科技云報道原創(chuàng)。
《十四五規(guī)劃和2035年遠景目標綱要》中提出要“協(xié)同發(fā)展云服務與邊緣計算服務”，一種滿足更廣連接、更低時延、更全局化需求的云計算新模式——分布式云應運而生。
近年來，隨著5G與IoT連網(wǎng)裝置的快速成長，加上邊緣數(shù)據(jù)源的急劇增加，以及Kubernetes逐漸成為微服務應用程序與容器協(xié)調(diào)的標準，2021年正在成為分布式云奠基的關鍵一年。
Gartner認為，分布式云是第一個納入云服務地理位置的云型態(tài)。如此一來，企業(yè)就能跨越多重云管理分散的組件，進而釋放出部署更多高度訂制化的IT服務潛能，并從邊緣地點的數(shù)據(jù)源中獲取額外價值。
作為云計算從單一數(shù)據(jù)中心部署向不同物理位置多數(shù)據(jù)中心部署、從中心化架構向分布式架構擴展的新模式，分布式云將云計算的能力從中心向邊緣延伸。
圍繞邊緣云與邊緣終端，分布式云在CDN、視頻渲染、游戲、工業(yè)制造、自動駕駛、農(nóng)業(yè)、智慧園區(qū)、交通管理、安防監(jiān)控等應用場景下，相關產(chǎn)業(yè)已初現(xiàn)端倪，蓄勢待發(fā)。
在這個過程中，云邊協(xié)同作為分布式云發(fā)展的重要核心，通過協(xié)同發(fā)展云服務與邊緣計算服務，搭建起了數(shù)字經(jīng)濟與5G時代下云計算行業(yè)進一步融合發(fā)展的橋梁。
云邊協(xié)同為何重要？
云邊協(xié)同是分布式云中非常重要的特性，那么為何云邊協(xié)同那么重要？
眾所周知，邊緣計算是將基礎設施資源進行分布式部署再統(tǒng)一管理的。資源較為集中的稱為“中心云”，資源量較少的部署點稱為“邊緣云”。
中心云構建在傳統(tǒng)的中心化云計算架構之上，部署在傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心之中，提供全方面的云計算服務。中心云的存在是為了管理多個邊緣云和為邊緣云提供充足的虛擬化資源。
由于中心云是由大量的服務器虛擬化組成的，可以提供持久化存儲和為需要大計算量的應用提供資源，如大數(shù)據(jù)應用Hadoop、Spark，人工智能應用Tenseflow等。中心云通過管理網(wǎng)絡來控制邊緣云，并提供安全的連接。
邊緣云與中心云相對應，是構筑在靠近事物和數(shù)據(jù)源頭的網(wǎng)絡邊緣處，提供可彈性擴展的云服務能力的云計算模式，并能夠支持與中心云協(xié)同。
不同于把大量的資源整合的中心云，邊緣云平臺更是一個分布式的平臺。由于邊緣節(jié)點部署在邊緣側，通常只有數(shù)臺服務器組成的虛擬化資源池，但是終端的各類設備是通過邊緣側接入邊緣平臺的，因此通常來說，邊緣側的資源短缺的壓力比較大。
在很多如醫(yī)療、工業(yè)、車聯(lián)網(wǎng)等場景中，許多終端、傳感器通過網(wǎng)絡接入到邊緣平臺中，給邊緣云提出了更高的要求。
事實上，在為用戶提供“更近的計算”這條前行之路上，會遇到很多技術挑戰(zhàn)。例如，在邊緣云平臺中，存在少數(shù)的中心云和多數(shù)的邊緣云，因此如何進行平臺的資源調(diào)度變得十分重要，云邊協(xié)同的功能開發(fā)就成為了主要的開發(fā)工作之一，其中包含：計算資源、安全策略、應用管理、業(yè)務管理等方面的協(xié)同。
資源協(xié)同：包括邊緣節(jié)點為增值網(wǎng)絡業(yè)務提供的計算、存儲、網(wǎng)絡、虛擬化等基礎設施資源的協(xié)同，以及邊緣節(jié)點設備自身的生命周期管理協(xié)同。計算資源協(xié)同指的是在邊緣云資源不足的情況下，可以調(diào)用中心云的資源進行補充，并滿足邊緣側應用對資源的需要，中心云可以提供的資源包括裸機、虛擬機和容器。網(wǎng)絡資源協(xié)同：指的是在邊緣側與中心云的連接網(wǎng)絡可能存在多條，在距離最近的網(wǎng)絡發(fā)生擁塞的時候，網(wǎng)絡控制器可以進行感知，并將流量引入到較為空閑的鏈路上，而控制器通常部署在中心云上，網(wǎng)絡探針則部署在云的邊緣。存儲資源協(xié)同指的是在邊緣云中存儲不足時，將一部分數(shù)據(jù)存到中心云中，在應用需要的時候通過網(wǎng)絡傳輸至客戶端，從而節(jié)省邊緣側的存儲資源。安全策略協(xié)同：邊緣節(jié)點提供了部分安全策略包括了接入端的防火墻、安全組等，而中心云則提供了更為完善的安全策略，包括流量清洗、流量分析等。在安全策略協(xié)同的過程中，中心云如發(fā)現(xiàn)某個邊緣云存在惡意流量，可以對其進行阻斷，防止惡意流量在整個邊緣云平臺中擴散。應用管理協(xié)同：邊緣節(jié)點提供網(wǎng)絡增值應用部署與運行環(huán)境；云端實現(xiàn)對邊緣節(jié)點增值網(wǎng)絡應用的生命周期管理，包括應用的推送、安裝、卸載、更新、監(jiān)控及日志等。中心節(jié)點可以對已經(jīng)存在的應用鏡像在不同的邊緣云上進行孵化啟動，完成對應用的高可用保障和熱遷移。業(yè)務管理協(xié)同：邊緣節(jié)點提供增值網(wǎng)絡業(yè)務應用實例；云端提供增值網(wǎng)絡業(yè)務的統(tǒng)一業(yè)務編排能力，按需為客戶提供相關網(wǎng)絡增值業(yè)務。由于邊緣側的資源緊張，中心云可以對某些應用進行高優(yōu)先級的處理，從而對業(yè)務進行不同優(yōu)先級的分類和處理。不同地域的邊緣協(xié)同：在某些應用如車聯(lián)網(wǎng)的場景中，車輛在不斷行駛的過程中，應用需要在不同的地域進行同時部署或者某些應用的熱遷移，中心云需要根據(jù)應用的不同時段的地域要求，將應用事先進行部署，并下發(fā)策略實現(xiàn)應用的平滑遷移。云邊如何協(xié)同？
云計算與邊緣計算需要通過緊密協(xié)同，才能更好地滿足各種需求場景的匹配，從而最大化體現(xiàn)云計算與邊緣計算的應用價值。 在具體的應用場景中，云邊是如何實現(xiàn)協(xié)同的呢？
以物聯(lián)網(wǎng)場景為例，由于物聯(lián)網(wǎng)設備產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)上傳到云端進行處理，會對云端造成巨大的壓力。為了分擔中心云節(jié)點的壓力，邊緣計算節(jié)點可以負責自己范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)計算和存儲工作。
同時，大多數(shù)的數(shù)據(jù)并不是一次性數(shù)據(jù)，那些經(jīng)過處理的數(shù)據(jù)仍需要從邊緣節(jié)點匯聚集中到中心云，云計算做大數(shù)據(jù)分析挖掘、數(shù)據(jù)共享，并進行算法模型的訓練和升級。升級后的算法推送到前端，使前端設備更新和升級，完成自主學習閉環(huán)。
此外，這些數(shù)據(jù)也有備份的需要，當邊緣計算過程中出現(xiàn)意外情況，存儲在云端的數(shù)據(jù)也不會丟失。
如果從邊緣計算的特點出發(fā)，實時或更快速的數(shù)據(jù)處理和分析、節(jié)省網(wǎng)絡流量、可離線運行并支持斷點續(xù)傳、本地數(shù)據(jù)更高安全保護等，在云邊協(xié)同的各個場景中也有著充分的體現(xiàn)。
事實上，不僅是物聯(lián)網(wǎng)場景，在云計算開源產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟發(fā)布的白皮書中，深入分析了云計算與邊緣計算協(xié)同的九大應用場景及其價值：
場景1：CDN結合邊緣計算向下一代內(nèi)容分發(fā)平臺升級
CDN結合邊緣計算，將vCDN（virtual Content Delivery Network，虛擬內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡）下沉到運營商的邊緣數(shù)據(jù)中心，從而降低響應時延，可提升QoS指標，同時提高用戶體驗，降低眩暈感和延遲卡頓。
場景2：新時代的萬億云游戲市場
“快速切換，點開即玩”。新時代的云游戲利用云邊協(xié)同快速擴張，游戲研發(fā)、硬件設備商、通信設備商、游戲平臺將基于自身現(xiàn)有優(yōu)勢從不同角度切入，實現(xiàn)萬億云游戲市場的突破。
場景3：云邊協(xié)同是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的重要支柱
在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)場景中，邊緣設備只能處理局部數(shù)據(jù)，無法形成全局認知，在實際應用中仍然需要借助云計算平臺來實現(xiàn)信息的融合。因此，云邊協(xié)同正逐漸成為支撐工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的重要支柱。
場景4：傳統(tǒng)能源產(chǎn)業(yè)的智慧升級
能源產(chǎn)業(yè)在傳統(tǒng)模式下，需要大量的人力定期對數(shù)據(jù)進行收集和處理，一來人工成本非常高，二來數(shù)據(jù)分析效率低、時延大。因此，云邊協(xié)同正為傳統(tǒng)能源產(chǎn)業(yè)的智慧升級提供道路。
場景5：加速數(shù)字中國在農(nóng)業(yè)領域落地
云邊協(xié)同將推動農(nóng)業(yè)供給端的變革，農(nóng)業(yè)由經(jīng)驗主導向數(shù)據(jù)主導轉變，通過智能化手段，可以將人的經(jīng)驗傳遞給機器，通過數(shù)據(jù)挖掘，可以發(fā)現(xiàn)新的生產(chǎn)規(guī)律和農(nóng)業(yè)商品優(yōu)化的新空間。
場景6：家庭智能化信息服務成為可能
云邊協(xié)同使電器控制、安全保護、視頻監(jiān)控、定時控制、環(huán)境檢測、場景控制、可視對講等家庭智能化功能得以實現(xiàn)，同時使政務、醫(yī)療、教育等產(chǎn)業(yè)進一步豐富家庭智能化信息服務成為可能。
場景7：智慧交通借助云邊協(xié)同向車路協(xié)同方向發(fā)展
車路協(xié)同是智慧交通的重要發(fā)展方向之一，能力構建涉及車內(nèi)邊緣計算、道路邊緣計算、車路協(xié)同云等方面，云邊協(xié)同可以從多方面提供車車、車路動態(tài)實時信息交互，并開展車輛主動安全控制和道路協(xié)同管理。
場景8：云邊協(xié)同引領安防智能化技術潮流
現(xiàn)代安防監(jiān)控可以和人工智能相結合，面向智能安防、視頻監(jiān)控、人臉識別等業(yè)務場景，以低時延、大帶寬、快速響應等特性實現(xiàn)本地分析、快速處理、實時響應。
場景9：云邊協(xié)同重新定義醫(yī)療保健
醫(yī)療保健是藥師直接且負責任地提供的與藥物治療相關的服務，其目的是達到改善病人生命質(zhì)量的確切效果，云邊協(xié)同則從實時本地數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)斷點續(xù)傳、數(shù)據(jù)安全傳輸?shù)确矫孀屷t(yī)生我患者提供更快、更高的護理。
結語
可以看到，云邊協(xié)同前景是美好的，但路也要一步步走。
一方面，邊緣計算技術理論尚不成熟，與云計算協(xié)同應用處于初級階段，即使在虛擬現(xiàn)實、無人駕駛、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等業(yè)界普遍看好的邊緣計算應用場景中，目前成熟的行業(yè)實踐仍然較少。
另一方面，隨著5G商用，網(wǎng)絡帶寬、傳輸速率將得到大幅提升，能夠更好滿足海量數(shù)據(jù)傳輸及實時性要求，目前預想的一些邊緣計算場景或許使用5G網(wǎng)絡便可滿足需求，而不需另外部署邊緣節(jié)點。
因此，5G加持下，“真實”的邊緣計算落地應用，需要結合行業(yè)場景進行探索挖掘，綜合考慮時延、可靠性、隱私保護等業(yè)務要求和電力、算力、網(wǎng)絡傳輸?shù)瘸杀荆瑢ο鲁恋竭吘墏鹊乃懔?、業(yè)務系統(tǒng)進行充分的可行性分析，做好邊緣側與云端分工協(xié)同的架構和功能設計，并在應用中循序漸進、不斷改進，以實現(xiàn)效益最大化。
來源：科技云報道
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