未来网络白皮书（2023）：算网操作系统白皮书.pdf
算网操作系统白皮书总结：
本白皮书深入探讨了算网操作系统的概念、架构、理论和应用，旨在构建一种面向未来的、跨广域的分布式操作系统，以实现算力和网络的深度融合，满足未来数字经济对高性能、低延迟、高可靠性的需求。
**核心概念与架构：**
* **算网协同：** 算网操作系统核心在于实现算力（计算资源）和网络资源的协同调度，解决传统模式下算力和网络管理割裂的问题。
* **定义：** 算网操作系统是构建于松耦合硬件之上的紧耦合软件，提供全局进程间通信、进程管理、文件管理等能力，并支持分布式无关的、语义一致的系统调用接口。
* **架构：** 算网操作系统通过引入算网协同网关和算网协同调度引擎，实现算力资源与网络资源的统一管理和调度。 算网协同网关连接算力节点和网络，形成统一拓扑。算网协同调度引擎则基于业务蓝图，负责应用部署和流量调度，并支持业务状态跟踪与动态调整。
* **物理结构：** 算网协同网关和算网协同调度引擎。
* **逻辑功能：** 包括协同调度、闭环监控、资源管理和标识治理。
**核心理论：**
* **资源抽象：** 将算力资源和网络资源分别抽象为节点和链路，并通过节点、链路的各种属性进行描述，最终形成纵向跨多级云/端、横向跨多个承载网的资源拓扑。
* **业务建模：** 通过业务应用建模、业务流量建模和业务拓扑建模（业务蓝图），来刻画业务系统的负载特征、部署需求和预期服务质量。
* **调度框架与建模：** 包括应用调度模型（定性、定量）和流量调度模型，并在此基础上构建算网协同调度模型，从而实现算力与网络的联合调度。算网协同调度模式包括先应用后流量、先流量后应用和应用流量联合调度三种。
**工作原理：**
* **资源统一管控：** 算网操作系统提供统一的资源接入、校验、建模和组织管理机制，实现算力资源和网络资源的云化纳管。
* **需求联合声明：** 业务系统通过业务蓝图描述模型，联合声明算力资源、网络资源需求与预期服务质量，作为算网协同调度的依据。
* **算网协同调度：** 协同调度引擎基于业务蓝图和资源拓扑，生成应用分发、流量转发方案，并结合闭环监控实现动态调整，以满足端到端服务质量需求。
**调度机制：**
* **算网协同调度模式：** 先应用后流量、先流量后应用、应用与流量联合。
* **分级跨域拓扑结构：** 支持分布式、集中式、混合式等多种拓扑结构，以适应不同场景。
* **分级跨域调度流程：** 基于业务蓝图或服务访问请求，实现跨域的算网协同调度。
**应用场景与未来展望：**
* **东数西算：** 算网操作系统是实现东数西算“全国一台超级计算机”愿景的关键技术之一，能够有效解决跨区域算力协同和网络质量保障问题。
* **应用场景：** 包括通算、智算、超算等多种业务场景，并探讨了对应的业务建模和流程。
* **未来发展：** 重点探讨了系统调用接口、存算分离、光电融合、异构算力驱动、统一数据建模、智能代码编译等方面的发展方向。
**总体而言，**算网操作系统旨在通过深度融合算力与网络，构建一个具备高可靠性、高性能和灵活性的分布式操作系统，以支撑未来数字经济的发展，并为“全国一台超级计算机”的愿景提供技术支撑。
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