網絡已經成為現代IT體系架構的短板?以云計算和人工智能的視角看待,的確如此。
計算、存儲和網絡是云計算最基礎的三大件,存儲介質從機械硬盤(HDD)演進到閃存盤(SSD),讀寫速度提升了不止100倍;GPU以及專用AI芯片的繁榮,使得智能計算能力也提升了100倍以上;而網絡通信的帶寬和時延卻沒有實現等比例的提升。
云計算未能完全驅動網絡層面的變革,人工智能接過接力棒,為網絡技術的演進再添一把“火"。
IT系統架構經歷了集中、分散、再集中的演進過程,與此同時,數據中心網絡也不斷演進,網絡從提供計算機互聯服務的角色演進到數據中心系統交換總線,從豎井式專有系統演進到現代統一網絡平臺。
浪潮信息總裁彭震表示,在整個網絡流量模型中,個人的數據流量只占到14.9%,數據中心和數據中心之間的數據流量占到了13.6%,71%以上的數據流量發生在數據中心內部,也就是通常意義上的東西向數據,即服務器與服務器之間交換的數據。
大量的數據需要在數據中心內部處理,尤其在一些超大規模數據中心內,傳統數據中心網絡不堪其重,開放網絡架構成為業界公認的趨勢。
開放網絡的最大好處是可以用軟件實時調整網絡,過去需要人工操作交換機,現在部分工作僅需在服務器側做調整,交換機只作為數據的交換平面。網絡設備的軟硬件不再是緊耦合關系,開放接口、軟件定義、模塊化構建、快速迭代,才能滿足產業對網絡的未來需求。
當下人工智能繼續沖擊著傳統計算產業,2020年,以GPU為代表的AI加速芯片所交付的計算力總和已經超過了通用CPU,這代表著一個分水嶺,網絡需要進一步演化,以滿足人工智能業務的需求。
以人工智能的典型場景語音識別為例,語音識別需要先在數據中心訓練,每次迭代任務時長為650ms~700ms,通信時延就占到400ms,訓練頻次以百萬計,整體網絡通信時延也放大了百萬倍,這無疑是極大的資源浪費。
由計算產業及智算產業,浪潮提出,智慧計算創新體系架構是面向應用的硬件重構+軟件定義,即在硬件層將計算、存儲、網絡等資源分類進行資源整合,同類資源形成資源池,同類資源中不同設備間可任意重組;同時,在軟件層面利用主動業務資源需求智能感知技術,進行自適應硬件資源重構,實現硬件資源的動態組合和智能分配,滿足各類應用的需求,即包含“硬件重構+軟件定義”的融合架構3.0。
具體到網絡層面,為了實現CPU與GPU、FPGA和其他專用加速器之間的高速、高效互連,目前業界推出了眾多互聯技術標準規范,例如CAPI、GenZ、NVLINK、CXL以及CCIX,智能網卡不僅要分擔原有處理器肩負的控制計算負載,同時還需實現協議多元化高速互聯。
數據中心內部網絡是變革最先發生的地方,算力多元化發展,關鍵是多元算力的融合,必須要打破傳統體系結構設計,從根本上解決多架構引發的無法兼容、效率不高的問題。
浪潮網絡CEO鐘宏
“浪潮不是因為網絡市場很大,想要在其中切個很大的蛋糕,而是因為服務器、存儲以及網絡是一個高度融合的架構。數據中心對網絡需求的迫切性更高,所以浪潮網絡首先從數據中心領域切入。”浪潮網絡CEO鐘宏說道。
在浪潮網絡看來,基于開放構建的i.NOP平臺,以及全新的智能網卡可在一定程度上緩解企業的網絡焦慮。
在近日召開的IPF2021大會上,浪潮網絡發布了雙技術路線戰略——傳統技術路線延續國際先進技術滿足關鍵業務和廣泛簡單運維商業市場需求,開放技術路線是浪潮整體開放計算生態中實現智慧聯接的開放網絡部分,針對有業務與網絡融合的用戶,滿足新興深度定制市場的需求。
在開放技術路線一側,i.NOP平臺可以構筑端到端的軟件產品組合,實現智算中心網絡的敏捷管控。網絡資源實現集中調度和自動化的網絡管理,同時利用AI進行故障預測分析,從被動的網絡運維轉為主動智能化的預測性運維。
全新發布的智能網卡則針對智算中心網絡流量調度復雜的難題,面對東西向業務流量爆炸式增長,以及計算資源算力從單一算力朝異構多元化發展,數據中心網絡基礎架構更加關注釋放CPU算力。
浪潮新一代N20X智能網卡,基于FPGA+SOC的硬件架構,是一款全高半長雙寬的網卡,可以提供2個25G或者一個100G的以太網口,支持網絡、存儲和安全的卸載加速,并實現了virtio-net和virtio-blk,為服務器提供標準的網絡和存儲虛擬化技術,滿足虛擬化和裸金屬的業務需求。據悉,浪潮N20X智能網卡可釋放高達30%的CPU算力,數據轉發性能達到100 Mpps,較以往得到6倍性能的提升。
在深圳大學校園高性能云平臺項目中,深圳大學希望滿足數百個用戶數字媒體編解碼傳輸的需求,同時要求網絡存儲的速度能夠實現高速處理、高速調用,浪潮采用最新的云海Incloud Rail超融合集群,內部集成SmartFlow智能語音引擎,搭載浪潮網絡自研N20X網卡,幫助用戶實現基于異構算力的網絡存儲性能加速,在數字媒體集群編解碼處理過程中使得本地的編解碼調用完全能夠全部卸載到N20X上,對比傳統采用CPU和軟件的解決方案,網絡性能提升8倍,整體性能提升3倍。
鈦媒體了解到,浪潮將長期在智能網卡賽道上進行戰略投入,從硬件演進上將會推出基于200G、400G接口的網卡,同時支持更高速的總線協議,比如支持PCIe5.0協議、支持CXL,CXL能夠更好地實現遠端、近端存儲池化調度,可以極大地提升系統性能。同時浪潮將推出超融合產品,集成Smart Flow,增加入門級智能網卡,采用浪潮開放架構25G網絡以及浪潮自研SSD。
鐘宏表示,開放網絡是專門為適配云架構而設計的網絡,主要包含三個層次,自下而上分別是開放的網絡芯片支持、開放的網絡操作系統、開放的網絡應用生態。
白盒交換機是硬件開放的典型代表,白盒交換機可以根據客戶業務需要定義網絡端口、網絡功能等,在芯片層面實現了模塊化,也擺脫了對部分芯片廠商的依賴。
在網絡操作系統層面,網絡虛擬化把單純的物理網絡編成了兩張網,一個是虛擬網,一個是物理網,產業廠商定義了一系列的軟件標準化接口,實現了兩張網絡之間互通,在這個基礎之上,延伸出開放的網絡架構、網絡平臺,比較流行的是SONiC平臺,微軟整個內部網絡就建立在基于SONiC平臺的開放網絡之上。
在應用層面,有線和無線網絡融合,以及啞終端增加了大量的物聯網接口,對于應用廠商都是全新的機會,各種接口背后與應用緊密相關。例如物聯網應用可以借助開放網絡交換機的算力和開放操作系統的應用支持能力,將物聯網的智能通過浪潮開放網絡交換機推送到更接近終端的地方,實現更快響應及更優化傳輸。
與此同時,互聯網巨頭廠商走出了另一種“開放路線”,以定制化的方式采購網絡產品,硬件功能相對簡單,軟件特性相對復雜并且與業務相結合,互聯網巨頭們自己來定義軟件功能,
“這是產業發展過程中間的一個趨勢,是不是主流趨勢不好說。”鐘宏認為。
目前,對于互聯網Tier-1客戶在做定制的時候,對廠商定制的需求很明確,但這樣的客戶實際上占比比較小,互聯網行業里面還有大量其他的Tier-2、Tier-3的客戶,更青睞開放式的軟件,硬件由廠商提供,軟件具備一定的定制能力,方便客戶做二次開發。
此外,以電信領域計費系統采購舉例,早期運營商計費軟件和服務器統一采購,后來運營商聯合把軟硬件接口標準化,軟件歸軟件采購,硬件歸硬件采購,分開的采購模式并沒有削弱產業,反而是使其發展的更快。
“當網絡市場格局競爭或者說集中度非常高的時候,可能并不是壞事,也許是要產生較大變化的一個非常好的機會點。”鐘宏表示。
可以預見,隨著上層業務形態的豐富和多樣化,網絡等底層硬件基礎設施將不斷調整以適應企業客戶的需求,在變與不變的博弈中,新的技術方向和產業格局逐漸成型,這是擺在浪潮網絡等廠商面前的清晰機會。
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