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张士聪:基于DNS的算力路由寻址机制探索

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发表时间:2022-09-27 16:07

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张士聪:

现任国家(杭州)新型互联网交换中心技术总监。

长期从事网络通信技术研究与网络运行管理工作,在路由交换、网络安全、无线通信等领域具有丰富的实践经验,参与承担多个重要项目和技术标准起草工作。

   

近年来,随着各行业数字化转型升级进度加快,全社会数据总量爆发式增长,数据存储、计算、传输、应用的需求大幅提升。202012月和20215月,国家发展和改革委员会、中央网信办、工业和信息化部、国家能源局四部门联合印发《关于加快构建全国一体化大数据中心协同创新体系的指导意见》、《全国一体化大数据中心协同创新体系算力枢纽实施方案》,构建全国一体化大数据中心协同创新体系,明确在京津冀、长三角、粤港澳大湾区、成渝等重点区域以及部分能源丰富、气候适宜的地区布局大数据中心国家枢纽节点,并围绕数据中心集群,稳妥有序推进国家新型互联网交换中心、国家互联网骨干直连点建设,促进互联网企业、云服务商、电信运营商、数据中心等多方流量互联互通。

算力调度作为国家“东数西算”战略工程的重要环节,对网络互联互通提出了很高要求。国家新型互联网交换中心(以下简称“交换中心”)作为重要的国家级网络互联互通基础设施,秉承中立、开放原则,通过建设分布式交换节点和扁平化网络架构,有效降低了数据跨网、跨地域、跨层级和跨行业的流通时延,提高了数据中心网络能级,已成为构建算力调度体系的重要参与者。目前已有省份提出“交换中心+枢纽节点”的算力调度体系,由交换中心负责算力资源的接入和算力交易平台的建设,提升区域内一体化大数据中心之间的协同能力。

交换中心算力调度面临的挑战

      1、网络方面,要提高面向一体化大数据中心的覆盖能力。交换中心应新建位于一体化大数据中心核心区域的节点,尽可能实现一体化大数据中心通过裸光纤直联交换中心的模式,保障数据传输的直达性、扩展性和可靠性,实现区域内一体化大数据中心之间的本地数据交互。进一步将节点接入交换中心网络,拉通一体化大数据中心与交换中心的其它生态资源,实现一体化大数据中心与骨干网络、中小型网络的互联互通,提高一体化大数据中心网络能级,释放一体化大数据中心潜能。

      2、调度方面,要支持面向异构算力资源的感知能力。交换中心应加快形成异构并存、融合发展的一体化新型网络能力,基于中立和开放的原则吸纳多元异构算力,面对类型多样、分布广泛、归属复杂等新挑战,要抽象算力计量单位,实现算力资源统一度量,屏蔽底层算力资源的异构特性。进一步基于交换中心扁平网络架构实现大规模算力的实时感知与全局联动更新,支撑调度决策和路由寻址。

      3、服务方面,要具备面向算网一体化供给的协同能力。交换中心应研制异构算力资源接口规范和算力控制器,并与网络控制器协同,形成算与网的强大生态合力,推进算网融合技术发展。进一步建设算力交易平台,支持从资源选择到使用的一体化资源供给机制和一站式服务能力,为千行百业提供便捷易取、泛在统一的算力服务。

交换中心分布式算力交换架构探索

在互联网架构中,每个网络均作为独立个体,通过边界网关协议与其它网络交互路由信息,当网络内部的路由发生变动时,会触发其它网络主体同步更新路由表,确保网间数据转发的可达性,由此构建了开放多元的互联网生态。参考互联网架构设计原则,构建分布式算力交换架构,一是要秉承中立和开放的原则,尽可能吸纳多元异构算力资源,打造丰富多样的算力服务生态,满足各类算力服务需求;二是要研究算力动态感知技术,先将各算力资源按照统一单位进行度量,再将度量信息按照特定的信息交互机制进行相互同步;三是要实现算力寻址,根据算力资源信息与网络路由之间的映射关系,基于IP协议实现算力寻址与报文转发。

基于DNS的算力路由寻址机制

借鉴域名解析系统(DNS)在互联网流量调度中起到的重要作用,提出面向分布式算力交换架构的DNS寻址机制,当算力需求方存在某算力资源需求时,通过DNS解析获得该算力资源的IP地址,进而基于IP协议实现路由可达。寻址机制分为三步:

1、算力路由注册。使用URL语言将算力、存储等资源划分成标准化单元进行统一标识,形成算力域名。这么做的好处是当算力资源池IP地址发生变化时,不影响算力域名,从而保证算力调度的正常开展。此外,也提高了算力资源的易读性、可管理性和通用性。

2、算力权威信息维护。算力服务者向DNS上报本地计算集群的算力域名与IP地址,形成面向全局的算力权威记录。

3、算力寻址。算力需求者通过算力解析,将分配到的URL标识映射成算力域名对应的IP地址信息,通过网络设备建立与算力资源服务者的网络连接,基于新型互联网交换中心扁平网络架构,高效、便捷地调用相应的算力。

笔者认为,在互联网基础设施不断迭代升级的今天,DNS的解耦设计、功能扩展和成熟运行机制对新兴技术领域形成了有力支撑。在未来,面向特定场景的DNS部署机制、标准研究和性能优化是十分重要的研究领域。



本文为“下一代DNS行动计划”办公室独家约稿,未经许可不得转载。

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