面向算網(wǎng)一體的開(kāi)放服務(wù)互聯(lián)架構(gòu)

陳 曉 郭 勇 譚 斌 黃光平

1 移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)和移動(dòng)多媒體技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 深圳 518055

2 中興通訊股份有限公司 深圳 518057

前言

隨著越來(lái)越多的新型業(yè)務(wù)場(chǎng)景和資源部署模式的涌現(xiàn)，互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)面臨越來(lái)越不容忽視的挑戰(zhàn)，主要包括：無(wú)法提供有網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量保障的服務(wù)；互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)封閉獨(dú)立，不利于算力資源的共享；算力部署以中心云為主，無(wú)法滿足泛在算力需求。

未來(lái)網(wǎng)絡(luò)將提供算網(wǎng)一體的開(kāi)放服務(wù)，具體包括：提供全面的共性服務(wù)(算力、存儲(chǔ)、連接、安全等)，提供泛在的服務(wù)，服務(wù)的泛在接入(空天地、物理對(duì)象、虛擬對(duì)象等)和泛在提供(云網(wǎng)邊端)，提供有保障的服務(wù)，實(shí)現(xiàn)服務(wù)的差異化和精細(xì)化，這有利于加快業(yè)務(wù)創(chuàng)新、降低業(yè)務(wù)部署成本、提升資源利用率。與此同時(shí)，基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)營(yíng)商可能從目前的“管道型”服務(wù)向計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)一體化的新型基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)演進(jìn)。

面向算網(wǎng)一體的開(kāi)放服務(wù)需要達(dá)成以下三大目標(biāo)。

1)泛在調(diào)度——服務(wù)互連的流動(dòng)性，實(shí)現(xiàn)服務(wù)調(diào)度路徑的最優(yōu)，異構(gòu)算力布局的最優(yōu)和服務(wù)調(diào)度效率的最優(yōu)。

2)快速響應(yīng)——服務(wù)供給的高效性，實(shí)現(xiàn)服務(wù)發(fā)起、服務(wù)會(huì)話、服務(wù)遷移等服務(wù)全生命周期的一致性交互體驗(yàn)。

3)服務(wù)感知——服務(wù)保障的精準(zhǔn)性，實(shí)現(xiàn)面向人、機(jī)、物的差異化服務(wù)和面向應(yīng)用的原子多維服務(wù)的精準(zhǔn)識(shí)別和保障。

IP網(wǎng)絡(luò)兩大核心設(shè)計(jì)原則——端到端原則和分層解原則造成了IP協(xié)議棧的“瘦腰”模型，推動(dòng)了互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的快速發(fā)展，但是由于網(wǎng)絡(luò)不感知應(yīng)用，應(yīng)用也不掌握網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)狀態(tài)，造成了應(yīng)用和網(wǎng)絡(luò)的過(guò)度隔離，對(duì)算網(wǎng)一體的開(kāi)放服務(wù)需求造成很大的障礙，未來(lái)網(wǎng)絡(luò)有必要打破這種隔離，網(wǎng)絡(luò)能夠感知流動(dòng)的資源和服務(wù)，并提供安全、精準(zhǔn)、可靠的泛在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。

“我發(fā)現(xiàn)國(guó)外的肉味香精都是模擬的，是以酵母提取物、水解植物蛋白、還原糖為主要原料通過(guò)熱反應(yīng)制作而成的，缺乏肉的特征風(fēng)味”。中國(guó)有句成語(yǔ)叫“追本溯源”，孫寶國(guó)認(rèn)為，肉香味的源頭應(yīng)該來(lái)自于肉本身。于是，上世紀(jì)90年代中期，孫寶國(guó)的研究開(kāi)始向更高一層邁進(jìn)：參考中國(guó)傳統(tǒng)煲湯燉肉的烹調(diào)技藝，以辛香料和肉為主要原料，通過(guò)生物酶解和燉煮工藝，生產(chǎn)天然級(jí)肉味香精，開(kāi)創(chuàng)了我國(guó)肉味香精生產(chǎn)的新時(shí)代，并凝練出了中國(guó)特色肉味香精制造新理念——“味料同源”。

1 面向算網(wǎng)一體的開(kāi)放服務(wù)參考架構(gòu)

基于前述泛在調(diào)度、快速響應(yīng)和服務(wù)感知的行業(yè)發(fā)展挑戰(zhàn)和需求，本文提出一種面向算網(wǎng)一體的開(kāi)放服務(wù)互聯(lián)架構(gòu)(Open Service Interconnect Architecture)，支撐構(gòu)建未來(lái)端、網(wǎng)、云一體化的數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)對(duì)未來(lái)社會(huì)和產(chǎn)業(yè)的數(shù)智化轉(zhuǎn)型。由于在組網(wǎng)架構(gòu)、流量模型以及服務(wù)治理方式等方面存在差別，算和網(wǎng)在架構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議上很難做到完全融合，在協(xié)議層面仍按照分域管控的方式通過(guò)統(tǒng)一的管理和控制面進(jìn)行算網(wǎng)協(xié)同。因此，本文提出通過(guò)定義跨越算網(wǎng)端的統(tǒng)一開(kāi)放服務(wù)功能子層，實(shí)現(xiàn)對(duì)算和網(wǎng)資源的一體化管理、度量、命名/標(biāo)識(shí)、發(fā)現(xiàn)、注冊(cè)、解析、可信等，從而強(qiáng)化端到端一體化服務(wù)與資源(算力、存儲(chǔ)、算法、存算一體等)的提供和部署的能力，拉通跨云、跨網(wǎng)絡(luò)、跨應(yīng)用場(chǎng)景的一體化服務(wù)鏈條。

1.1 開(kāi)放服務(wù)互聯(lián)分層架構(gòu)

如圖1所示，面向算網(wǎng)一體的開(kāi)放服務(wù)參考架構(gòu)從下到上分為三層，分別是開(kāi)放服務(wù)網(wǎng)格底座、服務(wù)原生IP層和開(kāi)放服務(wù)管理層。

下層是開(kāi)放服務(wù)網(wǎng)格底座，即端、網(wǎng)和算力基礎(chǔ)設(shè)施構(gòu)成的未來(lái)數(shù)字化社會(huì)的基礎(chǔ)支撐，包括圍繞基礎(chǔ)設(shè)施的一切用戶、網(wǎng)硬件設(shè)備、軟件平臺(tái)以及數(shù)據(jù)和算力資源平臺(tái)設(shè)施等。在這個(gè)底座中，端側(cè)提供各類(lèi)面向移動(dòng)、家庭、園區(qū)等數(shù)智化社會(huì)和產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用設(shè)施，服務(wù)于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、車(chē)聯(lián)網(wǎng)、智慧城市、智慧醫(yī)療等數(shù)字產(chǎn)業(yè)化和產(chǎn)業(yè)數(shù)字化等產(chǎn)業(yè)賦能。網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施即承擔(dān)連接端和云的底座，包括5G/6G的下一代泛在無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)、下一代IP為核心的智能IP承載網(wǎng)絡(luò)和全光智能網(wǎng)等。算側(cè)包含了公有云、通信云、第三方云等多方異構(gòu)算力服務(wù)和資源。

面向算網(wǎng)一體的開(kāi)放服務(wù)互聯(lián)架構(gòu)的核心是服務(wù)原生IP層，分為服務(wù)子層和連接子層。其中服務(wù)子層引入全新的開(kāi)放服務(wù)標(biāo)識(shí)(OSiC_id，Open Service inter Connect identification)，以服務(wù)作為端、網(wǎng)、云一體的服務(wù)治理基礎(chǔ)對(duì)象，可以支持包括連接類(lèi)服務(wù)和算力服務(wù)在內(nèi)的多種服務(wù)種類(lèi)。對(duì)于連接類(lèi)服務(wù)，網(wǎng)絡(luò)可以快速感知識(shí)別服務(wù)類(lèi)型建立業(yè)務(wù)所需要的連接，并精準(zhǔn)提供確定性保障；對(duì)于算力服務(wù)，網(wǎng)絡(luò)可以為應(yīng)用快速準(zhǔn)確地選擇最佳服務(wù)端和路由，降低呼叫建立時(shí)間，同時(shí)滿足算力和網(wǎng)絡(luò)的雙重服務(wù)需求。利用網(wǎng)絡(luò)和邊緣計(jì)算構(gòu)建分布式的服務(wù)治理架構(gòu)，通過(guò)統(tǒng)一的服務(wù)單元實(shí)現(xiàn)全局資源編排和調(diào)度。標(biāo)準(zhǔn)化的共性服務(wù)，結(jié)合訂閱發(fā)布模式可以實(shí)現(xiàn)服務(wù)的完全安全可控[1]。

服務(wù)原生IP層之上就是開(kāi)放服務(wù)管理層，提供算網(wǎng)一體的開(kāi)放服務(wù)管理，包括服務(wù)訂閱、服務(wù)編排、服務(wù)定義、服務(wù)的部署和發(fā)布等，提供統(tǒng)一的算和網(wǎng)的資源編排和調(diào)度，并提供對(duì)網(wǎng)絡(luò)的集中控制、路徑規(guī)劃、轉(zhuǎn)發(fā)策略下達(dá)等。

1.2 開(kāi)放服務(wù)互聯(lián)協(xié)議棧

開(kāi)放服務(wù)互聯(lián)基于現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)演進(jìn)設(shè)計(jì)，在協(xié)議棧引入服務(wù)感知層(3.5層)，以網(wǎng)絡(luò)為中心實(shí)現(xiàn)高效的算網(wǎng)一體服務(wù)治理(部署、通告、調(diào)度等)。協(xié)議棧如圖2所示，其中傳輸層向應(yīng)用側(cè)提供算網(wǎng)一體開(kāi)放服務(wù)互聯(lián)接口，并提供面向服務(wù)的連接狀態(tài)管理、維護(hù)以及擁塞控制、傳輸編碼、移動(dòng)性、保序、多路徑、安全等面向服務(wù)的傳輸功能。服務(wù)感知層(3.5層)可部署在終端側(cè)和網(wǎng)絡(luò)邊緣路由器，實(shí)現(xiàn)面向資源和服務(wù)的感知、調(diào)度和服務(wù)路由，以及服務(wù)SLA與網(wǎng)絡(luò)層SLA策略的映射，并支持以網(wǎng)絡(luò)為中心的服務(wù)治理(部署、通告、調(diào)度)。網(wǎng)絡(luò)層依然基于現(xiàn)有IP協(xié)議的拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)、路由生成，并擴(kuò)展支持基于IP的顯式路由、確定性、網(wǎng)絡(luò)層安全能力，維持IP的核心細(xì)腰作用。承載層則提供底層網(wǎng)絡(luò)接入、匯聚、確定性承載、切片保障能力等連接類(lèi)服務(wù)支撐[2]。

1.3 開(kāi)放服務(wù)互聯(lián)接口標(biāo)識(shí)

開(kāi)放服務(wù)互聯(lián)架構(gòu)引入開(kāi)放服務(wù)互聯(lián)標(biāo)識(shí)(OSiC_id)作為跨應(yīng)用、跨網(wǎng)絡(luò)和跨算力的算網(wǎng)一體唯一服務(wù)命名，實(shí)現(xiàn)服務(wù)的統(tǒng)一抽象、度量和感知，統(tǒng)一網(wǎng)和算的資源分配和調(diào)度。這樣網(wǎng)絡(luò)不僅能夠感知算力需求而且能夠感知算力的能力，提供最優(yōu)算力路徑和服務(wù)策略。

OSiC_id可以基于IPv6擴(kuò)展頭，在網(wǎng)絡(luò)層內(nèi)嵌服務(wù)標(biāo)識(shí)及必要的參數(shù)，使得網(wǎng)絡(luò)設(shè)備能夠感知服務(wù)。OSiC_id主要有以下幾個(gè)作用：作為應(yīng)用、云、網(wǎng)絡(luò)之間的輕量級(jí)服務(wù)傳遞接口，通過(guò)開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)化OSiC_id以及接口函數(shù)，可以納管多方、異構(gòu)資源和服務(wù)，實(shí)現(xiàn)跨應(yīng)用、跨網(wǎng)、跨云一體化資源調(diào)度和編排。應(yīng)用側(cè)通過(guò)請(qǐng)求URL映射到OSiC_id，可以基于OSiC_id快速發(fā)起業(yè)務(wù)連接，而無(wú)需事先通過(guò)DNS獲取目的IP，從而可以極大消除DNS延遲。OSiC_id由網(wǎng)絡(luò)注冊(cè)和認(rèn)證才能被網(wǎng)絡(luò)識(shí)別和索引，認(rèn)證和調(diào)用過(guò)程保證安全可控兼容和接入。支持不同Underlay承載，IPv6/SRv6、MPLS、Slicing等實(shí)現(xiàn)端、網(wǎng)、云統(tǒng)一服務(wù)治理，包括服務(wù)的注冊(cè)、認(rèn)證，服務(wù)的發(fā)布、發(fā)現(xiàn)，服務(wù)的訂閱、交易，服務(wù)的分配、管理。

OSiC_id是一種結(jié)構(gòu)化格式定義，支持靈活的格式定義。其中Type域(8bit)支持快速對(duì)服務(wù)的類(lèi)型進(jìn)行bitmap索引，比如：服務(wù)解析類(lèi)(位置無(wú)關(guān)、位置有關(guān)等)；面向資源類(lèi)(存儲(chǔ)、算力、內(nèi)容等)；屬性類(lèi)(網(wǎng)絡(luò)緩存、流量均衡、加密、審計(jì)等)；連接類(lèi)(SRv6 Policy、DetNet、Slicing、OAM等)。Service_id域(可變長(zhǎng)32/64/128bit)，作為唯一的服務(wù)號(hào)索引，符合ISO/IEC 9834-8或ITU-T X.667 UID標(biāo)準(zhǔn)定義，可以查找服務(wù)詳細(xì)特征參數(shù)(時(shí)延、抖動(dòng)、丟包等)。Arguments域?yàn)榭删幊虆?shù)域。

1.4 開(kāi)放服務(wù)互聯(lián)服務(wù)建立流程

如圖3所示，在控制面中，算網(wǎng)大腦負(fù)責(zé)服務(wù)注冊(cè)、認(rèn)證、發(fā)布和查詢，維護(hù)和分配全網(wǎng)唯一的開(kāi)放OSiC_id，并且通過(guò)控制通道向網(wǎng)絡(luò)層設(shè)備下發(fā)服務(wù)路由策略和路由表。服務(wù)提供方須向網(wǎng)絡(luò)注冊(cè)服務(wù)并獲得由網(wǎng)絡(luò)發(fā)布的唯一OSiC_id。服務(wù)使用方則通過(guò)訂閱接口獲取所需服務(wù)的唯一OSiC_id。

在控制面中，算網(wǎng)大腦負(fù)責(zé)服務(wù)注冊(cè)、認(rèn)證、發(fā)布和查詢，維護(hù)和分配全網(wǎng)唯一的開(kāi)放OSiC_id，并且通過(guò)控制通道向網(wǎng)絡(luò)層設(shè)備下發(fā)服務(wù)路由策略和路由表。服務(wù)提供方須向網(wǎng)絡(luò)注冊(cè)服務(wù)并獲得由網(wǎng)絡(luò)發(fā)布的唯一OSiC_id。服務(wù)使用方則通過(guò)訂閱接口獲取所需服務(wù)的唯一OSiC_id。

在數(shù)據(jù)面上，終端可基于統(tǒng)一的服務(wù)語(yǔ)義通過(guò)接口函數(shù)攜帶統(tǒng)一的OSiC_id，發(fā)起服務(wù)端到端連接請(qǐng)求。服務(wù)提供方則基于OSiC_id進(jìn)行服務(wù)請(qǐng)求偵聽(tīng)。網(wǎng)絡(luò)邊緣的服務(wù)感知網(wǎng)關(guān)根據(jù)OSiC_id感知和判斷服務(wù)的種類(lèi)和參數(shù)，提供服務(wù)與網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施傳輸能力的關(guān)聯(lián)，通過(guò)統(tǒng)一的服務(wù)語(yǔ)義提供基于服務(wù)的連接、路由和SLA策略，選擇最優(yōu)服務(wù)目的節(jié)點(diǎn)和路由，匹配對(duì)應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)層SLA策略。并映射到網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施能力，包括SRv6 policy、確定性轉(zhuǎn)發(fā)策略、切片等。

在出口服務(wù)感知網(wǎng)關(guān)，可基于OSiC_id打通云網(wǎng)/算網(wǎng)一體端到端數(shù)據(jù)流交付，提供服務(wù)與云基礎(chǔ)設(shè)施資源治理能力的關(guān)聯(lián)，通過(guò)統(tǒng)一的OSiC_id統(tǒng)一云內(nèi)外的服務(wù)治理、K8S容器資源管理和調(diào)度、異構(gòu)資源/算力的編排和調(diào)度等，有效降低云外與云內(nèi)的服務(wù)治理協(xié)議轉(zhuǎn)換時(shí)延，打破跨云、多云部署的難題。算力路由在入云后，無(wú)需經(jīng)過(guò)API gateway協(xié)議轉(zhuǎn)換，自動(dòng)尋找和匹配最佳的服務(wù)資源，一跳到達(dá)最終的算力資源(容器或虛機(jī))。

2 以服務(wù)標(biāo)識(shí)為中心的算網(wǎng)路由系統(tǒng)

如上所述，在網(wǎng)絡(luò)層引入一種基礎(chǔ)共性的開(kāi)放服務(wù)標(biāo)識(shí)，作為上層業(yè)務(wù)和網(wǎng)絡(luò)之間的高效接口。網(wǎng)絡(luò)通過(guò)服務(wù)標(biāo)識(shí)精準(zhǔn)映射該類(lèi)服務(wù)對(duì)應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)連接保障資源，乃至云側(cè)的算力資源。因此，通過(guò)服務(wù)標(biāo)識(shí)，網(wǎng)絡(luò)層在當(dāng)前物理地址尋址基礎(chǔ)上，疊加了對(duì)服務(wù)的算網(wǎng)SLA匹配和路由功能，從而在網(wǎng)絡(luò)層打通了算力、網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)之間傳統(tǒng)OSI架構(gòu)下層級(jí)解耦的障礙，形成了一個(gè)簡(jiǎn)明高效的交互接口。以服務(wù)標(biāo)識(shí)為關(guān)鍵索引，在控制面維護(hù)服務(wù)的算網(wǎng)SLA信息及資源狀態(tài)表，轉(zhuǎn)發(fā)面封裝輕量級(jí)的服務(wù)標(biāo)識(shí)，在網(wǎng)絡(luò)的邊緣節(jié)點(diǎn)執(zhí)行針對(duì)服務(wù)的算網(wǎng)精細(xì)化SLA策略，其中包括基于算力資源的服務(wù)節(jié)點(diǎn)路由策略，而中間節(jié)點(diǎn)仍可保持服務(wù)和算力無(wú)狀態(tài)，而且其轉(zhuǎn)發(fā)面和控制面均無(wú)需處理。這在邏輯上為網(wǎng)絡(luò)層引入了一個(gè)服務(wù)路由功能子層，并形成一套完備的協(xié)議體系。盡管如此，這里的服務(wù)路由子層并不直接參與業(yè)務(wù)報(bào)文的轉(zhuǎn)發(fā)和路由，只是在入口節(jié)點(diǎn)通過(guò)算力服務(wù)路由策略影響計(jì)算節(jié)點(diǎn)的選擇，實(shí)際業(yè)務(wù)報(bào)文和流量的轉(zhuǎn)發(fā)仍然由傳統(tǒng)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)承擔(dān)。因此，以服務(wù)標(biāo)識(shí)為中心的算網(wǎng)路由子層與當(dāng)前數(shù)據(jù)路由網(wǎng)絡(luò)層可基本維持一種解耦關(guān)系，這將大幅降低實(shí)際部署過(guò)程中的復(fù)雜度和軟硬件成本[1]。

以服務(wù)為中心的算網(wǎng)路由系統(tǒng)由4個(gè)子系統(tǒng)、3個(gè)邏輯網(wǎng)絡(luò)層構(gòu)成。其中，基于服務(wù)感知的跨域算網(wǎng)融合路由調(diào)度系統(tǒng)構(gòu)成算網(wǎng)融合調(diào)度和編排層，高效算力服務(wù)感知+跨域算力感知系統(tǒng)構(gòu)成虛擬算力路由子層，基于增強(qiáng)SRv6算網(wǎng)融合路由轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)構(gòu)成增強(qiáng)型算網(wǎng)IP路由層，3個(gè)邏輯子層+4個(gè)子系統(tǒng)組成基于IPv6的增強(qiáng)算網(wǎng)融合路由系統(tǒng)，系統(tǒng)總體參考架構(gòu)圖如圖4所示。

2.1 服務(wù)感知的跨域算網(wǎng)融合路由調(diào)度

基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)及算力服務(wù)的注冊(cè)和發(fā)布，并執(zhí)行與這兩類(lèi)服務(wù)對(duì)應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)SLA策略編排。執(zhí)行基于算力服務(wù)類(lèi)型的算力和網(wǎng)絡(luò)SLA融合策略算法，并將算網(wǎng)融合路由策略下發(fā)到對(duì)應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。在分布式架構(gòu)下，算網(wǎng)融合路由策略將通過(guò)增強(qiáng)路由協(xié)議或者新型算力路由協(xié)議在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)本地生成。算力服務(wù)注冊(cè)和發(fā)布服務(wù)器，作為統(tǒng)一納管和編排算力服務(wù)標(biāo)識(shí)及其網(wǎng)絡(luò)SLA策略的中心邏輯節(jié)點(diǎn)，算網(wǎng)雙SLA策略編排可以分為算網(wǎng)資源調(diào)度和策略邏輯節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)控制器邏輯節(jié)點(diǎn)，在實(shí)際部署中，這些邏輯節(jié)點(diǎn)可以合設(shè)，也可以分設(shè)。

2.2 高效服務(wù)感知

如1.1所述，算力服務(wù)注冊(cè)和發(fā)布服務(wù)節(jié)點(diǎn)統(tǒng)一納管算力標(biāo)識(shí)及其關(guān)聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)SLA策略，并向服務(wù)感知網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)下發(fā)上述策略表。如1.4所述，服務(wù)感知網(wǎng)關(guān)是IP承載網(wǎng)邊緣節(jié)點(diǎn)的服務(wù)感知增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，在控制面維護(hù)服務(wù)感知策略表項(xiàng)，完成對(duì)算力服務(wù)的精細(xì)化感知和網(wǎng)絡(luò)SLA精細(xì)化匹配。服務(wù)感知網(wǎng)關(guān)通過(guò)數(shù)據(jù)面的輕量級(jí)服務(wù)標(biāo)識(shí)進(jìn)行服務(wù)感知表項(xiàng)查詢和關(guān)聯(lián)映射，并執(zhí)行對(duì)應(yīng)的路由和轉(zhuǎn)發(fā)策略，從而完成基于算力服務(wù)的精細(xì)化網(wǎng)絡(luò)策略支持。從算力資源維度來(lái)看，服務(wù)感知網(wǎng)關(guān)在控制面同樣構(gòu)建以服務(wù)標(biāo)識(shí)為索引的算力狀態(tài)表項(xiàng)，從而實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)對(duì)服務(wù)標(biāo)識(shí)執(zhí)行基于算力資源狀態(tài)的靈活路由和調(diào)度[3-4]。

2.3 跨域算力感知

從終端、邊緣、中心云的多級(jí)計(jì)算資源駐留模式來(lái)看，在全局層面實(shí)現(xiàn)連算成網(wǎng)的算力網(wǎng)絡(luò)，涉及到多級(jí)多域算力資源的連接、聚合、調(diào)度和路由。算力資源大類(lèi)上可以分為通用基礎(chǔ)算力，如CPU/GPU等，以及通用共性服務(wù)算力，如編解碼、AI算法、渲染算法等。因此，算力資源的顆粒度非常多樣化，而且從資源動(dòng)態(tài)的角度看，不同類(lèi)型算力顆粒度的狀態(tài)變更頻率差異非常大，部分資源相對(duì)比較穩(wěn)定，如服務(wù)類(lèi)型、資源池負(fù)荷率等；部分資源則高度動(dòng)態(tài)，如服務(wù)實(shí)例的占用和釋放全過(guò)程可能僅僅需要幾毫秒。算力資源的這種特性跟網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溆虻馁Y源動(dòng)態(tài)特征差異很大，因而必將對(duì)現(xiàn)網(wǎng)路由表的尺寸和穩(wěn)定性造成巨大的壓力和沖擊[5]。實(shí)現(xiàn)端到端算力的感知和路由，需要執(zhí)行跨域聚合和跨域分段路由機(jī)制。如圖5所示，邊緣算力路由域負(fù)責(zé)維護(hù)高動(dòng)態(tài)化的本地算力狀態(tài)表項(xiàng)，城域算力路由域負(fù)責(zé)維護(hù)對(duì)邊緣算力路由域的算力狀態(tài)聚合表項(xiàng)。在轉(zhuǎn)發(fā)面，則通過(guò)服務(wù)標(biāo)識(shí)完成多域多端的路由轉(zhuǎn)發(fā)，從而完成端到端算網(wǎng)融合路由[6-7]。

2.4 增強(qiáng)IPv6算網(wǎng)融合路由轉(zhuǎn)發(fā)

以服務(wù)為中心的跨域算網(wǎng)融合路由轉(zhuǎn)發(fā)面，在功能上需要完成傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜退懔Ψ?wù)兩個(gè)維度語(yǔ)義的尋址和路由，這也是算網(wǎng)融合路由對(duì)當(dāng)前IP網(wǎng)絡(luò)路由體系提出的最顯著的增量需求。如圖4所示，在傳統(tǒng)IP地址路由基礎(chǔ)上，算網(wǎng)融合路由疊加了算力服務(wù)路由，即在物理地址尋址基礎(chǔ)上，新型算網(wǎng)融合路由控制面和轉(zhuǎn)發(fā)面需要新增算力服務(wù)的路由表項(xiàng)和算力服務(wù)標(biāo)識(shí)封裝。從可擴(kuò)展性和商用基礎(chǔ)來(lái)看，IPv6是算網(wǎng)融合路由協(xié)議的最優(yōu)方案基礎(chǔ)。盡管如此，不同于目前IPv6的控制面僅限于網(wǎng)絡(luò)域，即控制面對(duì)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)滟Y源的感知邊界是網(wǎng)絡(luò)邊緣節(jié)點(diǎn)，算力路由體系的控制面向終端和云數(shù)據(jù)中心延伸，需要對(duì)終端、網(wǎng)絡(luò)、邊緣云、中心云等多級(jí)算力節(jié)點(diǎn)執(zhí)行算力感知。同樣，在轉(zhuǎn)發(fā)面，雖然IPv6已經(jīng)深入云內(nèi)，但無(wú)法進(jìn)行服務(wù)維度的路由。因此，通過(guò)增強(qiáng)IPv6的控制面和轉(zhuǎn)發(fā)面，實(shí)現(xiàn)一種與當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)平滑兼容的算網(wǎng)融合路由協(xié)議，是行業(yè)的一種優(yōu)質(zhì)選項(xiàng)[2]。

如2.3所述，控制面增強(qiáng)擴(kuò)展一個(gè)以服務(wù)標(biāo)識(shí)為索引的算力路由狀態(tài)表，用以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)層對(duì)算力的高效感知，并指導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行服務(wù)語(yǔ)義的高效路由。

就傳統(tǒng)IP地址和服務(wù)標(biāo)識(shí)封裝而言，如圖6所示，兩種標(biāo)識(shí)的作用域和語(yǔ)義層級(jí)分別是現(xiàn)網(wǎng)IP路由和算力域的服務(wù)路由，兩者相互解耦，服務(wù)標(biāo)識(shí)以及控制面的算力路由表僅僅執(zhí)行算力域的服務(wù)尋址和路由，并不實(shí)際參與和影響現(xiàn)網(wǎng)IP地址路由過(guò)程[8]。

3 結(jié)束語(yǔ)

在泛在算力、泛在服務(wù)、泛在網(wǎng)絡(luò)接入的行業(yè)發(fā)展背景下，向全行業(yè)提供開(kāi)放的基礎(chǔ)共性算網(wǎng)一體服務(wù)，將有力助推新型ICT基礎(chǔ)設(shè)施的升級(jí)轉(zhuǎn)型，使能眾多新業(yè)務(wù)場(chǎng)景。本文提出一種新的算網(wǎng)一體參考架構(gòu)，共性的算網(wǎng)服務(wù)在終端、網(wǎng)絡(luò)和云數(shù)據(jù)中心一致性貫通，并由算網(wǎng)運(yùn)營(yíng)主體集中管控，一定程度解決了安全與可信的問(wèn)題。在網(wǎng)絡(luò)層的控制面，引入以服務(wù)標(biāo)識(shí)為索引的算力路由表，轉(zhuǎn)發(fā)面進(jìn)行服務(wù)標(biāo)識(shí)封裝，從而在邏輯上疊加了一個(gè)算力服務(wù)路由子層，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)對(duì)算力的感知和路由功能，但是與現(xiàn)網(wǎng)IP架構(gòu)保持了友好的平滑兼容。IPv6因?yàn)榱己玫目蓴U(kuò)展性和商用基礎(chǔ)，成為算網(wǎng)融合路由協(xié)議的優(yōu)質(zhì)選項(xiàng)，本文也給出了轉(zhuǎn)發(fā)面和控制面的增強(qiáng)和擴(kuò)展選項(xiàng)與分析。

突破傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)與業(yè)務(wù)分離的藩籬，通過(guò)共性開(kāi)放服務(wù)提供二者之間的高效接口。基于IPv6進(jìn)行擴(kuò)展和增強(qiáng)，使能IP網(wǎng)絡(luò)對(duì)算力服務(wù)的感知和路由，為行業(yè)提供一種有益的思考。