数据中心网络架构 — 云网一体化数据中心网络 — 算力网络 — SDN 架构

Posted 2021-12-28 范桂飓

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• 算力网络
• 算力网络控制面技术
• • 集中式算力网络控制面方案
  • 分布式算力网络控制面方案
  • 混合式架构方案
• 算力网络转发面及路由策略技术

算力网络

在 5G 及后 5G 时代，为了更迅捷高效地响应业务的计算需求，算力资源逐渐被下沉至靠近用户的边缘，并形成异构多样、分布式的算力部署新态势。

网络基础设施通过其成熟发达的连接感知触角，将多级分布的算力资源进行统一的动态纳管、调度和编排，实现全网资源的虚拟算力池化优势，在提升服务质量和资源利用率的同时，为网络运营商使能全新的业务提供能力和算网融合商业模式。

算力网络，即：网络基础设施具备对算力资源的感知、调度和编排，在网络层提供网络、计算、存储的新型 ICT 融合服务，是以网络为基础的新一代技术架构和业务运营体系。

• 横向：两端算力智能，中间算力无状态，智能插件执行算力应用与网络可服务算力/网络资源之间的适配，算力（含存储）分布在边云，边缘节点，如：PE、DC GW 感知算力状态，执行算力编排和路由策略，中间节点仅需根据编排好的路径进行转发。

• 纵向：智能控制面完成算力感知、调度和编排的抽象，数据面实现路由策略算网双约束， 统一协议架构规划执行。

算力网络控制面技术

算力网络体系之下，算力路由表的创建需要动态感知分布式的算力、存储等资源信息，对这些信息的感知和与此对应的算力路由表的创建，是算力网络控制面的关键技术。算力网络控制面根据算力资源的收集、编排和分发的机制不同，可以分为集中式、分布式和混合式三种方式。

集中式算力网络控制面方案

集中式算力网络控制面方案中，端、边、云的算力、存储和网络资源及节点信息由集中式编排器统一收集和分发，集中式编排器按照应用需求，结合全网算力和网络资源状态，编排最优的转发和路由路径，并下发至算力网络路由和转发节点。

算力资源分布部署于网络基础设施上，如：边缘计算节点、云数据中心等，算力资源节点通过北向接口与集中编排器（或控制器）进行南北向垂直交互。

应用从边缘节点接入，集中编排器 （或控制器）需要在感知应用及其算力和网络需求的基础上，进行路由策略编排。对于少数典型应用，可通过集中编排器预编排预配置，并预下发至算力网络节点。入口节点将应用与预配 置的路径做映射，进行相应的应用流量路由转发。对于非典型应用，算力网络入口节点（或算 力网关）需要通过信令接口通告集中编排器，由后者进行相应的策略编排和下发。

分布式算力网络控制面方案

分布式算力网络控制面方案中，算力、存储等资源节点就近向算力网络节点注册（含更新、 删除）其算力资源状态信息，即：算力网络转发和路由边缘节点对算力节点资源信息进行本地化管理，本地算力资源信息的全网通告则通过分布式路由协议（IGP & BGP）实现。

路由协议对算力资源信息的洪泛通告，将在网络域内（如 IGP）或域间（如 BGP）构建全网算力资源状态数据库， 以供算力网络转发和路由设备据此进行算力资源维度的路由和转发决策。

混合式架构方案

集中式算力网络控制面方案拥有全局资源视图优势，并且对设备和现行协议的影响较小，但是由于大量计算节点和网络节点需要频繁与控制器或编排器进行交互，收敛速度慢，效率较 低，无法适应时延敏感的算力应用。

分布式算力网络架构能够较好地解决集中式架构的弊端，但是它涉及到现网设备和现行协议的大幅度调整，代价高昂，落地周期更长。因此，一种既有集中式交互机制又有分布式交互机制的混合式架构，在很多应用场景能较 好地平衡部署代价、收敛速度等方面的需求。

算力网络转发面及路由策略技术

从路由机制上讲，算力网络是在当前网络路由机制基础上增加了算力、存储等 IT 资源约束。因此，算力网络的路由策略必须基于网络和算力（含存储）双重约束进行编排，并据此进行数 据面的封装、解封装以及流量转发。在算网应用转发场景中，算力、存储等资源往往以可即时 服务的算力功能或算法为锚点，即算力应用的实际转发节点是基础算力功能或业务。