈路和邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)出口路由器相連接，通過路由協(xié)議進(jìn)行本算力節(jié)點(diǎn)算力功能類型及算力質(zhì)量開銷度量信息發(fā)布，泛洪至整個(gè)路由域。

3.全網(wǎng)算力節(jié)點(diǎn)相關(guān)算力信息通過路由協(xié)議進(jìn)行全網(wǎng)泛洪，各設(shè)備節(jié)點(diǎn)收集完成鏈路拓?fù)湫畔⒑?，進(jìn)行算力路由計(jì)算，在傳統(tǒng)路由表基礎(chǔ)上，計(jì)算生成算力路由表，指導(dǎo)算力路由。

圖7 算力感知路由框架

傳統(tǒng)路由設(shè)備均基于IP路由，現(xiàn)網(wǎng)應(yīng)用中基于兼容性考慮，算力服務(wù)采用IP地址或地址段方式來標(biāo)識(shí)仍有必要性，典型可結(jié)合AnyCast任播技術(shù)，針對(duì)不同類型算力進(jìn)行不同任播地址段劃分，使算網(wǎng)無縫融合，天然具備防御DDos攻擊能力，提升網(wǎng)絡(luò)吞吐量、弱化網(wǎng)絡(luò)擁塞，具備高可用性，全網(wǎng)可用性即算力可用性，避免單點(diǎn)故障。

算網(wǎng)融合涉及方方面面，包括算力編址、尋址、路由、生態(tài)等。不同于OverLay層面基于SRv6、APN6+等技術(shù)的算力路由技術(shù)，以上從另一維度，從傳統(tǒng)UnderLay路由調(diào)度維度談了對(duì)算網(wǎng)融合技術(shù)的粗淺認(rèn)識(shí)。

3、展望

算力網(wǎng)絡(luò)成為運(yùn)營(yíng)商“主戰(zhàn)場(chǎng)”趨勢(shì)已成，家庭邊緣云、家庭業(yè)務(wù)是新型算網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施落地切入關(guān)鍵點(diǎn)，進(jìn)行算網(wǎng)深度融合，提供“一點(diǎn)接入、即取即用”的算力服務(wù)，將對(duì)家庭業(yè)務(wù)產(chǎn)生革命性影響。