2022年4月2日，華為數據通信產(chǎn)品線(xiàn)研發(fā)總裁劉少偉接受央視《對話(huà)》欄目的采訪(fǎng)，暢談“東數西算”和算力時(shí)代，闡述華為如何基于“IPv6+”創(chuàng )新技術(shù)打造算力時(shí)代的聯(lián)接底座，并提出算力網(wǎng)絡(luò )的長(cháng)期目標是構建 “全國一臺計算機”，算力將成為一項公共服務(wù)，用戶(hù)可以隨用隨取。
《對話(huà)》欄目：算力時(shí)代的中國機會(huì )
實(shí)現算力需求和雙碳目標平衡，“東數西算”恰逢其時(shí)
近日，國家發(fā)展改革委、中央網(wǎng)信辦、工業(yè)和信息化部、國家能源局聯(lián)合發(fā)布《全國一體化大數據中心協(xié)同創(chuàng )新體系算力樞紐實(shí)施方案》，提出在京津冀、長(cháng)三角、粵港澳大灣區、成渝以及貴州、內蒙古、甘肅、寧夏建設全國算力網(wǎng)絡(luò )國家樞紐節點(diǎn)，啟動(dòng)實(shí)施“東數西算”工程，構建國家算力網(wǎng)絡(luò )體系。
“東數西算”是把東部地區的非實(shí)時(shí)算力需求以及大量生產(chǎn)生活數據輸送到西部地區的數據中心進(jìn)行存儲、計算并反饋。與“南水北調”、“西電東送”、“西氣東輸”等超級工程一樣，“東數西算”的根源在于國內資源供給的不平衡，需要跨越地理維度解決資源分配問(wèn)題，是實(shí)現未來(lái)爆炸式算力需求和雙碳目標平衡的最優(yōu)解。
從算力需求來(lái)看，截止到2022年初，國內已建成的數據中心為500萬(wàn)標準機架，整體算力達到130EFLOPS，國家整體算力以20%速度持續增長(cháng)。而且從數據增長(cháng)情況也能看到端倪，到2030年，80%的數據增長(cháng)都是非結構化數據，這些數據的處理更多需要AI算力來(lái)支持，未來(lái)AI算力預計將有500倍的增長(cháng)。
在算力需求高速增長(cháng)的同時(shí)，我們也看到東、西部算力規模和發(fā)展并不均衡。根據中國信息通信研究院在《中國算力發(fā)展指數白皮書(shū)》中給出的數據：東部省市對算力的需求普遍較高，其中算力需求大戶(hù)互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)集中的北京、廣東、上海的算力規模位列前三；浙江、廣東、江蘇等東部省份算力增速超過(guò)60%；內蒙古、貴州、甘肅等西部省份算力規模和增速偏低，數據中心上架率不足。
- 從數據分類(lèi)角度來(lái)看，主要分為熱數據、溫數據和冷數據三種類(lèi)型。熱數據是處理時(shí)間要求高、需要立刻做決策并運算的數據，例如自動(dòng)駕駛、遠程醫療等，端到端傳輸時(shí)延需要小于10ms，熱數據只占總數據量的5%；溫數據是訪(fǎng)問(wèn)頻率介于熱數據和冷數據之間的數據，傳輸時(shí)延在10-30ms之間，占總數據量的15% 。冷數據一般指的是時(shí)效性需求不太高、對時(shí)延不敏感的數據，例如數據備份和離線(xiàn)訓練等，傳輸時(shí)延在30ms以上，冷數據占比達到總數據量的80%； “東數西算” 將實(shí)時(shí)性要求不高的業(yè)務(wù)部署在西部節點(diǎn)，能夠促進(jìn)數據中心集約化、集群化發(fā)展。
- 從資源角度來(lái)看，東部數字經(jīng)濟發(fā)展迅速、算力的需求量大，但能源和土地資源有限。而充足的清潔能源保障、低成本電價(jià)、相對低廉的土地供應成本以及涼爽的氣候，是西部地區的優(yōu)勢，也是發(fā)展數據中心、承接東部算力需求的基礎。據統計，西部地區可再生能源資源占全國資源總量的70%以上，而且由于環(huán)境優(yōu)勢使數據中心能效比PUE可以做到1.2，優(yōu)于東部平均值1.5。假設每1萬(wàn)機架部署在西部綠色能源區域，就可節約3億千瓦時(shí)電力，減少20+萬(wàn)噸碳排放，相當于種下1300萬(wàn)棵樹(shù)。
實(shí)施“東數西算”工程，將推動(dòng)數據中心合理布局、優(yōu)化供需、綠色集約和互聯(lián)互通，有利于提升國家整體算力水平，實(shí)現整體資源的最優(yōu)化配比，降低算力使用成本，促進(jìn)算力普惠，同時(shí)有利于推動(dòng)區域協(xié)調發(fā)展，打開(kāi)了西部開(kāi)發(fā)新格局，“東數西算”建設正逢其時(shí)。
算力是加速行業(yè)數字化及經(jīng)濟社會(huì )發(fā)展的重要引擎
算力作為數字經(jīng)濟的物理承載，正在像水和電一樣成為個(gè)人和企業(yè)社會(huì )活動(dòng)中不可或缺的基礎需求。近年來(lái)，各國紛紛制定行動(dòng)計劃，不斷運用算力助推經(jīng)濟增長(cháng)。從數據分析來(lái)看，全球各國算力水平與經(jīng)濟發(fā)展水平呈現顯著(zhù)的正相關(guān)，根據《中國算力發(fā)展指數白皮書(shū)》，每1元的算力投入，可以帶動(dòng)3-4元的經(jīng)濟產(chǎn)出。
在實(shí)際的生產(chǎn)和生活中，算力發(fā)揮的作用已經(jīng)超出我們的想象。比如，傳統藥物研發(fā)面臨周期長(cháng)以及成功率低的問(wèn)題，一款新藥研發(fā)周期通常為6到10年時(shí)間甚至更長(cháng)，且從規劃到最終上市成功率不足10%。算力在新藥研發(fā)規劃、新藥設計、藥物臨床試驗等新藥研發(fā)環(huán)節中可以發(fā)揮重要作用，通過(guò)對包含有基因、蛋白、化合物分子結構等信息的生物大數據以及海量的臨床大數據進(jìn)行分析處理，使得新藥研發(fā)上市周期顯著(zhù)縮短，快速應對診療需求或公共衛生問(wèn)題。
再比如，清潔能源如光伏、風(fēng)電等，由于天氣情況的導致不可預測性，產(chǎn)生的電能并入電網(wǎng)難度大，出現部分棄風(fēng)、棄光等現象。隨著(zhù)AI算力的發(fā)展，未來(lái)可以將氣象和能源結合，通過(guò)天氣、風(fēng)速等精準預測，構建清潔能源發(fā)電數據預測模型，通過(guò)跨界創(chuàng )新，更準確的進(jìn)行控制和調度，提升清潔能源使用效率。 未來(lái)，算力將發(fā)揮更大的作用，更深層次改變我們的生產(chǎn)和生活方式。
華為基于“IPv6+”創(chuàng )新技術(shù)打造算力時(shí)代聯(lián)接底座
在算力時(shí)代，算力是中心，網(wǎng)絡(luò )是根基。類(lèi)似于“西電東送”的發(fā)電廠(chǎng)和電網(wǎng)，算力網(wǎng)絡(luò )由提供算力的數據中心和輸送算力的網(wǎng)絡(luò )組成，連接著(zhù)用戶(hù)、數據和算力。“東數西算”是一個(gè)解決東西部算力規模和增速發(fā)展不均、提升跨區域算力調度水平的系統工程，其中網(wǎng)絡(luò )會(huì )貫穿算力的生產(chǎn)、傳輸和消費的全流程，需要做到算力高效釋放、算力靈活調度、邊緣最優(yōu)服務(wù)，讓千行百業(yè)可以像用電一樣便捷使用算力。
算力高效釋放（數據中心內）：
數據中心是算力的發(fā)電站，必須保證算力的最大產(chǎn)出。由于單臺服務(wù)器算力有限，需要用網(wǎng)絡(luò )聯(lián)接成千上萬(wàn)的服務(wù)器組建大規模算力集群。聯(lián)接規模越大，聯(lián)接能力要求就越高。比如，海量服務(wù)器之間進(jìn)行數據互訪(fǎng)時(shí)，很容易由于流量突發(fā)而產(chǎn)生丟包。以RoCE網(wǎng)絡(luò )為例，0.1%的丟包會(huì )導致網(wǎng)絡(luò )吞吐率下降50%，造成算力資源的嚴重浪費。
基于多年技術(shù)積累，華為創(chuàng )新地將智能無(wú)損算法引入數據中心網(wǎng)絡(luò )交換機，攻克了以太網(wǎng)丟包難題。在服務(wù)器規模不變的情況下，數據中心內算力最高可提升93%。為了構建超大規模算力集群，華為將直連拓撲和自適應路由引入以太網(wǎng)領(lǐng)域，目前最高可支持27萬(wàn)臺服務(wù)器的零丟包組網(wǎng)，組網(wǎng)規模達到業(yè)界平均水平的4倍，網(wǎng)絡(luò )跳數和時(shí)延可降低25%。未來(lái)，華為超融合數據中心網(wǎng)絡(luò )將引入網(wǎng)絡(luò )級負載分擔技術(shù)，實(shí)現網(wǎng)絡(luò )有效帶寬的倍增；同時(shí)通過(guò)與服務(wù)器網(wǎng)卡等端側配合的端網(wǎng)協(xié)同算法，實(shí)現單跳動(dòng)態(tài)時(shí)延從10-100μs縮短到1μs級，針對人工智能、高性能計算、高性能存儲等業(yè)務(wù)進(jìn)一步釋放算力。
算力靈活調度（數據中心間）：
就像西電東送中的輸變電網(wǎng)絡(luò )一樣，算力網(wǎng)絡(luò )把算力從西部輸送到東部，算力網(wǎng)絡(luò )承載著(zhù)海量企業(yè)成百上千的業(yè)務(wù)。如果把企業(yè)比作嗷嗷待哺的小鳥(niǎo)，那作為算力網(wǎng)絡(luò )的鳥(niǎo)媽媽?zhuān)绾螡M(mǎn)足每個(gè)小鳥(niǎo)的需求，又能公平高效的給小鳥(niǎo)喂食是個(gè)很大的挑戰。一方面，針對每個(gè)企業(yè)對算力的需求不同，我們通過(guò)智能云圖算法和基于IPv6+的新技術(shù)，按照業(yè)務(wù)實(shí)際情況為其提供一條最佳的算力網(wǎng)絡(luò )路徑，從而實(shí)現供需側的最優(yōu)資源配置。同時(shí)，我們通過(guò)切片技術(shù)將網(wǎng)絡(luò )按業(yè)務(wù)類(lèi)型劃分成不同車(chē)道，相互隔離，保證算力能夠高效、及時(shí)和準確的送達。
邊緣最優(yōu)服務(wù)（邊緣算網(wǎng)）：
云游戲、自動(dòng)駕駛、VR/AR、物聯(lián)網(wǎng)及工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)新型應用對網(wǎng)絡(luò )時(shí)延、數據安全可控提出高要求，邊緣計算應運而生。Gartner認為，到2025年，大約超過(guò)75%的數據將在邊緣側處理。邊緣算網(wǎng)將是算力網(wǎng)絡(luò )的重要場(chǎng)景，邊緣聯(lián)接設備數量劇增，聯(lián)接要安全可控的保障，算力要實(shí)時(shí)靈活的提供，都需要邊緣算力與網(wǎng)絡(luò )相互感知，實(shí)現“網(wǎng)絡(luò )+算力”在邊緣的聯(lián)合優(yōu)化調度。解決這個(gè)挑戰的關(guān)鍵技術(shù)就是算力感知路由，華為積極探索算力感知路由創(chuàng )新，實(shí)現應用在邊緣算力資源池部署后，網(wǎng)絡(luò )從路由層實(shí)時(shí)感知和擴散業(yè)務(wù)的算力負載，網(wǎng)絡(luò )接入節點(diǎn)根據應用標識對應用進(jìn)行實(shí)時(shí)流量調度，從而提升整網(wǎng)算力、存儲、網(wǎng)絡(luò )等資源利用率，為用戶(hù)提供邊緣最優(yōu)算網(wǎng)服務(wù)，實(shí)現算力普惠。
隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )與計算的融合，算力資源由“端”變“網(wǎng)”，未來(lái)在用戶(hù)的不同距離上會(huì )遍布許多不同規模的算力，通過(guò)網(wǎng)絡(luò )為用戶(hù)提供各類(lèi)個(gè)性化的服務(wù)。如何保障用戶(hù)體驗一致性？如何實(shí)現服務(wù)靈活動(dòng)態(tài)部署？這些挑戰只在“計算域” 內是無(wú)法解決的，需要考慮“網(wǎng)絡(luò )域” 與“計算域”如何協(xié)同。為了攻克這些技術(shù)難題，包括算力感知網(wǎng)絡(luò )（CAN）、應用感知網(wǎng)絡(luò )（APN）等新技術(shù)應運而生 ，通過(guò)網(wǎng)絡(luò )、存儲、算力等多維度資源的統一管理和協(xié)同調度，實(shí)現連接和算力在網(wǎng)絡(luò )的全局優(yōu)化，達成業(yè)務(wù)與資源的最優(yōu)配置。相關(guān)標準也在國內外多個(gè)標準組織獲得了廣泛的關(guān)注和實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展，其工作組成立預討論會(huì )（BoF），吸引了業(yè)界200余位專(zhuān)家積極參與討論，華為與業(yè)界伙伴在IETF已經(jīng)合作發(fā)布了10余篇APN相關(guān)技術(shù)文稿。這些工作都為推進(jìn)相關(guān)技術(shù)的標準化工作奠定了堅實(shí)的基礎。
算力作為數字經(jīng)濟時(shí)代的新生產(chǎn)力，通過(guò)基礎設施化，從而廣泛服務(wù)于我國數字社會(huì )轉型中的方方面面。算力網(wǎng)絡(luò )的長(cháng)期目標就是構建 “全國一臺計算機”，算力將成為一項公共服務(wù)，用戶(hù)可以隨用隨取。
在當今數字化時(shí)代大潮中，機遇與挑戰并存。華為將持續攜手客戶(hù)及合作伙伴，共同應對數字化轉型中的挑戰，持續聚焦聯(lián)接技術(shù)和計算技術(shù)融合的算力網(wǎng)絡(luò )，用領(lǐng)先的硬件、軟件和算法構建數字世界的智能基礎設施。
