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。主要如下兩個原因：

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

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

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

針對上述特點，下面做簡單示例解釋。

針對第一個問題：考慮如下圖1，路由設(shè)備及邊緣計算節(jié)點組成的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌脩舻挠嬎阏埱髷?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)計算請求數(shù)據(jù)到達(dá)路由器W，邊緣計算節(jié)點（MEC 2）負(fù)載過高甚至宕機(jī)，那么計算請求就會被邊緣計算節(jié)點丟棄，導(dǎo)致用戶計算請求無法得到及時響應(yīng)。直至服務(wù)提供商重新發(fā)布DNS更新或IP更新，重定向至其他計算節(jié)點（MEC 1），用戶計算請求才能恢復(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感知到了計算節(jié)點（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，重定向至計算節(jié)點（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，但是這個臨時重定向的路徑通常不能保證 QoS質(zhì)量（例如，時延、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

針對第二個問題，單個邊緣節(jié)點的計算能力通常非常有限（例如，10臺服務(wù)器處理能力）。邊緣計算節(jié)點的處理能力、可靠性遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于大型數(shù)據(jù)中心。通常需要跨多個邊緣節(jié)點提供算力服務(wù)，以確保更好的服務(wù)性能和可靠性。一個關(guān)鍵問題是如何將計算請求數(shù)據(jù)定向到可用于提供最優(yōu)服務(wù)的技術(shù)節(jié)點。目前通用的做法是，業(yè)務(wù)提供方提供相應(yīng)的計算節(jié)點域名或IP，用戶通過一定的哈希映射機(jī)制確定一個計算請求節(jié)點，向單一計算節(jié)點域名或IP發(fā)起計算請求。一旦計算節(jié)點確定，針對單用戶而言，其計算請求通常會調(diào)度至唯一確定的計算節(jié)點。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算節(jié)點，其切換粒度較大，實時性無法確保，用戶體驗大打折扣。

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)點鏈路狀態(tài)信息，形成u、v、w節(jié)點形成的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)銰raph（V、E），分別由節(jié)點集合V、邊集合E組成，并據(jù)此計算生成路由信息。算力服務(wù)節(jié)點X、Y并不在其中，不參與路由計算。

進(jìn)一步抽象圖3算力服務(wù)節(jié)點X、Y，將其加入路由度量，擴(kuò)展至路由計算域，形成算力感知路由器，參與路由計算，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，可將算力路由器的計算能力（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）加入到路由計算中。傳統(tǒng)上IP路由域以帶寬、時延等為代價進(jìn)行路由；通過算力感知路由，可以將吞吐量、計算延遲、服務(wù)器負(fù)載等計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為根節(jié)點，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)鏈路拓?fù)湫畔ⅲ尚纬扇缦侣窂郊伴_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 算力感知計算路由表

由計算結(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)開銷計算，最優(yōu)路徑為u->w->Y。由于Y節(jié)點提供的算力有限（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算，可形成通用算力感知路由框架，如圖7：

1.算力節(jié)點以算力容器（可以以實體物理設(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)點通過Virtual Link或物理鏈路和邊緣計算節(jié)點出口路由器相連接，通過路由協(xié)議進(jìn)行本算力節(jié)點算力功能類型及算力質(zhì)量開銷度量信息發(fā)布，泛洪至整個路由域。

3.全網(wǎng)算力節(jié)點相關(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)點收集完成鏈路拓?fù)湫畔⒑螅M(jìn)行算力路由計算，在傳統(tǒng)路由表基礎(chǔ)上，計算生成算力路由表，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)識仍有必要性，典型可結(jié)合AnyCast任播技術(shù)，針對不同類型算力進(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)度維度談了對算網(wǎng)融合技術(shù)的粗淺認(rèn)識。

3、展望

算力網(wǎng)絡(luò)成為運(yùn)營商“主戰(zhàn)場”趨勢已成，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，進(jìn)行算網(wǎng)深度融合，提供“一點接入、即取即用”的算力服務(wù)，將對家庭業(yè)務(wù)產(chǎn)生革命性影響。