科技云報(bào)道原創(chuàng)。
《十四五規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》中提出要“協(xié)同發(fā)展云服務(wù)與邊緣計(jì)算服務(wù)”，一種滿足更廣連接、更低時延、更全局化需求的云計(jì)算新模式——分布式云應(yīng)運(yùn)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(wù)應(yīng)用程序與容器協(xié)調(diào)的標(biāo)準(zhǔn)，2021年正在成為分布式云奠基的關(guān)鍵一年。
Gartner認(rèn)為，分布式云是第一個納入云服務(wù)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(jìn)而釋放出部署更多高度訂制化的IT服務(wù)潛能，并從邊緣地點(diǎn)的數(shù)據(jù)源中獲取額外價(jià)值。
作為云計(jì)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(gòu)向分布式架構(gòu)擴(kuò)展的新模式，分布式云將云計(jì)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(yīng)用場景下，相關(guān)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(wù)與邊緣計(jì)算服務(wù)，搭建起了數(shù)字經(jīng)濟(jì)與5G時代下云計(jì)算行業(yè)進(jìn)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(jì)算是將基礎(chǔ)設(shè)施資源進(jìn)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(diǎn)稱為“邊緣云”。
中心云構(gòu)建在傳統(tǒng)的中心化云計(jì)算架構(gòu)之上，部署在傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心之中，提供全方面的云計(jì)算服務(wù)。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(wù)器虛擬化組成的，可以提供持久化存儲和為需要大計(jì)算量的應(yīng)用提供資源，如大數(shù)據(jù)應(yīng)用Hadoop、Spark，人工智能應(yīng)用Tenseflow等。中心云通過管理網(wǎng)絡(luò)來控制邊緣云，并提供安全的連接。
邊緣云與中心云相對應(yīng)，是構(gòu)筑在靠近事物和數(shù)據(jù)源頭的網(wǎng)絡(luò)邊緣處，提供可彈性擴(kuò)展的云服務(wù)能力的云計(jì)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(diǎn)部署在邊緣側(cè)，通常只有數(shù)臺服務(wù)器組成的虛擬化資源池，但是終端的各類設(shè)備是通過邊緣側(cè)接入邊緣平臺的，因此通常來說，邊緣側(cè)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(luò)接入到邊緣平臺中，給邊緣云提出了更高的要求。
事實(shí)上，在為用戶提供“更近的計(jì)算”這條前行之路上，會遇到很多技術(shù)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(jìn)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(jì)算資源、安全策略、應(yīng)用管理、業(yè)務(wù)管理等方面的協(xié)同。
資源協(xié)同：包括邊緣節(jié)點(diǎn)為增值網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)提供的計(jì)算、存儲、網(wǎng)絡(luò)、虛擬化等基礎(chǔ)設(shè)施資源的協(xié)同，以及邊緣節(jié)點(diǎn)設(shè)備自身的生命周期管理協(xié)同。計(jì)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(jìn)行補(bǔ)充，并滿足邊緣側(cè)應(yīng)用對資源的需要，中心云可以提供的資源包括裸機(jī)、虛擬機(jī)和容器。網(wǎng)絡(luò)資源協(xié)同：指的是在邊緣側(cè)與中心云的連接網(wǎng)絡(luò)可能存在多條，在距離最近的網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁塞的時候，網(wǎng)絡(luò)控制器可以進(jìn)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(luò)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?jǐn)?shù)據(jù)存到中心云中，在應(yīng)用需要的時候通過網(wǎng)絡(luò)傳輸至客戶端，從而節(jié)省邊緣側(cè)的存儲資源。安全策略協(xié)同：邊緣節(jié)點(diǎn)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(jìn)行阻斷，防止惡意流量在整個邊緣云平臺中擴(kuò)散。應(yīng)用管理協(xié)同：邊緣節(jié)點(diǎn)提供網(wǎng)絡(luò)增值應(yīng)用部署與運(yùn)行環(huán)境；云端實(shí)現(xiàn)對邊緣節(jié)點(diǎn)增值網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的生命周期管理，包括應(yīng)用的推送、安裝、卸載、更新、監(jiān)控及日志等。中心節(jié)點(diǎn)可以對已經(jīng)存在的應(yīng)用鏡像在不同的邊緣云上進(jìn)行孵化啟動，完成對應(yīng)用的高可用保障和熱遷移。業(yè)務(wù)管理協(xié)同：邊緣節(jié)點(diǎn)提供增值網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)應(yīng)用實(shí)例；云端提供增值網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的統(tǒng)一業(yè)務(wù)編排能力，按需為客戶提供相關(guān)網(wǎng)絡(luò)增值業(yè)務(wù)。由于邊緣側(cè)的資源緊張，中心云可以對某些應(yīng)用進(jìn)行高優(yōu)先級的處理，從而對業(yè)務(wù)進(jìn)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(yīng)用如車聯(lián)網(wǎng)的場景中，車輛在不斷行駛的過程中，應(yīng)用需要在不同的地域進(jìn)行同時部署或者某些應(yīng)用的熱遷移，中心云需要根據(jù)應(yīng)用的不同時段的地域要求，將應(yīng)用事先進(jìn)行部署，并下發(fā)策略實(shí)現(xiàn)應(yīng)用的平滑遷移。云邊如何協(xié)同？
云計(jì)算與邊緣計(jì)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(jì)算與邊緣計(jì)算的應(yīng)用價(jià)值。 在具體的應(yīng)用場景中，云邊是如何實(shí)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(shè)備產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)上傳到云端進(jìn)行處理，會對云端造成巨大的壓力。為了分擔(dān)中心云節(jié)點(diǎn)的壓力，邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)可以負(fù)責(zé)自己范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)計(jì)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(diǎn)匯聚集中到中心云，云計(jì)算做大數(shù)據(jù)分析挖掘、數(shù)據(jù)共享，并進(jìn)行算法模型的訓(xùn)練和升級。升級后的算法推送到前端，使前端設(shè)備更新和升級，完成自主學(xué)習(xí)閉環(huán)。
此外，這些數(shù)據(jù)也有備份的需要，當(dāng)邊緣計(jì)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(jì)算的特點(diǎn)出發(fā)，實(shí)時或更快速的數(shù)據(jù)處理和分析、節(jié)省網(wǎng)絡(luò)流量、可離線運(yùn)行并支持?jǐn)帱c(diǎn)續(xù)傳、本地?cái)?shù)據(jù)更高安全保護(hù)等，在云邊協(xié)同的各個場景中也有著充分的體現(xiàn)。
事實(shí)上，不僅是物聯(lián)網(wǎng)場景，在云計(jì)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(jì)算與邊緣計(jì)算協(xié)同的九大應(yīng)用場景及其價(jià)值：
場景1：CDN結(jié)合邊緣計(jì)算向下一代內(nèi)容分發(fā)平臺升級
CDN結(jié)合邊緣計(jì)算，將vCDN（virtual Content Delivery Network，虛擬內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)）下沉到運(yùn)營商的邊緣數(shù)據(jù)中心，從而降低響應(yīng)時延，可提升QoS指標(biāo)，同時提高用戶體驗(yàn)，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(diǎn)開即玩”。新時代的云游戲利用云邊協(xié)同快速擴(kuò)張，游戲研發(fā)、硬件設(shè)備商、通信設(shè)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(shí)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(shè)備只能處理局部數(shù)據(jù)，無法形成全局認(rèn)知，在實(shí)際應(yīng)用中仍然需要借助云計(jì)算平臺來實(shí)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(jìn)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(lǐng)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(yàn)主導(dǎo)向數(shù)據(jù)主導(dǎo)轉(zhuǎn)變，通過智能化手段，可以將人的經(jīng)驗(yàn)傳遞給機(jī)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(wù)成為可能
云邊協(xié)同使電器控制、安全保護(hù)、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(shí)現(xiàn)，同時使政務(wù)、醫(yī)療、教育等產(chǎn)業(yè)進(jìn)一步豐富家庭智能化信息服務(wù)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(gòu)建涉及車內(nèi)邊緣計(jì)算、道路邊緣計(jì)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(shí)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(lǐng)安防智能化技術(shù)潮流
現(xiàn)代安防監(jiān)控可以和人工智能相結(jié)合，面向智能安防、視頻監(jiān)控、人臉識別等業(yè)務(wù)場景，以低時延、大帶寬、快速響應(yīng)等特性實(shí)現(xiàn)本地分析、快速處理、實(shí)時響應(yīng)。
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(fù)責(zé)任地提供的與藥物治療相關(guān)的服務(wù)，其目的是達(dá)到改善病人生命質(zhì)量的確切效果，云邊協(xié)同則從實(shí)時本地?cái)?shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)斷點(diǎn)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(hù)理。
結(jié)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(jì)算技術(shù)理論尚不成熟，與云計(jì)算協(xié)同應(yīng)用處于初級階段，即使在虛擬現(xiàn)實(shí)、無人駕駛、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等業(yè)界普遍看好的邊緣計(jì)算應(yīng)用場景中，目前成熟的行業(yè)實(shí)踐仍然較少。
另一方面，隨著5G商用，網(wǎng)絡(luò)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(shí)時性要求，目前預(yù)想的一些邊緣計(jì)算場景或許使用5G網(wǎng)絡(luò)便可滿足需求，而不需另外部署邊緣節(jié)點(diǎn)。
因此，5G加持下，“真實(shí)”的邊緣計(jì)算落地應(yīng)用，需要結(jié)合行業(yè)場景進(jìn)行探索挖掘，綜合考慮時延、可靠性、隱私保護(hù)等業(yè)務(wù)要求和電力、算力、網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)瘸杀?，對下沉到邊緣?cè)的算力、業(yè)務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行充分的可行性分析，做好邊緣側(cè)與云端分工協(xié)同的架構(gòu)和功能設(shè)計(jì)，并在應(yīng)用中循序漸進(jìn)、不斷改進(jìn)，以實(shí)現(xiàn)效益最大化。
來源：科技云報(bào)道
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