浅述未来望远镜的算力网络及其调度问题(1)。

小夏 科学 更新 2024-01-29

preface

前言

算力已成为数字经济时代的关键驱动力。 《数字经济发展“十四五”规划》明确提出,要加快实施东数西算工程,通过促进云网协同发展,提升数据中心跨网络、跨地域数据交互能力,合理调度和优化算力配置。 未来,随着人工智能、大数据等技术的快速发展,对算力的需求将不断扩大,构建更加高效、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。 “未来望远镜-计算网络系列”。它将重点介绍算力网络的基本概念、架构、整体思路、调度问题等,并将在接下来的推文中一一告诉读者,敬请期待!

what?什么是算力网络?

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上升,算力逐渐成为数字经济时代的核心驱动力。 为了充分发挥这种新型生产力的能量,需要以资源共享、自主协作、统一服务的形式,打造效率更高、支持范围更广的算力服务新范式。 因此,自2024年以来,国内三大运营商、华为等设备厂商陆续发布了算力网、算力感知网、算力优先网、算网融合等相关概念,并推动国际组织相关标准的建立和发布(见图1),率先探索这一领域。

图1 国际标准中的算力网络概念

where?

算力网络从何而来?

算力网络的核心思想并不是近几年才诞生的,其整体演进过程如图2所示。 早在本世纪初,就有学者提出了“网格计算”的概念,即通过聚合各大超级计算中心的算力,从而有效支撑各种科研应用随后,谷歌、Microsoft、华为等云厂商纷纷提出自己的数据中心互联(DCI)解决方案,实现企业内部数字网络平台的建设后来还提出了联合云计算、天空计算等相关概念,主要针对云计算行业,通过云服务之间的开放协作,实现多云平台之间的高效协同。 算力网络可以看作是上述概念和技术的进一步拓展,是覆盖智能计算中心、超级计算中心、数据中心等大规模异构计算资源的新型计算基础设施。

图2 算力网络演进

how ?算力网络是如何构建的?

目前,计算网络仍处于定义需求和框架的阶段。 国际电信联盟(ITU)对计算网络系统框架进行了初步标准化,于2024年9月开放了计算网络系列标准编号,并发布了第一个标准(ITU-T Y.)。2501:computing power network – framework and architecture)。该标准定义了算力网络的整体架构(见图3),其核心旨在通过网络将业务节点的算力、存储、算法等信息进行分配,结合网络信息,根据用户需求提供最佳的资源分配和网络连接。

图3 ITU-T Y2501 在计算网络体系结构中定义。

2024年5月,中国通信标准化协会正式发布首个算力网络行业标准——《算力网络总体技术要求》,对算力网络的整体技术架构和技术要求进行了定义(见图4),与ITU计算网络标准基本一致,是对ITU计算网络标准的进一步补充。

图4 行业标准《算力网络总体技术要求》中定义的计算网络架构。

who?谁在哈希率网络上工作?总体思路是什么?

目前,计算网络研究领域主要有三项成果备受关注,分别是北京交通大学张宏科院士团队提出的金融网络系统基础理论、中科院计算技术研究所孙宁辉院士团队提出的高通量低熵计算网络、 以及鹏城实验室高温院士团队提出的中国计算网络建设的前期研究工作。

金融网络系统的基本理论主要基于身份网络的研究成果,针对异构网络深度融合趋势,提出了金融网络系统模型,即采用“三层三域”的整体架构:广义服务层、映射适配层、融合网络层、 构建了实体域、感染控制域和知识域,构建了多网络融合组网与高效兼容、多维统一身份与智能分析映射、协同计算与计算网络融合优化等技术(见图5)。

图5 金融网络整体技术方案

高吞吐低熵算力网络主要针对“人-机-物”三元融合的需求,通过定义通量、良率、CPU熵等指标,定量描述系统的性能、质量、无序程度,进而在基础设施层提供低熵阶支撑,从而提高系统通量和应用质量, 并构建了信息高铁原型系统(见图6),验证了其低熵和高通量潜力。

图6 高吞吐低熵算力网络架构示意图。

我国算力网络建设的预研工作主要以鹏程实验室“鹏程云脑”E级智能计算平台为核心计算节点,与多地超算中心合作,构建低时延算算网络,为国家算力中心互联互通提供支撑。 中国计算网络一期计划(C2Net-1.)。0,见图7)为2024年7月至2024年12月,该项目由中华人民共和国科学技术部支持,目前正在推广实施中。

图7 C2Net-10

以上就是本期的全部内容,下一期将带给读者计算任务在算力中是如何运行的**,以及为什么算力网络中的调度问题很难,敬请期待!欢迎广大读者就公共计算网络的相关问题留言。

references

引用

1] 张业红, 董一川, 向阳, 等. 从“计算中心”到“计算网络”:算力视角下算网融合的机遇与挑战[J].信息与通信技术, 2023, 17 (03): 28-33

2] 张宏科, 于成晓, 全伟等. 金融网络系统基础研究[J].电子学报, 2022, 50(12): 2928-2934

3]徐志伟, 李国杰, 孙宁辉.一种新型信息基础设施:高吞吐低熵算力网络(信息高速铁路)[J].中国科学院院刊, 2022, 37 (01): 46-52

4] 余子书, 李凤志, 郑守建, 等. 信息高速铁路低熵高通量特性验证[J].计算机学报, 2023, 46 (11): 2302-2321

5] 高文。中国计算网络的机遇与挑战[J].计算机学会通信, 2023, 19 (1): 31-36

6] tang s, yu y, wang h, et al. a survey on scheduling techniques in computing and network convergence[j]. ieee communications surveys & tutorials, 2023.

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