算力网络详解 卷2：算网PaaS

本书围绕 PaaS 如何承载算力网络展开论述，帮助读者了解 PaaS 平台对算力网络的承载作用。

本书的第 1 章和第 2 章是背景介绍，主要介绍算力网络发展背景和运营商 IT 架构演进的历史，帮助读者建立简单的基础知识；第 3 章 ~ 第 9 章讲算网 PaaS，主要介绍 PaaS 平台在各个层面对算力网络的承载作用，帮助读者了解 PaaS 对算力网络承载作用的具体体现；第 10 章主要介绍磐基 PaaS 平台的一次东数西算实践，帮助读者建立 PaaS 平台对算力网络承载作用的直观体验；第11 章是在算力网络场景下对 PaaS 未来演进的展望。

苗森，现任亚信科技研发中心 PaaS 资深产品经理。从事 IT 行业十余年，对分布式架构、微服务、云原生技术以及 PaaS 平台有着深入的理解。做过的项目涉及电信、政务、法务、公安等领域。

黄德光，现任亚信科技研发中心 PaaS 平台资深架构师、产品专家。曾就职于苏宁、华为、中兴等大型 IT 企业，参与过多个大型平台项目建设。发明专利 7 项，其中海外专利 1 项。

董育兵，现任亚信科技研发中心资深产品解决方案工程师。深耕运营商领域PaaS 解决方案十余年，致力于微服务架构在大型企业的落地及演进，具有丰富的容器、微服务等云原生领域经验。

“算力网络详解”三部曲书序

当下，数字经济席卷全球，以科技为武器的产业革命深刻地影响着社会的发展进程，人类社会正迎来百年未有之大变局。在疫情这一“黑天鹅”的助推下，全球加速进入以数字化、网络化、智能化为特征的数智信息时代，这一变革重塑着全球的经济结构和竞争格局。

伴随着经济范式的革新，信息基础设施被视为推动经济高质量发展的重要引擎。国家间信息经济的竞争逐渐转变为算力水平的竞争，算力发展成为实现中国科技强国的内在发展需求。因此，要把握算力发展的重大战略机遇，抢占发展主动权。为此，国家在2018年明确提出“新型基础设施建设”之后，相继出台了“东数西算工程”等一系列助力算力基础设施建设的政策和文件，为加快形成高质、经济、可持续的算力提供政策性保障，以迎接数智信息时代的到来。

同时，产、学、研各界一同掀起了算力探讨和研究的热潮。受限于硅基芯片的3纳米单核制程，并且多核设备的芯片架构设计难度大，单一形态和单一算力提供主体的发展陷入了瓶颈期。通过计算联网实现大型计算业务自然成为业界当下的选择之一，只有如此，才能加速驱动算力设施和网络设施走向融合，算力网络这一概念便被提出来了。

算力网络诞生于中国，是国内数字经济领先发展的成果，是具有国际领先水平的重大原创性技术。2022年是算力网络的建设元年，国内电信运营商均把算力网络建设提升到公司战略高度。中国电信构建以云网操作系统为核心的云网体系，围绕资源和数据、运营管理、业务服务、能力开放四个维度分阶段向算力网络迈进。中国移动于2021年11月发布了《中国移动算力网络白皮书》，明确了总体策略和发展实施方案。为加快整合统筹现有资源和能力，推进算力网络建设发展，确定了算力网络发展的三个阶段：泛在协同、融合统一、一体内生。中国联通则以CUBE-Net 3.0为发展愿景，提出构建“算网为基、数智为核、低碳集约、安全可控”的算力网络一体底座，实现6融合的“智能融合”服务。

亚信科技基于国际标准与国内电信运营商对算力网络的定义与规划，结合东数西算、AR/VR/XR等多类典型算力网络场景，自主设计研发了算力网络产品体系，汇集了亚信科技在算力网络领域的创新研究成果，赋能通信运营商构建算力网络，助推东数西算工程落地。“算力网络详解”三部曲以亚信科技算力网络产品为基础，并结合相关场景和实践案例，全面介绍算力网络中智能编排调度、能力开放运营和大数据应用等关键功能和技术，从下往上贯穿整个算力网络系统架构，是国内首套详细回答算力网络两个核心问题——“算力网络怎么建”和“算力网络怎么用”——的书。非常荣幸能将此阶段性成果和经验以图书的形式与行业伙伴们进行分享，共同促进算力网络的繁荣发展。

我国信息科技领域经历了从全面落后到奋力追赶的阶段，目前正处在争创领先的大背景下，未来必然会面临巨大的困难和挑战。亚信科技诞生之时就以“科技报国”为己任，在过去近30年的发展中始终不忘初心，砥砺前行，站立在技术的发展潮头。未来，我们将继续坚持以技术创新为引领，与业界合作伙伴们共同努力，为提升我国信息科技和应用水平、实现“数字中国”贡献力量。

高念书

2022年9月于北京

前 言

2019年10月，ITU SG13全体会议召开，多家国内公司、研究机构参会，由中国移动主导的“算力感知网络的需求及应用场景（Cloud Computing – Functional Requirements of Computing-Aware Networking）”立项获得全体会议通过，成为算力感知网络首个国际标准项目。在同期以及后续的几年，中国联通、中国移动和中国电信分别发布了自己的算力网络（也可简称“算网”）白皮书，对算力网络做出了概念、意义、价值、功能、演进等多方面多维度介绍。

2021年5月24日，国家发展改革委、中央网信办、工业和信息化部、国家能源局联合印发了《全国一体化大数据中心协同创新体系算力枢纽实施方案》，首次提出“东数西算”工程，成为算力网络的一个超大型国家级项目工程，标志着算力网络从概念讨论逐渐进入落地实施的阶段。

国内的电信行业最早提出了算力网络的概念并开始探索算力网络的落地，一方面是基于业务长期演进，以及未来5G全面落地后带来的切实需求，另一方面也在于技术上有长期积累，能够较为清楚地认识到算力网络落地实施带来的重大价值。而技术和落地实践上的积累，在很大程度上来自技术支撑平台PaaS的持续演进。

算力网络面向终端用户的能力主要包括算力资源和算力组件能力，而在对异构资源纳管、调度、编排、组件开发、部署、生命周期管理、开通等方面，一直以来都是PaaS平台的强项。因此，笔者作为在PaaS平台上深耕多年的一支团队的代表，希望将自己对算力网络如何落地以及PaaS平台在算力网络落地中起到的作用与读者分享，希望能够与各界朋友一起探讨、促进算力网络的发展。

算力网络是ICT行业发展的新趋势，是面向未来算力和网络融合的新技术领域。亚信科技精心打造了“算力网络详解”三部曲，包括：

●《算力网络详解卷1：算网大脑》，详细介绍在算力网络中面对应用需求如何实现算力资源和网络资源的联合优化。

●《算力网络详解卷2：算网PaaS》（即本书），详细介绍算力网络能力如何通过 PaaS 平台进行纳管、开放、运维和运营，最终实现算力网络技术和商业价值的落地。

●《算力网络详解卷3：算网大数据》，主要讲解面向算力网络的大数据关键技术，以及这些技术是怎么赋能算力网络的。

本书由亚信科技产品研发中心编写，编写组成员还包括张杰、张云翔、于晓光、赵志月，同时感谢欧阳晔博士、英林海、乔稳、张峰、顾晶龙、付向平、齐宇为本书出版所做的工作。

由于编者的水平和精力有限，不足之处在所难免，竭诚欢迎各界读者朋友批评指正，我们不胜感激。

编者

2022年11月

目 录

第1章 算力网络发展背景 1

1.1　时代背景1

1.1.1　国家战略 3

1.1.2　5G时代的智能化应用对网络架构提出了新的要求 5

1.2　电信运营商的算力网络发展概述6

1.2.1　运营商算力网络发展背景 6

1.2.2　运营商对算力网络的定义 8

1.2.3　技术趋势 9

1.2.4　发展愿景 14

1.2.5　发展目标 16

第2章 运营商IT架构演进历史 18

2.1　算力网络与IT架构的关系 18

2.2　服务架构演进历史介绍18

2.2.1　单体系统时代 18

2.2.2　SOA时代 19

2.2.3　微服务时代 23

2.2.4　后微服务时代 27

2.2.5　无服务时代 30

2.3　运营商业务的特点33

2.4　2010年以前“IOE架构”阶段 33

2.5　2010—2015年“阶段云化&去IOE&IT系统集约化改造”阶段 34

2.6　2017年至今云原生改造阶段 35

2.6.1　云原生的概念 35

2.6.2　云原生演进路线 35

2.6.3　微服务成为运营商“IT化转型”的主要路径 37

2.6.4　运营商云原生化其他进展 38

第3章算力网络的运营载体 40

3.1　算力网络载体的体现41

3.1.1　异构算力的统一纳管 42

3.1.2　多维度灵活的资源调度 45

3.1.3　算力部署的弹性 46

3.1.4　算力网络组件的生命周期管理 48

3.1.5　算力网络下的分布式微服务体系 50

3.1.6　算力网络能力运营、运维 52

3.1.7　一站式算力网络门户 54

3.1.8　总结 54

3.2　电信领域的PaaS平台 55

3.2.1　PaaS介绍 55

3.2.2　PaaS的重要意义 55

3.2.3　PaaS平台的建设背景 57

3.2.4　PaaS解决方案 58

3.2.5　PaaS整体架构 60

3.2.6　总结 64

第4章算力网络调度引擎 65

4.1　算力网络调度引擎简介65

4.2　算力网络调度引擎整体说明68

4.2.1　多算力云管理 68

4.2.2　异构算力资源纳管 69

4.2.3　算力网络资源管理 70

4.2.4　算力网络资源调度 72

4.2.5　算力网络资源开通 73

4.3　算力网络调度引擎核心技术75

4.3.1　算力度量 75

4.3.2　算力感知 77

4.3.3　算力路由 78

4.3.4　在网计算 79

4.3.5　泛在调度 80

4.4　算力网络新技术的引入82

4.4.1　算力注册 82

4.4.2　算力调度 88

4.5　电信行业算力网络调度引擎应用90

4.5.1　某运营商大数据多云监控平台 90

4.5.2　某运营商多云管理平台 92

第5章 算力网络弹性计算 93

5.1　弹性计算平台的技术堆栈94

5.1.1　基础架构层 94

5.1.2　容器引擎层 95

5.1.3　容器编排层 95

5.1.4　集成服务层 95

5.1.5　平台服务层 96

5.2　弹性计算平台的主要功能96

5.2.1　资源适配 96

5.2.2　资源管理 98

5.2.3　应用管理 100

5.3　弹性计算平台的核心技术101

5.3.1　容器网络技术 101

5.3.2　资源调度技术 105

5.3.3　安全容器技术 109

5.4　弹性计算平台在电信行业中的应用 112

5.4.1　资源适配 113

5.4.2　应用编排 114

5.4.3　应用运维 116

第6章算力网络微服务 118

6.1　算力网络微服务体系介绍118

6.1.1　发展历史 118

6.1.2　整体架构 124

6.2　算力网络微服务整体说明125

6.2.1　算力应用开发 125

6.2.2　算力应用注册发现 126

6.2.3　算力应用调用 127

6.2.4　算力应用治理 128

6.2.5　算力网关 132

6.3　算力网络微服务组件134

6.3.1　分布式缓存平台 135

6.3.2　消息平台 135

6.3.3　分布式数据访问代理 138

6.3.4　分布式任务调度 139

6.3.5　调用链日志追踪 140

6.3.6　分布式配置 142

6.4　高性能服务网格143

6.4.1　什么是Service Mesh 143

6.4.2　服务网格Istio 144

6.5　算力网络新技术引入145

6.5.1　Serverless技术 145

6.5.2　Apache Pulsar147

6.6　电信行业算力网络微服务应用148

6.6.1　电信企业级微服务架构综述 148

6.6.2　微服务应用托管 149

6.6.3　微服务任务应用调度 150

6.6.4　服务治理 151

第7章 算力网络能力开放 152

7.1　算力网络能力开放体系介绍152

7.2　算力网络能力开放整体说明153

7.3　算力网络能力开放功能实现156

7.3.1　合作伙伴视图 156

7.3.2　运营者视图 157

7.3.3　能力集成管控 158

7.4　算力网络能力开放核心技术171

7.4.1　北向能力接口—契约式API 171

7.4.2　算力资源开放 174

7.4.3　算力网络组件服务开放 177

7.4.4　算力与IT组件生命周期管理 181

7.4.5　算力及IT服务注册 183

7.4.6　算力及IT服务调用 187

7.5　算力网络能力开放新技术引入189

7.5.1　区块链技术特性 189

7.5.2　区块链技术应用场景 192

7.5.3　区块链能力开放 193

7.6　电信行业算力网络能力开放应用194

7.6.1　技术定位 194

7.6.2　订购计费流程 195

7.6.3　应用场景 197

第8章 算力网络运营运维 198

8.1　算力监控199

8.1.1　算力基础设施监控 200

8.1.2　算力组件监控 203

8.1.3　算力应用监控 205

8.1.4　算力服务监控 207

8.2　算力运营分析209

8.2.1　基础设施运营分析 210

8.2.2　组件运营分析 212

8.2.3　应用运营分析 212

8.2.4　服务运营分析 213

8.3　算力指标管理214

8.3.1　指标模型 215

8.3.2　指标数据管理 216

8.3.3　指标库 217

8.4　算力告警管理218

8.4.1　告警展示 218

8.4.2　告警配置 220

8.4.3　告警处理 221

8.4.4　告警统计 223

8.5　算力报表管理224

8.5.1　报表模板 226

8.5.2　报表权限 228

8.5.3　报表引擎 229

8.6　算力日志管理231

8.6.1　日志采集 231

8.6.2　日志搜索 238

8.6.3　服务调用链 240

8.6.4　应用拓扑 246

8.6.5　统计分析 247

第9章算力网络门户 252

9.1　算力商城253

9.1.1　算力资源 254

9.1.2　IT技术组件 256

9.2　算力一体化平台258

9.3　算力计量259

9.4　算力计费260

9.5　算力资源展示大盘261

9.6　一点开通263

第10章 算力网络PaaS实践 265

10.1　实践场景说明 265

10.2　实践分析 267

10.3　实践结论 270

第11章 算力网络下的PaaS发展蓝图 271

11.1　算力网络的发展给PaaS带来的机遇与挑战 271

11.1.1　算力网络的发展新机遇 271

11.1.2　算力网络面临的挑战 272

11.1.3　算力网络实现路径 273

11.1.4　算力网络对PaaS发展的要求 277

11.2　应用模型的发展展望 278

11.3　多集群管理的发展展望 280

11.3.1　分布式多集群管理 280

11.3.2　跨云的多集群管理 282

11.4　网络管理的发展展望 284

11.4.1　PaaS的VPC实现 284

11.4.2　基于SD-WAN的PaaS网络能力打通 286

11.5　应用扩容&迁移的发展展望 287

11.5.1　面向应用的高级HPA 287

11.5.2　跨地域跨集群跨云的数据共享 288

11.6　工作负载协同调度的发展展望 289

11.7　统一服务治理的发展展望 293