手機(jī)、攝像頭、路由器、自動(dòng)駕駛汽車、工業(yè)機(jī)器人等各種智能設(shè)備，影響著我們的衣食住行，也帶來了物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)量的指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。
Gartner認(rèn)為，到2025年，在傳統(tǒng)集中式數(shù)據(jù)中心或云外部創(chuàng)建和處理企業(yè)生成的數(shù)據(jù)量，將從今天的10%猛增到75%。
此外，5G網(wǎng)絡(luò)的來臨，以及在邊緣執(zhí)行人工智能任務(wù)的需求日益增長(zhǎng)，共同推動(dòng)了業(yè)界對(duì)邊緣計(jì)算的研究。Gartner直接把邊緣計(jì)算列為下一個(gè)十年的關(guān)鍵技術(shù)方向。
事實(shí)上，邊緣計(jì)算是云計(jì)算的一種變體，用于計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)架構(gòu)服務(wù)在物理上更靠近生成數(shù)據(jù)的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。
與集中式的云計(jì)算方式相比，邊緣計(jì)算可以為用戶提供低延遲、高性能的服務(wù)，保證數(shù)據(jù)的本地化和安全，解決本地?cái)?shù)據(jù)人工智能等問題。
由于云計(jì)算的普及，業(yè)內(nèi)已經(jīng)積累了足夠的管理云上資源的經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)在下一步的挑戰(zhàn)就是如何構(gòu)建一個(gè)邊緣云平臺(tái)，把對(duì)云上資源的管理方法延伸到邊緣，讓企業(yè)能夠無(wú)縫地管理邊緣的資源和設(shè)備。
邊緣計(jì)算的挑戰(zhàn)
盡管邊緣計(jì)算有諸多優(yōu)勢(shì)，但物聯(lián)網(wǎng)世界的異構(gòu)性、工業(yè)系統(tǒng)資產(chǎn)長(zhǎng)生命周期等特點(diǎn)，給邊緣設(shè)備的管理帶來了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。
由于邊緣云平臺(tái)需要接入大量的IoT設(shè)備，并實(shí)現(xiàn)對(duì)這些設(shè)備的管理，而這些設(shè)備的數(shù)目可能是非常巨大的，因此在邊緣側(cè)需要部署大量的應(yīng)用來管理海量的IoT設(shè)備。在邊緣側(cè)資源受限的情況下，如何實(shí)現(xiàn)輕量靈活的邊緣云則顯得尤為重要。
另外，由于在邊緣側(cè)建設(shè)的費(fèi)用受限，因此使用物理的高可用手段會(huì)導(dǎo)致建設(shè)費(fèi)用的急劇上升，如何以高性價(jià)比滿足邊緣云對(duì)高可用的要求，也成為亟待解決的問題。
正是基于現(xiàn)實(shí)中的種種挑戰(zhàn)，具備天然輕量化和可移植性的容器技術(shù)，引起了業(yè)界的注意。
一方面，容器有輕量級(jí)、安全性、秒級(jí)啟動(dòng)等優(yōu)秀特性，非常適合邊緣計(jì)算的場(chǎng)景；
另一方面，鑒于Kubernetes已經(jīng)成為云原生編排的事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)，攜手K8S進(jìn)入邊緣將很有可能結(jié)束邊緣計(jì)算當(dāng)前混沌的狀態(tài)，并定義云端和邊緣統(tǒng)一的應(yīng)用部署和管理的標(biāo)準(zhǔn)。
因此，一個(gè)大膽的想法產(chǎn)生了：能否讓Kubernetes把云原生這種魔力帶到邊緣計(jì)算的場(chǎng)景？
隨著越來越多的廠商在開發(fā)邊緣容器技術(shù)，一些企業(yè)也嘗試將這一技術(shù)應(yīng)用到實(shí)際業(yè)務(wù)中。
據(jù)外媒報(bào)道，作為僅次于麥當(dāng)勞和星巴克的美國(guó)第三大快餐連鎖店Chick-fil-A，不僅以其令人上癮的雞肉三明治和華夫餅干聞名，該公司還處于采用強(qiáng)大技術(shù)組合的最前沿：邊緣計(jì)算和Kubernetes。
Chick-fil-A將在其所有2000家餐廳的6000臺(tái)設(shè)備邊緣上運(yùn)行Kubernetes，這是該企業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IoT）策略的一部分，旨在收集和分析更多數(shù)據(jù)以改進(jìn)客戶服務(wù)和運(yùn)營(yíng)效率，比如能夠預(yù)測(cè)一天中每分鐘應(yīng)該煮多少華夫餅干。
2019年，頗具顛覆性的游戲初創(chuàng)公司Edgegap發(fā)布了一款游戲平臺(tái)，該平臺(tái)利用實(shí)時(shí)遙測(cè)技術(shù)和邊緣容器將延遲降低了58%。其解決方案是，利用在邊緣計(jì)算環(huán)境中部署眾多位置來動(dòng)態(tài)定位多人游戲的實(shí)例，減少延遲，并提高整體玩家體驗(yàn)。
這些案例說明了Kubernetes已迅速成為邊緣計(jì)算的關(guān)鍵要素——一種可靠且有效的實(shí)時(shí)計(jì)算平臺(tái)，可以幫助解決零售、游戲、電信、媒體、物流、農(nóng)業(yè)等多個(gè)市場(chǎng)領(lǐng)域的獨(dú)特挑戰(zhàn)。
邊緣容器的優(yōu)勢(shì)
值得注意的是，Kubernetes原本是針對(duì)集中式資源管理場(chǎng)景設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)單地應(yīng)用到邊緣計(jì)算場(chǎng)景會(huì)遇到諸多不適應(yīng)，導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定甚至在某些場(chǎng)景下運(yùn)行不起來。
因此，邊緣容器的誕生，就是通過解決Kubernetes所有不適應(yīng)邊緣計(jì)算場(chǎng)景的點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)使用集中式的Kubernetes來管理分散的邊緣設(shè)備。
與傳統(tǒng)云容器相比，邊緣容器采用了相同的容器工具，其主要區(qū)別是位置：云容器在各大數(shù)據(jù)中心里運(yùn)行，而邊緣容器位于網(wǎng)絡(luò)的邊緣，離最終用戶更近。因此，邊緣容器具備諸多優(yōu)勢(shì)：
低延遲：邊緣容器距離最終用戶僅幾步之遙，因此可以提供極低的延遲。
全局負(fù)載平衡：流量可以通過一個(gè)Anycast IP全局地分布到最近的容器。
可伸縮性：邊緣網(wǎng)絡(luò)比集中式云擁有更多的pop（因特網(wǎng)接入點(diǎn)(point of presence)）。因此，邊緣容器可以同時(shí)部署到多個(gè)地點(diǎn)，讓企業(yè)有機(jī)會(huì)更好地滿足區(qū)域需求。針對(duì)一些短暫接入的設(shè)備和流量，邊緣容器可以更快速方便地在短時(shí)間內(nèi)開啟或關(guān)閉大量的容器應(yīng)用，來滿足邊緣側(cè)的實(shí)時(shí)流量。
成熟度：容器技術(shù)被認(rèn)為已經(jīng)成熟并且經(jīng)過了實(shí)戰(zhàn)測(cè)試。此外，不需要重新培訓(xùn)，測(cè)試邊緣容器的開發(fā)人員就可以使用他們熟悉的容器工具。
帶寬減少：集中式應(yīng)用程序可能會(huì)有較高的網(wǎng)絡(luò)費(fèi)用，因?yàn)樗辛髁慷技性谠乒?yīng)商的數(shù)據(jù)中心。邊緣容器靠近用戶，可以提供預(yù)處理和緩存。
對(duì)于用戶而言，邊緣容器具備很大的業(yè)務(wù)價(jià)值：
通過融合計(jì)算平臺(tái)，來實(shí)現(xiàn)底層資源的統(tǒng)一管控、調(diào)度、運(yùn)維，這樣用戶無(wú)需關(guān)心底層資源及基礎(chǔ)設(shè)施。
通過一系列邊緣網(wǎng)關(guān)，來實(shí)現(xiàn)云邊、邊邊協(xié)同通信需求，這樣用戶可以有更多的網(wǎng)絡(luò)模型，來處理云邊、邊邊以及邊端的網(wǎng)絡(luò)通信。
l通過云中間件下沉邊緣，提供邊緣數(shù)據(jù)庫(kù)、邊緣消息中間件、邊緣流式實(shí)時(shí)計(jì)算引擎，提供給用戶更豐富的產(chǎn)品技術(shù)能力。
這樣的三層架構(gòu)，通過云的統(tǒng)一管控、邊的能力自治，使用戶能更關(guān)注自身的業(yè)務(wù)邏輯，更迅速更易于的構(gòu)架自己的應(yīng)用。
邊緣容器的應(yīng)用實(shí)踐
邊緣容器是一個(gè)非常好的技術(shù)設(shè)想，但是邊緣計(jì)算與云計(jì)算的場(chǎng)景有很大的區(qū)別，用Kubernetes跑邊緣計(jì)算，在實(shí)踐過程中的坑不勝枚舉。如果企業(yè)想要應(yīng)用邊緣容器，不妨向?qū)I(yè)技術(shù)服務(wù)商尋求幫助。
目前，業(yè)界已有多種邊緣容器管理的解決方案，例如：
阿里云推出了邊緣容器ACK Edge，將邊緣節(jié)點(diǎn)服務(wù)（ENS）與容器服務(wù)ACK融合打通，打造通用的邊緣容器云原生基礎(chǔ)設(shè)施，致力于實(shí)現(xiàn)云邊端一體化協(xié)同，通過非侵入增強(qiáng)方式，拓展云原生的邊界。
騰訊云針對(duì)私有云和公有云分別推出tinykube和TKE edge。其中，公有云TKE edge整套方案，致力于保持對(duì)原生Kubernetes功能及其生態(tài)完全兼容、以盡量少的改動(dòng)達(dá)到讓原生Kubernetes支持邊緣計(jì)算場(chǎng)景的目標(biāo)。
華為云基于自己的智能邊緣平臺(tái)（IEF）推出了KubeEdge項(xiàng)目。KubeEdge即Kube+Edge，依托Kubernetes的容器編排和調(diào)度能力，實(shí)現(xiàn)云邊協(xié)同、計(jì)算下沉、海量設(shè)備的平滑接入。
在KubeEdge架構(gòu)上，云端負(fù)責(zé)應(yīng)用和配置的下發(fā)，邊緣側(cè)則負(fù)責(zé)運(yùn)行邊緣應(yīng)用和管理接入設(shè)備。KubeEdge使得用戶可以圍繞Kubernetes的標(biāo)準(zhǔn)API，定制需求或者輕松集成云原生生態(tài)中的成熟項(xiàng)目。
盡管各大公有云廠商都相繼推出了邊緣容器的解決方案，但值得注意的是，在安全性方面，Kubernetes或者說是容器技術(shù)的安全性，一直被業(yè)界詬病。相比于虛擬機(jī)操作系統(tǒng)級(jí)別的隔離，容器安全仍較為遜色。不過隨著技術(shù)的發(fā)展，相信安全性的問題也將逐步得到解決。
在商業(yè)場(chǎng)景落地上，各大廠商也仍在不斷探索中，例如：物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備（IOT）、實(shí)時(shí)視頻和語(yǔ)音識(shí)別、實(shí)時(shí)分析、傳感器和遙測(cè)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、視頻流和音頻流等，都是邊緣容器適合的業(yè)務(wù)場(chǎng)景。
其中，最典型的是攝像頭類場(chǎng)景如：汽車保養(yǎng)門店、園區(qū)人臉識(shí)別入園、車牌識(shí)別等，將AI計(jì)算類應(yīng)用部署在汽車門店或者園區(qū)，然后直接進(jìn)入圖像識(shí)別，就是邊緣容器技術(shù)在背后進(jìn)行支撐。
可以看到，隨著公有云/企業(yè)IT系統(tǒng)等基礎(chǔ)設(shè)施與AI、大數(shù)據(jù)、IoT、以及垂直行業(yè)等領(lǐng)域的結(jié)合越來越緊密，邊緣容器將成為IT基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域的下一個(gè)技術(shù)趨勢(shì)。
