简介：云原生和边缘计算是近两年都十分火的技术话题了，在第十届云计算规范和利用大会上，阿里云高级技术专家熊鹰分享了《基于交融、协同零碎的边缘云原生架构演进和实际》，心愿通过介绍当初阿里云在边缘计算和边缘云原生这些技术畛域的零碎架构演进，让大家理解到业务在云原生和边缘计算联合场景着落地的一些思考。

云原生和边缘计算是近两年都十分火的技术话题了，在第十届云计算规范和利用大会上，阿里云高级技术专家熊鹰分享了《基于交融、协同零碎的边缘云原生架构演进和实际》，心愿通过介绍当初阿里云在边缘计算和边缘云原生这些技术畛域的零碎架构演进，让大家理解到业务在云原生和边缘计算联合场景着落地的一些思考。

概述

近几年边缘计算倒退十分迅猛，大家能够在各种规范和材料中看到各家对它的定义，这里对其中的几个根底概念做一个总结性的表述

【缘起】
边缘计算概念的缘起，能够追溯到比拟长远的期间，然而真正热度衰亡，次要还是因为 5G 的倒退；4G 的倒退使得挪动互联网大暴发，因而在 5G 时代边缘计算被赋予了很大的冀望，心愿成为新的产业赛道；另一方面，5G 规范 3GPP 里定义的的三大场景大带宽、低延时、广连贯，从各个方面都会强化边缘计算的利用场景，而由此带来的电信的基础设施的革新，使计算能够进一步下沉，从互联网到核心网、进一步下沉到接入网，计算正在一步步变得离用户越来越近。

【定义】
对于边缘计算的定义，身处不同的畛域和角度，运营商、云服务厂商、硬件厂商，各家对于边缘计算的定义是不一样的。在阿里云的边缘云规范里，定义边缘云为：在凑近终端（人和物）的网络节点，提供分布式、可定义、可调度、规范凋谢且平安的计算平台及服务。指标是要拓展云的边界，让计算与连贯离物更近，让它作为万物互联的基石。

【特色】
与核心云来比照，边缘的节点是扩散的多级的，节点多而体量小，不止是区域级省级，还会下沉到地市级园区级，在 5G 场景里，更要下沉到接入网，云与边、边与边之间的网络可能都是互联网通道。

【挑战】
海量的、分布式的、异构的边缘节点资源个性，会给业务带来微小的挑战：多个网络入口，代表着对立的流量监控和弹性伸缩策略是不可用；节点多而体量小，代表着繁多集群的弹性弱，而全局的弹性强；海量节点的纳管和互联网的网络环境，对于高可用、灾备、迁徙等等都是大的冲击。

总体来说，因为新基建的提出和布局，5G、物联网、工业互联网失去了宽泛的关注。5G 的商业化和产业化过程的减速，使底层基础架构更加的成熟，在往年曾经催生出了一大批新行业入场，云利用、云游戏、互动娱乐、工业互联网 2.0 等等，同时也在推动着整体技术架构在迅速地变动和演进。

基础设施演进

首先来介绍边缘基础设施的演进状况，阿里云依据业务状态，定义了三个阶段：

第一个阶段为边缘云就绪，在这个阶段，用户只是把运行在物理机下面的利用，迁徙到虚拟化环境中，这个过程是以降低成本为次要驱动力的，用户不再自建节点，将底层物理设施的运维转交给边缘云解决，而利用的开发和运维形式并没有十分不同。

第二个阶段为边缘云原生，用户心愿能再进一步升高整体领有老本，晋升零碎能力和研发效力，利用标准化、自动化的形式来治理资源、交付利用、运维零碎，用户基于 K8S 进行深度开发和定制，将边缘资源进行一个整合，适配边缘的个性，在之上开发搭建本人的 PaaS 平台，以提供给外部的业务应用。

大家对前两个阶段应该很相熟了，跟核心云的演进过程很相似；

第三个阶段为边缘交融云原生，应该算是一个比拟新的概念，这是阿里云在实际过程当中，联合对用户业务的思考，摸索进去定义的一个阶段。

开展来讲：边缘的个性是分布式、资源小而多、网络条件简单，这样用户须要随时关注基础设施的稳定性，并进行业务和数据的切换和迁徙；另外，弹性不强，那么用户的业务也很难做到按需应用；另外，边缘各种能力在技术架构上的整合，也须要用户更深刻到 K8S 之中，具备定制开发能力。总结来说，就是用户须要感知底层资源、基础设施，甚至库存、水位、布局等等状况，并且业务要下沉到边缘的技术挑战和难度都很大。在边缘交融云原生里，带给用户的是，在边缘也并不需要去关怀底层基础架构设施，就能享受到弹性、高可用、按需应用的能力。边缘交融云原生应该将异构资源、多集群、库存水位的边缘个性屏蔽；将资源调度、弹性伸缩、多级协同等方面的能力进行积淀和买通；利用云原生的良好的扩展性，将资源、能力进行形象交融；同时还须要针对通用业务场景和新兴业务场景，提供统一标准的接口封装；将这些能力开释给用户。

零碎架构演进

在技术架构演进实际当中，同样依照方才的思路进行分层设计：
基础设施层：具备异构资源纳管、多级网络架构、交融存储状态等能力，解决底层资源交融纳管、交融生产、形象屏蔽的问题；
云边协同层：具备计算、存储、网络流动的能力，具备云边、边边、多云的协同能力，解决各种能力和零碎协同买通的问题；
平台引擎层：具备边缘云原生形象集成能力，解决将资源、组件和利用、调度、编排等能力集成交融的问题；
业务场景层：具备对立接口、业务积淀、场景深入的能力，解决开发者生态闭环的问题。

能够预料到，随着 5G 技术和基础设施的继续演进和欠缺，以及创新型业务的倒退，零碎架构还会随之进行演进和更迭。

纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。接下来，熊鹰通过介绍阿里云在理论业务实际过程中的案例，来一一解读各层的能力和设计。

利用案例——无状态利用

该场景次要针对的是工作类的业务 (例如压测、拨测、离线转码工作)、或者对等网络系统(P2P 传输网络) 等，这类业务，对弹性伸缩能力有较高要求、对老本有强烈的敏感度，然而对地位、高可用性等要求不高。因为边缘单节点弹性能力弱，然而全局资源弹性强的特点，这种场景算是考验边缘计算基础设施能力的典型利用场景。在架构上，它是须要有一个对全局资源的一个对立库存、交融调度、协同编排的能力：在计算状态上，要反对虚机、容器、平安容器等多种交融计算的状态来满足不同场景的业务诉求；在资源库存方面，要有一个交融的资源池；在调度和编排方面，也是有一个协同对立的调度能力；这样就能很好的提供在事件触发、流量突发场景下的弹性伸缩和按需应用的能力，也能让用户的应用老本大幅度降低。

利用案例——有状态利用

这个场景，业务除了将计算和弹性托管以外，还将域名和调度托管了。另外，因为业务的复杂性，架构上也日趋简单。首先，在单集群内，零碎须要拆分为多个独立工作的微服务；第二，多个微服务本身和之间，都有互相编排依赖的关系；第三，在云与边 (管控与业务)、边与边(集群与集群) 之间会有协同通信的需要；最初，再加上域名和流量调度、SLB、数据库、中间件等通用能力和组件集成需要；从这个角度来看，在边缘的利用场景曾经不比在核心云里的利用复杂度低了，同时还要加上边缘的分布式、多集群、广调度的个性；分布式云计算是对这个场景比拟贴切的形容。

在架构上都须要如何来解决业务的需要？最底层基础架构设施层，产品能力上，引入分布式 SLB、分布式 DB 等；网络能力上，退出了可编程可配置的云边、边边覆盖网络能力；在协同层上，云边协同、边边协同、流量和资源的动态平衡协同也是外围的能力；在引擎层上，须要有深度开发适配边缘的云原生能力，像解决海量节点纳管引入的 K8S 多集群治理联邦能力、解决业务多租户隔离的 Virutal Cluster 能力、解决微服务架构中服务发现和协同通信的 Service Mesh 组件、适配边缘虚构网络、虚拟存储的 CNI、CSI 组件等等。

熊鹰：” 分布式云计算概念目前还没有太多的规范和标准，一个简单利用要做成分布式，从核心下沉到边缘，还须要做很多零碎架构革新适配的工作。这也是阿里云致力的方向，心愿积淀出更多的平台能力进去，造成一个个开发生态的闭环，让分布式云计算，也能轻松落地边缘。”

利用案例——终端上云

这个业务场景在往年十分炽热，典型是云游戏和云利用这两个畛域。业务将运行在终端上的零碎或者利用，托管到云端，以升高终端老本，也能够升高高质量业务的可准入门槛。在边缘交融云原生里，这里会有一个根本性的概念转变：从资源托管、利用托管到设施托管、地位无感托管。在基础设施层和引擎层，针对各类异构资源将资源做初步的封装，形象出一层对立的规范的虚拟化的资源，提供平安和隔离的能力；在业务层上，再进行一层封装，将资源属性屏蔽掉，不再提供资源的概念，取而代之的是设施的概念；同时，在协同层上退出了协同计算、协同存储、协同网络的能力，让虚构设施可能流动起来。在业务上，不再能看到传统意义上利用和资源的概念，只能看到一个一个虚构设施的管控能力，例如设施数据、设施利用、设施调度等等。

这里强调一下数字孪生的概念，熊鹰示意：在万物互联时代，每一个物理终端的背地，最终都有一个影子终端在边缘云上，或者是数据的载体，或者是零碎的延长。

利用案例——超清视频

这个场景还处在技术摸索的阶段，是真正下沉到 5G MEC 节点的一个场景，心愿可能打造一个可复制的 5G 畛域的通用技术架构模型。这个场景里最要害是要能买通协同层和运营商 MEC 零碎的资源协同、流量调度、网络分流协同的能力。5G/MEC 时代算力的继续下沉，到接入网，到 MEC 节点，通用协定如 DNS 协定会无奈满足精准的调度需要；一方面调度将会须要依据终端的准确地区信息来决策，另一方面也要依据业务的需要场景来进行决策；例如，对于定位、AR/VR 等极高实时性的业务，会放在接入机房来满足实时性的要求；视频剖析等高传输带宽节俭业务和云游戏较高实时性业务，会放在汇聚机房，兼顾性能和实时性的需要；而重计算 / 大存储的业务放在重汇聚机房或外围机房；多级计算、多级网络的设计能让整个零碎的能力更加弱小和丰盛。

边缘交融云原生心愿在兼顾业务时延、计算能力等需要的根底上，能分场景灵便的抉择业务的部署地位，来满足各类业务的需要。当然，这些能力应该是封装形象提供给下层，用户和业务是不应该感知到底层基础架构设施的复杂性的。

总结

5G 时代，终端上云、VR/AR、边缘 AI、工业互联网、智慧农业的利用场景将逐步暴发起来；在一些专有畛域内，曾经有重量级的利用场景落地；然而在通用互联网技术畛域，真正的 5G 的 Killer 利用还没有呈现，或者说真正的联合 5G 技术还有基础设施的技术架构还待演进。熊鹰非常期待边缘计算平台可能通过共建、单干的形式，将多级网络里的资源交融调度起来，将云边端实在买通协同，基于云原生技术，为行业提供凋谢的、规范的云边协同、云网一体化能力，让更多的利用能轻松的下沉到边缘，实现万物互联的时代。

作者：樰篱
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