边缘算力网络架构及实践
发布时间：2022-07-21 作者：中兴通讯 吉晓威 阅读量：
随着5G、AI、IoT、工业互联网等新技术新业务的蓬勃发展，传统云计算的集中化云+端部署方式逐渐不能满足业务大带宽、多连接、低时延的要求：端侧算力有限，无法处理新业务场景下产生的大量数据，而全部传递到云侧处理则给带宽带来了极大的压力，时延也无法保障，影响新业务发展和用户体验。因此，运营商及OTT云商都将云往边缘下沉部署，边缘云和边缘网络业务丰富、部署灵活、用户体验直接，是探索算力网络新架构、试点算力网络新技术的理想实验田。
与中心云相比，边缘云的物理资源相对受限，边缘云弹性伸缩的空间较小，同时边缘网络连接海量端侧设备，流量突发性高，拥塞概率高。在边缘云网场景网络资源有限、算力资源有限的情况下，如何进行有效的调度是算力网络研究的主要课题之一。
中兴通讯边缘算力网络算网一体调度框架
结合业界技术成熟度情况，为达到资源利用率提升、资源利用率均衡等调度目标，中兴通讯提出边缘算力网络算网一体调度框架（见图1）。
图1 边缘算力网络算网一体调度框架
算网一体调度框架在SDN化承载网络、分布式云和云管理平台基础上，引入算网调度器进行算力+网络的一体化调度。网络控制器及云管理平台收集网络资源动态信息及算力资源动态信息，并上报给算网调度器（图中步骤①②③④），算网调度器基于当前的网络资源情况和算力资源情况完成策略调度（图中步骤⑤），并将针对网络的调度策略和针对算力的调度策略分别下发给网络控制器和云管理平台（图中步骤⑥⑦），网络控制器将策略下发给网络设备执行（图中步骤⑧），云管理平台执行算力调度策略（图中步骤⑨），实现从信息收集、策略调度，到策略执行的闭环，达成资源利用率均衡、资源利用率提升等目标。
通过对算网一体调度建模，将“算+网”看做一组调度对象，在多组“算+网”之间，采用不同的调度策略，将下一轮调度周期内的业务负荷牵引到不同的“算+网”组：
- 资源优先原则：比较不同组间剩余的绝对资源数，哪边剩余多，则调度到哪组；
- 利用率均衡原则：比较不同组间的资源利用率，哪组资源利用率低，则调度到哪组；
- 网随算动（网络资源配比跟随算力资源配比）+利用率均衡原则：先在网络资源总和不变的前提下调整网络资源的配比，符合算力资源的配比，然后基于利用率均衡的原则进行调度。
算力网络创新实践
基于上述算网一体调度框架，中兴通讯联合运营商开展算力网络创新实践，目前已完成跨池动态调度系统原型实践和SRv6跨池SFC调度系统原型实践。
跨池动态调度系统原型实践
随着边缘云下沉以及AI技术的发展，在边缘云部署APP为用户提供就近的AI服务将是普遍场景，将需要消耗大量计算资源的AI训练继续保留在中心云，将对计算资源要求较少的AI推理下沉，满足用户业务对时延的要求。
跨池动态调度系统原型为该场景实现以下主要功能：
- “算+网”的统一调度：调度器基于资源池虚机负荷情况，结合网络选路能力，将用户端业务流量牵引到最合适的边缘云节点；
- 服务迁移：由于边缘云物理资源有限，当出现业务峰值超出边缘云处理门限时，通过网络层的调度，将相应业务流牵引到其他边缘云节点进行处理；
- 就近服务：当业务回落，仍然由最近的边缘云节点为用户提供服务；
-用户体验一致：用户不需要感知服务器迁移，仅需填入同一个目的IP地址（标识一个服务），即可获得相同的服务；
- 业务粘性：对于已经存在的会话，保留在原路径（用户端-承载网-云资源池VM）；新路径策略仅对新会话生效。
SRv6跨池SFC调度系统原型实践
业务链（Service Function Chain）是指将多种服务（如防火墙、负载均衡、广域网加速等增值服务VAS）进行编排组合，并将用户业务报文按照业务链顺序进行处理，SRv6跨池SFC调度系统原型，以SRv6为技术基础实现业务链，并对SFC代理（Proxy）功能进行扩展，支持同一个业务功能（SF）的多实例共享一个SRv6 SID，支持针对同一个SF的跨池调度。该原型系统实现以下主要功能：
- “算+网”统一调度：调度器基于资源池增值服务虚机的负荷情况，结合网络选路能力，将用户业务流量牵引到业务链，对用户报文按序进行增值服务的处理；
- 跨池调度：由于边缘云物理资源有限，当一个资源池内的SF多个实例均达到处理门限时，算网调度器重新下发SRv6 Policy路径以及SFC代理参数，由另一个资源池的SF实例提供服务；
- 业务报文来回路径一致：用户业务的上行报文和下行报文的来回路径一致、经过的增值服务的同一个实例，保障业务不受损；
- 业务粘性：对于已经存在的会话，保留在原路径（用户端-承载网-增值服务实例），新路径策略仅对新会话生效。
基于边缘算力网络的新架构，以上述原型系统验证为基础，中兴通讯将继续和运营商紧密合作，发掘算力网络新场景，试点验证算力网络新技术，逐步实现构建“算+网”的新型信息基础设施的目标，提供一点接入、即取即用的社会化算力服务。
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