算网融合调度全解析:技术架构、落地场景与产业生态
随着数字经济与人工智能产业的快速发展,算力需求呈现爆发式增长,传统算力与网络分别部署、独立调度的模式已无法适配新的业务需求,算网融合调度成为新型算力基础设施的核心能力。算网融合调度通过算力与网络的深度协同,实现算力资源的高效流转与精准供给,是支撑算力网络建设、推动算力要素市场化的关键技术。本文将从核心定义、架构体系、关键技术等多个维度,系统梳理算网融合调度的完整知识体系。
一、算网融合调度定义及核心目标
1.1 基本定义
算网融合调度是算力网络体系中的核心调度机制,它打破算力资源与网络资源分别管理、独立调度的传统模式,将异构算力、传输网络、存储资源纳入统一调度体系,根据业务需求实现算力与网络的协同规划、联合分配与动态调整,是支撑算力像水电一样按需流动、即取即用的核心技术底座。
1.2 核心目标
资源协同最优:改变算力与网络分头配置的模式,实现算网资源的全局统筹,避免算力资源充足但网络带宽不足、或网络通畅但算力缺口大的供需错配问题。
业务体验最优:针对不同业务的时延、带宽、算力需求,匹配最优的算网资源组合,保障业务的稳定运行与服务质量。
资源利用高效:通过全域资源的统一调度,盘活闲置算力与网络资源,提升整体资源利用率,降低重复建设成本。
服务交付敏捷:实现算网资源的一体化申请、自动化部署,缩短业务上线的资源准备周期,提升算力服务的交付效率。
二、算网融合调度标准架构
算网融合调度采用分层解耦的架构设计,自下而上分为四层,各层协同配合完成端到端的算网调度能力。
2.1 算网基础设施层
这是调度体系的物理底座,包含算力基础设施与网络基础设施两部分。算力侧覆盖通用计算、智能计算、超级计算、边缘计算等多类型异构算力节点,分布在中心云、区域节点、边缘站点等不同位置;网络侧包含骨干传输网、城域网、接入网等多级网络资源,提供数据传输通道。该层为上层调度提供可调用的物理资源池。
2.2 资源感知与抽象层
该层负责对底层算网资源进行统一感知与标准化抽象。一方面实时采集算力节点的资源利用率、负载状态、算力规格,以及网络链路的带宽、时延、丢包率等运行数据;另一方面通过标准化建模屏蔽异构算力与不同网络的技术差异,将物理资源转化为可统一调度的逻辑资源单元。
2.3 算网调度决策层
这是整个架构的核心中枢,包含调度引擎、策略中心、编排引擎三大核心模块。调度引擎基于资源状态与业务需求,执行算网联合寻优计算,生成最优调度方案;策略中心预置多维度调度策略,支持性能优先、成本优先、时延优先、绿色低碳等不同调度目标;编排引擎负责调度方案的落地执行,完成算力资源分配与网络路径配置。
2.4 服务运营层
该层面向用户与运营方提供服务入口与运营能力,向上提供标准化的算网服务申请接口与门户,向下承载计量计费、运维监控、安全审计、用户管理等运营支撑功能,保障算网调度服务的商业化落地与稳定运行。
三、算网融合调度核心关键技术
3.1 算网全域感知技术
通过分布式探针与采集组件,实现对全域算力资源、网络资源状态的实时、细粒度采集,覆盖算力节点的 CPU/GPU 利用率、内存占用,以及网络链路的带宽、时延、抖动等多维度指标,为调度决策提供精准的数据基础。
3.2 算网联合调度算法
这是算网融合调度的核心技术,区别于传统的单独算力调度或网络调度,它将算力资源参数与网络资源参数同时纳入调度模型,通过多目标优化算法求解全局最优的算网资源组合,实现算力分配与网络路径规划的同步完成。
3.3 算力度量与标识技术
针对不同架构、不同类型的异构算力,建立统一的算力度量标准与标识体系,实现不同算力的等价量化与可识别寻址,是跨架构、跨地域算力统一调度的基础前提。
3.4 确定性网络保障技术
针对低时延、高可靠的业务需求,通过网络切片、资源预留、动态路由调整等技术,保障算力调度过程中的数据传输质量,实现算力调度与网络质量的协同保障。
3.5 算网服务编排技术
支持将算力资源、网络资源、存储资源进行服务化封装与组合编排,根据业务场景生成端到端的算网服务模板,实现算网服务的自动化交付与全生命周期管理。
四、算网融合调度典型业务调度流程
以跨区域 AI 模型训练任务为例,完整的算网融合调度流程分为六个阶段:
需求提交:用户通过服务门户提交训练任务需求,明确算力规格、数据集位置、训练时长、时延要求、预算约束等关键参数。
状态感知:调度系统触发全域资源感知,获取当前各算力节点的空闲资源、负载情况,以及各链路的网络带宽、传输时延、拥塞状态。
联合决策:调度引擎将算力需求与网络需求纳入统一模型,结合预设调度策略进行全局寻优,确定最优的训练算力节点,同时匹配对应的数据传输网络路径与带宽资源。
资源部署:编排引擎同步执行算力资源分配与网络资源配置,完成训练环境的部署搭建,同时打通数据传输通道,实现训练数据集的高效同步。
运行监控:任务运行过程中,系统持续监控算力节点运行状态与网络链路质量,当出现资源不足或网络波动时,动态调整调度方案,保障任务稳定运行。
结算释放:任务完成后,系统自动释放算力与网络资源,根据实际资源使用情况生成计量账单,完成任务归档与资源回收。
五、算网融合调度典型落地应用场景
5.1 AI 大模型训练与推理场景
大模型训练需要海量算力支撑,且伴随大规模数据传输,通过算网融合调度可统筹跨区域的智算资源,同时匹配最优的传输网络,实现数随算走,提升训练效率。在推理场景下,可根据用户请求的地理位置,就近调度边缘算力节点,并保障网络低时延,提升推理服务的响应速度。
5.2 工业互联网与智能制造场景
工业场景中存在大量设备数据采集、仿真计算、质量检测等算力需求,且对时延与可靠性要求高。算网融合调度可实现边缘算力与中心算力的协同,将实时性要求高的计算任务调度到厂区边缘节点,复杂仿真任务调度到中心算力节点,同时保障工业数据传输的稳定可靠。
5.3 智慧交通与车路协同场景
车路协同、自动驾驶等业务对端到端时延要求极高,算网融合调度可结合车辆的实时位置,动态调度沿路的边缘算力节点,同时调配对应的 5G 网络资源,保障车路数据交互的低时延与高可靠,支撑智能驾驶决策。
5.4 政务公共算力服务场景
政务领域的算力资源分散在不同部门与区域,通过算网融合调度可构建政务统一算力服务体系,实现政务算力与政务专网的协同调度,提升政务资源共享效率,同时保障政务数据传输的安全合规。
5.5 科研超算协同场景
科研机构的超算任务往往需要跨机构、跨区域协同,算网融合调度可整合多地超算中心的算力资源,同时配套科研专网的带宽保障,支撑大规模科学计算、仿真模拟等科研任务的跨域协同开展。
六、算网融合与云网融合调度的区别
很多人容易混淆算网融合调度与云网融合调度,二者在核心逻辑与调度范围上存在明显差异。
调度对象不同 云网融合调度的核心对象是云资源与网络资源,聚焦云数据中心内的计算、存储资源与承载云业务的网络链路的协同调度;算网融合调度的调度对象更广泛,覆盖中心云、边缘节点、超算中心等所有泛在算力资源,以及全层级的通信网络资源,调度范围远超云网边界。
调度颗粒度不同 云网融合调度多以云主机、云实例为单位进行资源调度,颗粒度相对较粗;算网融合调度支持更细粒度的算力调度,可精确到算力卡、算力核级别,同时支持任务级、函数级的算力调度,适配更灵活的算力需求。
核心目标不同 云网融合调度的核心目标是提升云业务的开通效率与网络体验,重点解决云网业务的一体化交付问题;算网融合调度的核心目标是实现全域算力资源的优化配置与按需流动,解决算力供需的跨域、跨主体错配问题,支撑算力作为生产要素的市场化流通。
应用场景不同 云网融合调度主要服务于企业上云、混合云组网等云业务场景;算网融合调度则覆盖 AI 计算、超算、边缘计算等更广泛的算力场景,适配数字经济全场景的算力需求。
七、算网融合调度产业主流产品
当前算网融合调度产业已形成多层次的产品体系,覆盖公共服务、商用服务、行业服务等不同领域。
国家级全域算网调度平台 这类平台由国家统筹规划建设,面向全国一体化算力网络布局,核心功能是实现全国算力枢纽节点的算力资源与干线网络的协同调度,推动跨区域算力资源的市场化配置。这类平台具备广域覆盖、大规模资源接入的特点,重点服务国家重大算力需求与区域算力协同,是全国算力一张网的核心载体。
天翼云算力互联调度平台 作为云网运营商推出的商用调度产品,天翼云算力互联调度平台深度整合算网资源,突破了算网融合调度核心技术,融合多维算网要素,采用层级分治映射算法实现算网资源的高效统筹调度。该平台依托覆盖全国的算间网络,结合多等级骨干网络资源,可秒级匹配最优算网路径,实现跨服务商、跨地域、跨架构的算网统一管理调度。平台支持数随算走的高效数据传输,能够显著提升算力利用率,降低 AI 推理等业务的端到端时延,同时配套一站式智算服务能力,覆盖大模型训练推理全流程需求,适配企业级商用场景的算网一体化需求。
其他商用云厂商调度产品 主流云服务商与通信企业均推出了具备算网融合调度能力的产品,例如部分运营商云厂商的先进算力调度平台,依托多级算力资源布局与网络资源,实现算力与网络的协同调度,支撑智算业务的高效运行;部分 ICT 厂商也推出了算力网络调度解决方案,面向企业私有算力网络提供算网融合调度能力,适配企业内部的算力资源统筹需求。各类产品各有侧重,分别适配不同规模、不同场景的算网调度需求。
八、算网融合调度架构发展趋势与挑战
8.1 核心发展趋势
AI 原生调度能力升级 传统规则驱动的调度算法将逐步向 AI 原生调度演进,通过强化学习、大模型等技术,实现调度策略的自主学习与动态优化,让调度系统能够自适应复杂多变的业务负载与资源状态,进一步提升调度效率与最优性。
算网内生融合深化 当前算网融合调度多为上层协同调度,未来将向算网内生融合方向发展,算力节点与网络设备将原生支持算网协同能力,实现更细粒度、更低时延的算网联动,进一步提升调度的响应速度与资源利用效率。
多级协同调度体系成型 将形成国家级、区域级、边缘级的多级调度架构,各级调度平台各司其职、协同联动,实现全域算力的分层调度与属地化服务,兼顾广域资源统筹与本地低时延业务需求。
绿色低碳调度成为标配 双碳目标下,算网融合调度将全面融入能耗与碳排放因素,支持绿色低碳调度策略,优先调度可再生能源供电的算力节点,同时优化网络传输路径降低传输能耗,推动算网产业的绿色低碳发展。
8.2 面临的挑战
行业标准尚未统一 当前不同厂商的算网调度产品在算力度量标准、调度接口协议、资源建模规范等方面缺乏统一标准,导致跨平台、跨主体的算网互通存在障碍,行业标准体系的完善是规模化落地的重要前提。
跨域跨主体协同难度大 算网资源分属不同的运营主体,涉及产权划分、利益分配、安全合规等多方面问题,跨主体的算网资源共享与协同调度需要完善的机制设计,协调多方利益诉求,这也是全域算网调度落地的核心挑战。
安全与隐私保护压力大 算网融合调度涉及跨域数据传输与多方资源共享,业务数据与算力运行数据的安全防护、隐私保护难度大幅提升,需要构建端到端的算网安全防护体系,满足各行业的安全合规要求。
商业模式仍需探索 算网融合调度的建设投入大、运营成本高,当前成熟的商业化盈利模式仍在探索阶段,如何构建可持续的收益分配与商业运营机制,是产业规模化发展需要解决的问题。