簡介：5月20-22日，第十三屆中國系統(tǒng)架構(gòu)師大會（SACC2021）在云端進行網(wǎng)絡(luò)直播，主題為“數(shù)字轉(zhuǎn)型、架構(gòu)重塑”。阿里云邊緣云原生技術(shù)專家江岑，分享了阿里云在邊緣云原生的探索實踐，并從應(yīng)對技術(shù)挑戰(zhàn)與系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計等方面闡述產(chǎn)品核心競爭力，以創(chuàng)新技術(shù)驅(qū)動業(yè)務(wù)發(fā)展。

5月20-22日，第十三屆中國系統(tǒng)架構(gòu)師大會（SACC2021）在云端進行網(wǎng)絡(luò)直播，主題為“數(shù)字轉(zhuǎn)型、架構(gòu)重塑”。阿里云邊緣云原生技術(shù)專家江岑，分享了阿里云在邊緣云原生的探索實踐，并從應(yīng)對技術(shù)挑戰(zhàn)與系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計等方面闡述產(chǎn)品核心競爭力，以創(chuàng)新技術(shù)驅(qū)動業(yè)務(wù)發(fā)展。

云原生發(fā)展與現(xiàn)狀

隨著云計算技術(shù)的成熟，大多數(shù)企業(yè)選擇云計算來快速部署運營業(yè)務(wù)。5G規(guī)模商用，更是促進全球數(shù)百億的終端設(shè)備聯(lián)網(wǎng)。客戶對于低時延、大帶寬的近端準(zhǔn)實時計算需求將大大增加。邊緣云計算市場規(guī)模的增長，一方面來自于中心業(yè)務(wù)的下沉邊緣，另一方是各類邊緣創(chuàng)新業(yè)務(wù)場景的出現(xiàn)和發(fā)展，例如云游戲，智慧城市等。

江岑認(rèn)為，企業(yè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)上云，無論是上中心云還是邊緣云，大都會經(jīng)歷三個階段：

自建IDC的遷移，基于穩(wěn)定性以及災(zāi)備等因素考慮，不會對業(yè)務(wù)架構(gòu)有大調(diào)整，大部分只使用最基礎(chǔ)的云服務(wù)，如ECS, SLB, VPC等；

整體業(yè)務(wù)上云，從全面復(fù)用云的能力和提效降本的角度出發(fā)，隨云而生的架構(gòu)演進也逐步開始灰度應(yīng)用。

當(dāng)一切就緒，業(yè)務(wù)開始大規(guī)模擁抱云原生。

而現(xiàn)階段，很多上云業(yè)務(wù)已經(jīng)在大規(guī)模推進云原生化。

云原生概念最早來自CNCF云原生計算基金會，Google孵化的Kubernetes平臺。CNCF成立于2015年底，已孵化了大量符合云原生標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)質(zhì)項目，核心模塊包含數(shù)據(jù)庫、消息中間件、應(yīng)用編排調(diào)度、CICD持續(xù)集成、RPC、 服務(wù)網(wǎng)格、容器服務(wù)、云原生網(wǎng)絡(luò)等等。

現(xiàn)在，云原生技術(shù)已經(jīng)不局限于容器/Kubernetes領(lǐng)域，逐漸成為廣大云廠商中立的軟硬件基礎(chǔ)設(shè)施的標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)。邊緣計算是在最近3-5年內(nèi)隨著5G、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用而逐步興起的技術(shù)，其技術(shù)成熟度還遠低于中心云計算，目前CNCF上涉及邊緣計算的項目還不多。伴隨著邊緣場景以及配套能力的提升，中心大量業(yè)務(wù)下沉到邊緣，邊緣創(chuàng)新場景不斷涌現(xiàn)，必然會在邊緣側(cè)催生符合邊緣特色的云原生技術(shù)。

邊緣云原生演進面臨的挑戰(zhàn)

在談到云原生技術(shù)如何向邊緣演進時，江岑提到了3個技術(shù)挑戰(zhàn)：

• 從資源側(cè)看，邊緣不同于中心大規(guī)模集中式的布局，主要以分布式和高地域覆蓋率為目標(biāo)建設(shè)。除了中心標(biāo)準(zhǔn)的云服務(wù)器，在邊緣側(cè)還存在大量的異構(gòu)資源，包括物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備、MEC、合作共建節(jié)點等等。云原生技術(shù)對部署環(huán)境是有明確要求的，因此需要對邊緣側(cè)海量的異構(gòu)資源做靈活的適配。另外，邊緣節(jié)點的特點是小而多，提升資源復(fù)用率是關(guān)鍵，這就要求能夠根據(jù)資源池化的能力和資源性能做靈活的彈性調(diào)度。
• 從技術(shù)能力來看，云邊基礎(chǔ)設(shè)施存在差異，云原生能力直接下沉應(yīng)用到邊緣時，除了需要提供等同于中心的性能指標(biāo)、安全隔離、容災(zāi)自治、架構(gòu)感知等能力，還需要不斷完善云邊以及邊邊高速通道建設(shè)等，進而提升建設(shè)難度系數(shù)。
• 當(dāng)資源適配、技術(shù)能力已具備時，保持用戶體驗一致會面臨很大的挑戰(zhàn)。從用戶視角來看，中心業(yè)務(wù)下沉過程勢必是個漫長的過程，對于單一業(yè)務(wù)中心和邊緣可能處于長期并存的狀態(tài)，云邊的能力建設(shè)很可能存在不一致，大部分的不一致對于用戶應(yīng)該是無感的，所以如何包裝產(chǎn)品，在成本、功能、性能、穩(wěn)定性等各方面達到云邊一致的體驗，是極具挑戰(zhàn)的。

阿里云邊緣云原生體系建設(shè)

依托遍布全球2800+邊緣云節(jié)點，阿里云面向用戶提供安全、穩(wěn)定、可靠的邊緣計算和內(nèi)容分發(fā)加速服務(wù)，構(gòu)建離用戶最近的邊緣云基礎(chǔ)設(shè)施。單個節(jié)點是一個小型的IDC，規(guī)模在幾臺到幾十臺服務(wù)器不等。早期邊緣云節(jié)點建點策略是和CDN分開獨立建點，導(dǎo)致資源無法共享，缺少業(yè)務(wù)。目前建設(shè)策略是推動CDN ON ENS資源融合生產(chǎn)，整合邊緣算力資源，融合后也給資源的分時復(fù)用帶來更大的可能性。

CDN作為最成熟的邊緣云應(yīng)用場景，經(jīng)歷了長期的技術(shù)架構(gòu)演進，其基礎(chǔ)設(shè)施軟硬件架構(gòu)可以復(fù)用到邊緣云技術(shù)中。源站通常為企業(yè)自建的服務(wù)器，規(guī)模及性能相對于中心云是比較有限的。在業(yè)務(wù)上線早期可以正常運轉(zhuǎn)，但隨著業(yè)務(wù)的增長，面對海量的客戶端請求，假如沒有CDN，企業(yè)只能增加資源投入，否則可能會造成服務(wù)端的響應(yīng)超時甚至服務(wù)癱瘓。而CDN通過多級緩存以及全局的DNS調(diào)度能力，使用戶能就近訪問所需的資源（特別是圖片、視頻等靜態(tài)資源），避免對源站帶寬和服務(wù)器造成過度的壓力。由于滿足不同地域的用戶就近接入，可以認(rèn)為CDN天然具備低時延、全局大帶寬的邊緣云計算典型特點。支撐CDN的監(jiān)控、數(shù)據(jù)智能、配置管理等系統(tǒng)，具備標(biāo)準(zhǔn)的邊緣海量數(shù)據(jù)分發(fā)、處理，以及和中心交互的能力，也將逐步演進為邊緣云原生的配套標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)。

根據(jù)阿里云邊緣云原生的能力模型定義可知：在資源側(cè)，主要是將異構(gòu)資源（包含傳統(tǒng)物理機，云聯(lián)節(jié)點，IoT/MEC設(shè)備，ARM陣列服務(wù)器等）進行并池云化，在這之上提供邊緣云節(jié)點操作系統(tǒng)，將計算、存儲、網(wǎng)絡(luò)資源進行虛擬化，并結(jié)合容器/K8S標(biāo)準(zhǔn)云原生的能力進行模塊化能力構(gòu)建以及對應(yīng)邊緣標(biāo)準(zhǔn)生態(tài)延伸輸出社區(qū)，比如面向業(yè)務(wù)需要有全網(wǎng)全集群應(yīng)用生命周期管理、編排發(fā)布的能力，對應(yīng)到阿里云有定義邊緣CRD operator EdgeWorkload提供能力，定義OAM編排擴展能力。面向平臺管理員，像多集群管理，租戶隔離，元數(shù)據(jù)管理等也是在邊緣海量用戶海量數(shù)據(jù)場景下也需要相應(yīng)的能力定制。另外邊緣存在大量分布式異構(gòu)資源，如何最大化利用資源，需要依賴于全局的容器調(diào)度器結(jié)合業(yè)務(wù)相關(guān)的全局流量調(diào)度分發(fā)策略。彈性伸縮HPA/VPA的場景也是面向邊緣分布式的解決方案。

阿里云擁有遍布全球各地的資源，需要對異構(gòu)資源納管模塊定義分區(qū)域的規(guī)劃策略，進行規(guī)劃接入，圍繞中心管控+邊緣自治+多重緩存的方式進行展開。

考慮邊緣云的架構(gòu)復(fù)雜度、海量節(jié)點數(shù)量、異構(gòu)資源差異性等因素，阿里云通過不斷完善系統(tǒng)可觀測性和強化Devops運維建設(shè)能力，來提升系統(tǒng)穩(wěn)定性。

同時，阿里云邊緣云原生具有異構(gòu)融合廣覆蓋、云邊體驗一致性、標(biāo)準(zhǔn)云原生兼容、算力全域流動性等技術(shù)優(yōu)勢。

典型邊緣云業(yè)務(wù)應(yīng)用

早期CDN節(jié)點架構(gòu)主要是按照資源進行規(guī)劃部署，2臺LVS+小于4臺管控機器，剩下都是緩存機器，屬于規(guī)劃先行的部署模式，資源閑置較多，并且也造成建設(shè)成本的浪費。在全面推進CDN ON ENS邊緣融合計算可以極大提升資源利用效率。

智能終端上云，是未來IoT設(shè)備大規(guī)模接入很重要的場景，涉及到典型的邊緣全局容器調(diào)度和流量調(diào)度的協(xié)同。中心管控會事先根據(jù)預(yù)估的用戶規(guī)模申請資源，接入集群，并將容器部署在邊緣節(jié)點上，在用戶請求建連時，根據(jù)預(yù)定義的流量調(diào)度策略，從中心管控獲取邊緣閑置容器，將用戶設(shè)備和服務(wù)端容器進行綁定。當(dāng)用戶斷連時，銷毀重建新的容器供后續(xù)其它業(yè)務(wù)使用，避免數(shù)據(jù)泄漏。中心管控會實時的根據(jù)并發(fā)請求情況等核心指標(biāo)進行動態(tài)的容器擴縮容。

中心下沉業(yè)務(wù)，中心具備規(guī)模化Region的數(shù)量是比較有限的，當(dāng)客戶對延遲非常敏感，首選是在就近邊緣節(jié)點進行服務(wù)的部署和處理客戶請求。為保證云邊一致體驗，業(yè)務(wù)中控系統(tǒng)需要同時獲取中心和邊緣的服務(wù)數(shù)據(jù)，再根據(jù)用戶請求進行流量分發(fā)。這樣既可以降低對于中心帶寬成本和資源的壓力，又可以提升用戶體驗。

最后， 江岑表示，阿里云邊緣云原生技術(shù)將不斷完善調(diào)度、資源、協(xié)同等方面能力，面向行業(yè)客戶以及合作伙伴提供最佳云原生應(yīng)用體驗，共同打造邊緣云創(chuàng)新應(yīng)用。

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的阿里云江岑：云原生在边缘形态下的升华的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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