高效算力之困：算存运如何协同？_算力机和存储机

高效算力之困：算存运如何协同？ 通信产业网|2023-11-02 12:49:08作者：胡媛来源：通信产业网

【通信产业网讯】（记者 胡媛）当前，大模型等人工智能技术的发展，引发算力需求爆发式增长，算力布局不断加速。“十四五”规划和2035年远景目标纲要指出，建设高速泛在、天地一体、集成互联、安全高效的信息基础设施，增强数据感知、传输、存储和运算能力。

数字经济以数据资源为关键要素，数字基础设施是数字经济时代的“高速公路”，运力、算力、存力三者协同发展，数字基础设施才能发挥数据的要素价值，充分释放数字经济活力。当前，我国算力、存力、运力现状如何？如何打造“算、存、运”协同的高效算力？

“算、存、运”需高效协同

数据显示，算力、存力、运力如果做好高效协同，一个AI算力中心的效率可能会提升50%。目前，许多发达国家已经把算、存、运三者涉及的科学技术作为创新前沿，并投入重金发展。

近日，工信部等六部门联合印发《算力基础设施高质量发展行动计划》，提出到2025年，计算力方面，算力规模超过300EFLOPS，智能算力占比达到35%，东西部算力平衡协调发展。运载力方面，国家枢纽节点数据中心集群间基本实现不高于理论时延1.5倍的直连网络传输，重点应用场所光传送网（OTN）覆盖率达到80%，骨干网、城域网全面支持IPv6，SRv6等创新技术使用占比达到40%。存储力方面，存储总量超过1800EB，先进存储容量占比达到30%以上，重点行业核心数据、重要数据灾备覆盖率达到100%。

中国作为全球最大的算力市场之一，数据中心机架总规模超过760万架标准机架，算力总规模达197EFlops，位居全球第二，但存在利用率不高等问题，甚至通用算力利用率只有百分之十几，已存在算力与运力、存力发展不平衡的问题。

中国工程院院士倪光南指出，当前AI算力中心蓬勃兴起，但对算力基础设施理解有片面性。存力、算力、运力共同构成数字基础设施核心底座，对于AI智能计算中心，中国算力中心要重视存力、算力和运力均衡配置，不能偏废失调，才能取得最大的经济效益和社会效益。

算力就是计算能力，运力是网络运载能力，存力则是数据存储能力。怎样理解这三者之间的关系？我们不妨把数字经济想象为一台大型计算机，那么算力就是中央处理器，运力则是主板电路，存力就是内存。这样来看，要让这台大型计算机发挥出最大效能，仅有强大的中央处理器显然是不够的。

存储必须重构

高存力充分释放算力，实现GPU/NPU利用率提升30%。高存力通过全局元数据、算子下推、向量检索、缓存加速等数据加速引擎，可缩短数据预处理周期，提高训练集加载效率和推理准确度，减少训练中断，GPU/NPU利用率有效提升。

按照测算，我国将在2025年成为世界上数据量最大的国家，但公开数据显示，美国存算比为1.11TB/GFlops，而中国为0.42 TB/GFlops，存力显然跟不上数据量的增速。数据量的爆炸式增长和存储需求的持续升级，对企业的存储系统造成前所未有的巨大压力，关键业务、通用业务对存储能力的诉求不断提升。

新华三集团存储产品线总经理兼首席产品经理关天舒在接受《通信产业报》全媒体记者采访时表示，存储介质的演进，从应用的角度看，存储架构亟需一次颠覆传统的跨越式创新，随着高速网络、RDMA、NVMe等技术的发展，以及数据池化、湖仓一体化趋势的深入，文件、对象、大数据的多协议融合部署需求快速增长。在AIGC的催化下，存储行业正在迎来一场技术变革，基于LLM大模型的应用跟以往任何应用都不一样，它会对数据存储的容量、性能、可靠性、管理等带来颠覆性的影响。未来的存储必须重构，才能更好地适配AI时代用户对数据存储的新需求。

事实上，存力并不仅仅指容量，还包括安全可靠、绿色低碳等综合能力，只有这样才能让数据存得下、跑得快、用得好。算力只有与运力、存力均衡配置，才能提升使用效率，真正发挥出数据要素的价值。

运力要跟得上

算力需求越大，运力越要跟得上，高运力充分释放算力+存力，实现算力提升20%。高运力具备高网络数据吞吐能力，是算力和存力充分释放的关键。网络丢包、流量不均，则数据传输低效，增加计算和存储等待，算力性能显著降低。

以“东数西算”为例，旨在利用西部更丰富的算力资源，去支撑东部更多的算力需求。却有诸多困难，对应用实时性要求高的“热数据”，想要传到西部，所需的传输网络不仅要满足低时延、高可靠性、大带宽、广覆盖等要求，还得面临跨区域、跨层级连接的挑战，要么传输效率很低，要么传输成本高昂。以超算为例，目前运输存储超算数据的硬盘还是通过卡车、火车、飞机，算完了再把结果取回来，这些算力还都是孤岛。

业内专家认为，这就需要有一个新的技术解决方案——公用专网的技术，它不同于公网和专网，而是一种类似于能提供专网的公网，像专网一样安全、保证质量，又像公网一样经济、方便灵活。

在亚信科技首席技术官、高级副总裁、IEEE Fellow欧阳晔博士看来，首先，需要高通量的网络传输基础设施，结合400G、OXC的全光传输系统，在算力节点间构筑高效、灵活、超大带宽的全光运力底座。其次，面向重点业务提供确定性网络保障，减少数据重传带来的资源、算效损耗。最后，需要提升网络与业务的融合性，通过可编程网络技术，有控制、有选择地开放芯片的报文处理和转发逻辑，实现网络服务能力与业务需求的高度适配。

统筹发力

算力是集信息计算力、网络运载力、数据存储力于一体的新型生产力，主要通过算力基础设施向社会提供服务。面向经济社会发展和国家重大战略需求，要稳步提升算力综合供给能力，着力强化运力高效承载，不断完善存力灵活保障，持续增强算力赋能成效，全面推动算力绿色安全发展，为数字经济高质量发展注入新动能。

倪光南建议，中国算力中心要建设领先的运力设施，用更领先的网络构建千亿物联能力；打造坚实的算力设施，在通用计算、人工智能计算等多样性计算领域不断突破；构筑可靠的存力设施，让数据存得下、跑得快、用得好。

“目前来看，暂时无法给出一个确切的时间来预测算力规模达到300EFLOPS的时间，但是可以肯定的是，随着技术的不断进步和市场需求的增加，算力增长的加速度会逐步凸显。”中国联通研究院未来网络研究部总监曹畅表示，要实现300EFLOPS的算力规模，需要在技术、投资、市场等多个方面取得突破性的进展。需要研发更高效的算法和计算架构，需要采用更先进的芯片和硬件设备，需要优化网络连接和数据传输效率等。此外，还需要大量的投资来支持基础设施建设，技术的研发和应用。

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责任编辑：胡媛