《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(shí)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(lái)，隨著5G與IoT連網(wǎng)裝置的快速成長(zhǎng)，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(gè)納入云服務(wù)地理位置的云型態(tài)。如此一來(lái)，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(dòng)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(chǎng)景下，相關(guān)產(chǎn)業(yè)已初現(xiàn)端倪，蓄勢(shì)待發(fā)。
在這個(gè)過(guò)程中，云邊協(xié)同作為分布式云發(fā)展的重要核心，通過(guò)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(shí)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(gè)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(chǔ)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(guò)管理網(wǎng)絡(luò)來(lái)控制邊緣云，并提供安全的連接。
邊緣云與中心云相對(duì)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(tái)更是一個(gè)分布式的平臺(tái)。由于邊緣節(jié)點(diǎn)部署在邊緣側(cè)，通常只有數(shù)臺(tái)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(guò)邊緣側(cè)接入邊緣平臺(tái)的，因此通常來(lái)說(shuō)，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(chǎng)景中，許多終端、傳感器通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接入到邊緣平臺(tái)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(huì)遇到很多技術(shù)挑戰(zhàn)。例如，在邊緣云平臺(tái)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(tái)的資源調(diào)度變得十分重要，云邊協(xié)同的功能開(kāi)發(fā)就成為了主要的開(kāi)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(chǔ)、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(duì)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(shí)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(chǔ)資源協(xié)同指的是在邊緣云中存儲(chǔ)不足時(shí)，將一部分?jǐn)?shù)據(jù)存到中心云中，在應(yīng)用需要的時(shí)候通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸至客戶端，從而節(jié)省邊緣側(cè)的存儲(chǔ)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(guò)程中，中心云如發(fā)現(xiàn)某個(gè)邊緣云存在惡意流量，可以對(duì)其進(jìn)行阻斷，防止惡意流量在整個(gè)邊緣云平臺(tái)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(duì)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(duì)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(dòng)，完成對(duì)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(duì)某些應(yīng)用進(jìn)行高優(yōu)先級(jí)的處理，從而對(duì)業(yè)務(wù)進(jìn)行不同優(yōu)先級(jí)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(chǎng)景中，車輛在不斷行駛的過(guò)程中，應(yīng)用需要在不同的地域進(jìn)行同時(shí)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(shí)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(guò)緊密協(xié)同，才能更好地滿足各種需求場(chǎng)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(chǎng)景中，云邊是如何實(shí)現(xiàn)協(xié)同的呢？
以物聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)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(huì)對(duì)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(chǔ)工作。
同時(shí)，大多數(shù)的數(shù)據(jù)并不是一次性數(shù)據(jù)，那些經(jīng)過(guò)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(jí)。升級(jí)后的算法推送到前端，使前端設(shè)備更新和升級(jí)，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(guò)程中出現(xiàn)意外情況，存儲(chǔ)在云端的數(shù)據(jù)也不會(huì)丟失。
如果從邊緣計(jì)算的特點(diǎn)出發(fā)，實(shí)時(shí)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(gè)場(chǎng)景中也有著充分的體現(xiàn)。
事實(shí)上，不僅是物聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景，在云計(jì)算開(kāi)源產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟發(fā)布的白皮書(shū)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(chǎng)景及其價(jià)值：
場(chǎng)景1：CDN結(jié)合邊緣計(jì)算向下一代內(nèi)容分發(fā)平臺(tái)升級(jí)
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(yíng)商的邊緣數(shù)據(jù)中心，從而降低響應(yīng)時(shí)延，可提升QoS指標(biāo)，同時(shí)提高用戶體驗(yàn)，降低眩暈感和延遲卡頓。
場(chǎng)景2：新時(shí)代的萬(wàn)億云游戲市場(chǎng)
“快速切換，點(diǎn)開(kāi)即玩”。新時(shí)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(tái)將基于自身現(xiàn)有優(yōu)勢(shì)從不同角度切入，實(shí)現(xiàn)萬(wàn)億云游戲市場(chǎng)的突破。
場(chǎng)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(chǎng)景中，邊緣設(shè)備只能處理局部數(shù)據(jù)，無(wú)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(tái)來(lái)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(chǎng)景4：傳統(tǒng)能源產(chǎn)業(yè)的智慧升級(jí)
能源產(chǎn)業(yè)在傳統(tǒng)模式下，需要大量的人力定期對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集和處理，一來(lái)人工成本非常高，二來(lái)數(shù)據(jù)分析效率低、時(shí)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(jí)提供道路。
場(chǎng)景5：加速數(shù)字中國(guó)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域落地
云邊協(xié)同將推動(dòng)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(guò)智能化手段，可以將人的經(jīng)驗(yàn)傳遞給機(jī)器，通過(guò)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(chǎng)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(shí)控制、環(huán)境檢測(cè)、場(chǎng)景控制、可視對(duì)講等家庭智能化功能得以實(shí)現(xiàn)，同時(shí)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(chǎng)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(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)信息交互，并開(kāi)展車輛主動(dòng)安全控制和道路協(xié)同管理。
場(chǎng)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(shí)別等業(yè)務(wù)場(chǎng)景，以低時(shí)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(shí)響應(yīng)。
場(chǎng)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(shí)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(yǔ)
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(jí)階段，即使在虛擬現(xiàn)實(shí)、無(wú)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(chǎng)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(shí)性要求，目前預(yù)想的一些邊緣計(jì)算場(chǎng)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(chǎng)景進(jìn)行探索挖掘，綜合考慮時(shí)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?，?duì)下沉到邊緣側(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。
