對(duì)邊緣計(jì)算與云原生的理解與思考

云計(jì)算發(fā)展史，就是虛擬化技術(shù)的發(fā)展史。近 20 年來云計(jì)算與互聯(lián)網(wǎng)相互促進(jìn)高速發(fā)展，中心云技術(shù)成為全社會(huì)通用的基礎(chǔ)設(shè)施。隨著物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等技術(shù)的不斷發(fā)展，尤其是產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展落地，中心云計(jì)算開始相形見絀，分散式邊緣計(jì)算在當(dāng)下被重新寄予厚望。如果中心云計(jì)算是由技術(shù)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)的，那么邊緣計(jì)算一定是業(yè)務(wù)價(jià)值驅(qū)動(dòng)的。

邊緣計(jì)算的理解與思考 邊緣計(jì)算的定義

邊緣計(jì)算當(dāng)前沒有準(zhǔn)確定義，從 IT 云計(jì)算領(lǐng)域視角，邊緣計(jì)算被看作中心云計(jì)算的拓展。邊緣計(jì)算產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟對(duì)邊緣計(jì)算的定義：“在靠近物或數(shù)據(jù)源頭的網(wǎng)絡(luò)邊緣側(cè)，融合網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算、存儲(chǔ)、應(yīng)用核心能力的開放平臺(tái)，就近提供邊緣智能服務(wù)，滿足行業(yè)數(shù)字化在敏捷連接、實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)優(yōu)化、應(yīng)用智能、安全與隱私保護(hù)等方面的關(guān)鍵需求”。從 CT 電信領(lǐng)域視角，邊緣計(jì)算最初也被稱為移動(dòng)邊緣計(jì)算(MEC)。

歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)(ETSI)對(duì) MEC 的定義：“移動(dòng)邊緣計(jì)算在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的邊緣、無線接入網(wǎng)(RAN)的內(nèi)部以及移動(dòng)用戶的近處提供了一個(gè) IT 服務(wù)環(huán)境以及云計(jì)算能力”。

邊緣計(jì)算的定義各有側(cè)重，但核心思想基本一致——邊緣計(jì)算是基于云計(jì)算核心技術(shù)，構(gòu)建在邊緣基礎(chǔ)設(shè)施之上的新型分布式計(jì)算形式，在邊緣端靠近最終用戶提供計(jì)算能力，是一種靠近數(shù)據(jù)源的現(xiàn)場(chǎng)云計(jì)算。中心云計(jì)算憑借其強(qiáng)大的數(shù)據(jù)中心，為業(yè)務(wù)應(yīng)用提供大規(guī)模池化，彈性擴(kuò)展的計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)等基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)，更適用于非實(shí)時(shí)、長(zhǎng)周期數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)決策場(chǎng)景;邊緣計(jì)算則聚焦在實(shí)時(shí)性、短周期數(shù)據(jù)、本地決策等業(yè)務(wù)場(chǎng)景，比如當(dāng)下熱門的音視頻直播、IoT、產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、虛擬現(xiàn)實(shí)甚至元宇宙等，將工作負(fù)載下沉至離終端設(shè)備或者靠近最終用戶的地方，以此實(shí)現(xiàn)更低的網(wǎng)絡(luò)延遲，提升用戶的使用體驗(yàn)。

“章魚式”邊緣計(jì)算

邊緣是相對(duì)中心式計(jì)算的邊緣分散式計(jì)算。邊緣計(jì)算的核心目標(biāo)是快速?zèng)Q策，將中心云的計(jì)算能力拓展至“最后一公里”。因此它不能獨(dú)立于中心云，而是在云-邊-端的整體架構(gòu)之下，有中心式管控決策，也有分散式邊緣自主決策，即章魚式邊緣計(jì)算。

如上圖漫畫中所示，章魚全身神經(jīng)元中心式腦部占 40%，其余 60% 在分散式腿部，形成 1 個(gè)大腦總控協(xié)調(diào) + N 個(gè)小腦分散執(zhí)行的結(jié)構(gòu)。1 個(gè)大腦擅長(zhǎng)全局調(diào)度，進(jìn)行非實(shí)時(shí)、長(zhǎng)周期的大數(shù)據(jù)處理與分析;N 個(gè)小腦側(cè)重局部、小規(guī)模數(shù)據(jù)處理，適用于現(xiàn)場(chǎng)級(jí)、實(shí)時(shí)、短周期的智能分析與快速?zèng)Q策。

章魚式邊緣計(jì)算采用中心云+邊緣計(jì)算的分布式云邊一體化架構(gòu)，海量終端采集到數(shù)據(jù)后，在邊緣完成小規(guī)模局部數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)決策處理，而復(fù)雜大規(guī)模的全局性決策處理則匯總至中心云深入分析處理。

邊緣計(jì)算的位置

邊緣計(jì)算位于中心云及終端之間，將云計(jì)算能力由中心下沉到邊緣，通過云邊協(xié)同的架構(gòu)解決特定的業(yè)務(wù)需求，能大程度降低傳輸時(shí)延，這也是邊緣計(jì)算的核心價(jià)值。但中心云與終端之間的網(wǎng)絡(luò)傳輸路徑經(jīng)由接入網(wǎng)(距離 30 公里，延遲 5 到10 毫秒)，匯聚網(wǎng)，城際網(wǎng)(距離 50 到 100 公里，延遲 15 到 30 毫秒)到骨干網(wǎng)(距離 200 公里，延遲 50 毫秒)，最后才到數(shù)據(jù)中心(假定數(shù)據(jù)中心 IDC 都在骨干網(wǎng))，耗時(shí)數(shù)據(jù)是正常網(wǎng)絡(luò)擁塞的撥測(cè)統(tǒng)計(jì)值，即業(yè)務(wù)側(cè)感知的實(shí)際延遲數(shù)據(jù)，雖不是非常精確，但足夠輔助架構(gòu)決策。

云計(jì)算能力由中心逐步下沉到邊緣，節(jié)點(diǎn)數(shù)量增多，覆蓋范圍縮小，運(yùn)維服務(wù)成本快速增加。根據(jù)國(guó)內(nèi)網(wǎng)絡(luò)(國(guó)內(nèi)有多張骨干網(wǎng)，分別是電信 CHINANET 與 CN2，聯(lián)通 CNCNET 以及移動(dòng) CMNET)現(xiàn)狀，骨干網(wǎng)節(jié)點(diǎn)，城際網(wǎng)節(jié)點(diǎn)，匯聚網(wǎng)節(jié)點(diǎn)，接入網(wǎng)節(jié)點(diǎn)，以及數(shù)以萬計(jì)的業(yè)務(wù)現(xiàn)場(chǎng)計(jì)算節(jié)點(diǎn)都可以安置邊緣計(jì)算，因此范圍太廣難以形成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。因此我們說中心云計(jì)算由技術(shù)定義，邊緣計(jì)算由網(wǎng)絡(luò)與業(yè)務(wù)需求定義。

邊緣計(jì)算生態(tài)參與者眾多，云廠商、設(shè)備廠商、運(yùn)營(yíng)商三大關(guān)鍵服務(wù)商方以及一些新型 AI 服務(wù)商等，都是從各自現(xiàn)有優(yōu)勢(shì)延伸，拓展更多客戶及市場(chǎng)空間。設(shè)備商借助物聯(lián)網(wǎng)逐漸構(gòu)建單一功能的專業(yè)云;云廠商從中心化的公有云開始下沉，走向分布式區(qū)域云，區(qū)域云之間通過云聯(lián)網(wǎng)打通，形成一個(gè)覆蓋更大的云。運(yùn)營(yíng)商在互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代被公有云及繁榮的移動(dòng)應(yīng)用完全屏蔽只能充當(dāng)管道，但在邊緣計(jì)算時(shí)代，業(yè)務(wù)及網(wǎng)絡(luò)定義邊緣計(jì)算，運(yùn)營(yíng)商重新回歸焦點(diǎn)，不可替代。

邊緣計(jì)算的類型

1、網(wǎng)絡(luò)定義的邊緣計(jì)算

通過優(yōu)化終端與云中心網(wǎng)絡(luò)路徑，將中心云能力逐漸下沉至靠近終端，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)就近接入訪問。從中心到邊緣依次分為區(qū)域云/中心云，邊緣云/邊緣計(jì)算，邊緣計(jì)算/本地計(jì)算三大類型：

區(qū)域云/中心云：將中心云計(jì)算的服務(wù)在骨干網(wǎng)拓展延伸，將中心化云能力拓展至區(qū)域，實(shí)現(xiàn)區(qū)域全覆蓋，解決在骨干網(wǎng)上耗時(shí)，將網(wǎng)絡(luò)延遲優(yōu)化至 30ms 左右，但邏輯上仍是中心云服務(wù)。

邊緣云/邊緣計(jì)算：將中心云計(jì)算的服務(wù)沿著運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)延伸，構(gòu)建中小規(guī)模云服務(wù)或類云服務(wù)能力，將網(wǎng)絡(luò)延遲優(yōu)化至 15ms 左右，比如多接入邊緣計(jì)算(MEC)、CDN。

邊緣計(jì)算/本地計(jì)算：主要是接近終端的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備及服務(wù)能力，將終端部分邏輯剝離出來，實(shí)現(xiàn)邊緣自主的智能服務(wù)，由云端控制邊緣的資源調(diào)度、應(yīng)用管理與業(yè)務(wù)編排等能力，將網(wǎng)絡(luò)延遲優(yōu)化至 5ms 左右，比如多功能一體機(jī)、智能路由器等。

總的來說，基于網(wǎng)絡(luò)定義的邊緣計(jì)算，更多是面向消費(fèi)互聯(lián)業(yè)務(wù)及新型 2C 業(yè)務(wù)，將云中心的能力及數(shù)據(jù)提前下沉至邊緣，除了經(jīng)典的 CDN，視頻語音業(yè)務(wù)外，還有今年大火的元宇宙等。當(dāng)前大部分面向消費(fèi)互聯(lián)業(yè)務(wù)都是通過安置在骨干網(wǎng)的中心云計(jì)算能力支持，時(shí)延在 30ms 到 50ms，遠(yuǎn)小于本身云端后端業(yè)務(wù)處理的延遲;算力下沉至邊緣的初衷，主要是實(shí)現(xiàn)中心云海量請(qǐng)求壓力分散，用戶體驗(yàn)優(yōu)化等，對(duì)業(yè)務(wù)都屬于錦上添花，而非雪中送炭。

這里說一下運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)，中心云計(jì)算技術(shù)，是將數(shù)據(jù)中心內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)全部虛擬化，即云內(nèi)網(wǎng)絡(luò)，衍生出 VPC，負(fù)載均衡等諸多產(chǎn)品;數(shù)據(jù)中心外部幾乎完全屏蔽運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)，只提供彈性公網(wǎng) IP 及互聯(lián)網(wǎng)出口帶寬服務(wù)，中心云計(jì)算與運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)沒有融合;但從中心云計(jì)算演進(jìn)到邊緣計(jì)算，是強(qiáng)依賴網(wǎng)絡(luò)將中心云與邊緣鏈接起來，如果中心云是大腦，邊緣計(jì)算是智能觸角，那么網(wǎng)絡(luò)就是神經(jīng)，就是動(dòng)脈血管，但實(shí)際上整體網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與建設(shè)發(fā)生在云計(jì)算發(fā)展之前，并不是專門服務(wù)云計(jì)算的，所以中心云計(jì)算與運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)需要融合，即云網(wǎng)融合，云網(wǎng)融合最終目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)云能力的網(wǎng)絡(luò)化調(diào)度編排，網(wǎng)絡(luò)能力的云化快速定義。希望借助新型業(yè)務(wù)需求和云技術(shù)創(chuàng)新，驅(qū)動(dòng)運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)深刻變革升級(jí)開放。

當(dāng)前，網(wǎng)絡(luò)的能力極大限制了云計(jì)算的發(fā)展，在邊緣計(jì)算及物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)過程中尤為明顯。云網(wǎng)融合與算力網(wǎng)絡(luò)依然還是運(yùn)營(yíng)商的游戲，新一代 5G 顛覆性技術(shù)變革，引爆整個(gè)領(lǐng)域的顛覆性巨變，也只解決了海量設(shè)備接入及設(shè)備低延遲接入的問題，后端整體配套及解決方案明顯跟不上。就當(dāng)前情況來看，依然還是 5G 找業(yè)務(wù)的尷尬局面，未來 5G 在實(shí)體產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域(港口、 碼頭、礦山等)領(lǐng)域，相比消費(fèi)者領(lǐng)域，相信會(huì)帶來更大變革與價(jià)值。

2、業(yè)務(wù)定義的邊緣計(jì)算

除了面向消費(fèi)者的互聯(lián)網(wǎng)邊緣場(chǎng)景，邊緣計(jì)算更多的是面向?qū)嶓w產(chǎn)業(yè)及智慧化社會(huì)衍生的場(chǎng)景。

對(duì)于實(shí)體產(chǎn)業(yè)場(chǎng)景來說，由于歷史原因，在邊緣及現(xiàn)場(chǎng)存在大量異構(gòu)的基礎(chǔ)設(shè)施資源;通過業(yè)務(wù)需求驅(qū)動(dòng)邊緣計(jì)算平臺(tái)的建設(shè)，不僅要整合利用現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施資源，還要將中心云計(jì)算技術(shù)及能力下沉至邊緣及現(xiàn)場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)大量存量業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)管控上云，海量數(shù)據(jù)統(tǒng)一入湖，以此支持整個(gè)企業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。對(duì)于智慧化社會(huì)衍生場(chǎng)景來說，越是新型的業(yè)務(wù)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)時(shí)延敏感越高，數(shù)據(jù)量越大，結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)逐漸轉(zhuǎn)化成非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，需要人工智能，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等高等智能化技術(shù)支持。當(dāng)前對(duì)網(wǎng)絡(luò)時(shí)延敏感的新型業(yè)務(wù)場(chǎng)景，都是通過云端總控管理，設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)計(jì)算這種分布式架構(gòu)策略，以此減弱對(duì)網(wǎng)絡(luò)的強(qiáng)依賴。面向業(yè)務(wù)將邊緣計(jì)算分為智能設(shè)備/專業(yè)云及產(chǎn)業(yè)邊緣/行業(yè)云兩種類型：

智能設(shè)備/專業(yè)云：基于云計(jì)算能力之上，圍繞智能設(shè)備提供整體化，有競(jìng)爭(zhēng)力的解決方案，包含智能設(shè)備、云端的服務(wù)以及端到云之間的邊緣側(cè)服務(wù)，比如視頻監(jiān)控云、G7 貨運(yùn)物聯(lián)等;

產(chǎn)業(yè)邊緣/行業(yè)云：也基于云計(jì)算能力之上，圍繞行業(yè)應(yīng)用及場(chǎng)景，提供套件產(chǎn)品及解決方案，比如物流云、航天云等。

總的來說，基于業(yè)務(wù)定義的邊緣計(jì)算，更多是面向智能設(shè)備及實(shí)體產(chǎn)業(yè)，對(duì)智能設(shè)備，從 AVG，密集式存儲(chǔ)，機(jī)械手臂等單一功能的智能設(shè)備，到無人機(jī)，無人駕駛車等超復(fù)雜的智能設(shè)備，云計(jì)算能力不僅支撐設(shè)備控制管理應(yīng)用的運(yùn)行，同時(shí)借助中心云計(jì)算能力拓展至邊緣側(cè)，解決這種產(chǎn)品上云，無法集中化標(biāo)準(zhǔn)化管理難題;對(duì)產(chǎn)業(yè)邊緣，通過云計(jì)算技術(shù)，結(jié)合行業(yè)場(chǎng)景的抽象總結(jié)，構(gòu)建行業(yè)通用的產(chǎn)品及解決方案，隨著整個(gè)產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)加速建設(shè)，是邊緣計(jì)算未來發(fā)展的重點(diǎn)方向。

小結(jié)

對(duì)于規(guī)模較大的企業(yè)，云邊場(chǎng)景非常復(fù)雜，中心云計(jì)算平臺(tái)與邊緣計(jì)算平臺(tái)建設(shè)，不僅應(yīng)對(duì)業(yè)務(wù)需求，還要面臨諸多基礎(chǔ)設(shè)施問題：在中心云計(jì)算面臨多云使用多云互通問題;在邊緣網(wǎng)絡(luò)鏈路面臨多運(yùn)營(yíng)商的骨干網(wǎng)，多云運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)及多云的云網(wǎng)融合問題;在端側(cè)接入網(wǎng)面臨多運(yùn)營(yíng)商 5G 網(wǎng)絡(luò)的共享的問題等，很多問題只能通過治理的手段應(yīng)對(duì)，無法從技術(shù)平臺(tái)層面徹底解決。

總的來說，邊緣計(jì)算范圍大，場(chǎng)景泛，目前整個(gè)行業(yè)缺少經(jīng)典的案例及標(biāo)準(zhǔn)。因此推動(dòng)邊緣計(jì)算落地，一定是面向真實(shí)的業(yè)務(wù)場(chǎng)景及需求整體規(guī)劃，面向價(jià)值逐步建設(shè)。

Kubernetes 從中心走向邊緣

Kubernetes 遵循以應(yīng)用為中心的技術(shù)架構(gòu)與思想，以一套技術(shù)體系支持任意負(fù)載，運(yùn)行于任意基礎(chǔ)設(shè)施之上;向下屏蔽基礎(chǔ)設(shè)施差異，實(shí)現(xiàn)底層基礎(chǔ)資源統(tǒng)一調(diào)度及編排;向上通過容器鏡像標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用負(fù)載自動(dòng)化部署;向外突破中心云計(jì)算的邊界，將云計(jì)算能力無縫拓展至邊緣及現(xiàn)場(chǎng)，快速構(gòu)建云邊一體基礎(chǔ)設(shè)施。

將云原生技術(shù)從中心拓展到邊緣，不僅實(shí)現(xiàn)了云邊基礎(chǔ)設(shè)施技術(shù)架構(gòu)大一統(tǒng)，業(yè)務(wù)也實(shí)現(xiàn)了云邊自由編排部署。相對(duì)于 Kubernetes 在中心云的革命性創(chuàng)新，在邊緣場(chǎng)景雖優(yōu)勢(shì)明顯，但缺點(diǎn)也很致命，因?yàn)檫吘墏?cè)存在資源有限、網(wǎng)絡(luò)受限不穩(wěn)定等特殊情況，需要根據(jù)不同業(yè)務(wù)場(chǎng)景，選擇不同 Kubernetes 邊緣方案。

Kubernetes 架構(gòu)及邊緣化的挑戰(zhàn)

Kubernetes 是典型的分布式架構(gòu)，Master 控制節(jié)點(diǎn)是集群“大腦”，負(fù)責(zé)管理節(jié)點(diǎn)，調(diào)度 Pod 以及控制集群運(yùn)行狀態(tài)。Node 工作節(jié)點(diǎn)，負(fù)責(zé)運(yùn)行容器(Container)，監(jiān)控/上報(bào)運(yùn)行狀態(tài)。邊緣計(jì)算場(chǎng)景存在以下比較明顯的挑戰(zhàn)：

狀態(tài)強(qiáng)一致且集中式存儲(chǔ)架構(gòu)，屬于中心云計(jì)算的大成產(chǎn)品，基于大規(guī)模的池化資源的編排調(diào)度實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)持續(xù)服務(wù)。 Master 管控節(jié)點(diǎn)與 Worker 工作節(jié)點(diǎn)通過 List-Watch 機(jī)制，實(shí)現(xiàn)狀態(tài)任務(wù)實(shí)時(shí)同步，但是流量較大，Worker 工作節(jié)點(diǎn)完全依賴 Master 節(jié)點(diǎn)持久化數(shù)據(jù)，無自治能力。 Kubelet 承載太多邏輯處理，各種容器運(yùn)行時(shí)各種實(shí)現(xiàn)的兼容，還有 Device Plugin 硬件設(shè)備驅(qū)動(dòng)，運(yùn)行占用資源高達(dá) 700M;對(duì)資源有限的邊緣節(jié)點(diǎn)負(fù)擔(dān)太重，尤其是低配的邊緣設(shè)備。

邊緣計(jì)算涉及的范圍大、場(chǎng)景復(fù)雜，尚無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn);Kubernetes 開源社區(qū)的主線版本并無邊緣場(chǎng)景的適配計(jì)劃。

Kubernetes 邊緣化運(yùn)行方案

針對(duì)中心云計(jì)算及邊緣計(jì)算這種云邊分布式架構(gòu)，需要將 Kubernetes 適配成適合邊緣分布式部署的架構(gòu)，通過多集群管理實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一管理，實(shí)現(xiàn)中心云管理邊緣運(yùn)行，整體分為三種方案：

集群 Cluster：將 Kubernetes 標(biāo)準(zhǔn)集群下沉至邊緣，優(yōu)點(diǎn)是無需 Kubernetes 做定制化研發(fā)，同時(shí)可以支持 Kubernetes 多版本，支持業(yè)務(wù)真正實(shí)現(xiàn)云邊架構(gòu)一致;缺點(diǎn)是管理資源占用多。方案比較適合區(qū)域云/中心云、邊緣計(jì)算/本地計(jì)算以及規(guī)模較大的產(chǎn)業(yè)邊緣場(chǎng)景。 單節(jié)點(diǎn) Single Node：將 Kubernetes 精簡(jiǎn)，部署在單節(jié)點(diǎn)設(shè)備之上，優(yōu)點(diǎn)與集群 Cluster 方案一致，缺點(diǎn)是 Kubernetes 能力不完整，資源的占用會(huì)增加設(shè)備的成本，對(duì)業(yè)務(wù)應(yīng)用無法保證云邊一致的架構(gòu)部署運(yùn)行，沒有解決實(shí)際問題。 邊緣節(jié)點(diǎn) Remote Node：基于Kubernetes 二次開發(fā)增強(qiáng)擴(kuò)展，將 Kubernetes 解耦適配成云邊分布式架構(gòu)的場(chǎng)景，中心化部署 Master 管理節(jié)點(diǎn)，分散式部署 Worker 管理節(jié)點(diǎn)。

此外，一致性是邊緣計(jì)算的痛點(diǎn)，在邊緣增加一個(gè) Cache 即可實(shí)現(xiàn)斷網(wǎng)特殊情況的邊緣自治，同時(shí)可以保證正常網(wǎng)絡(luò)情況的數(shù)據(jù)一致;還有就是 Kubelet 比較重的問題，隨著 Kubernetes 放棄 Docker 已經(jīng)開始精簡(jiǎn);同時(shí)硬件更新迭代較快，相比少量硬件成本，保持 Kubernetes 原生及通用性為大。其實(shí)更希望Kubernetes 社區(qū)本身提供適配邊緣化方案，同時(shí)考慮為 Kubelet 增加緩存機(jī)制。

Kubernetes 邊緣容器快速發(fā)展

Kubernetes 已成為容器編排和調(diào)度的事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)，針對(duì)邊緣計(jì)算場(chǎng)景，目前國(guó)內(nèi)各個(gè)公有云廠商都開源了各自基于 Kubernetes 的邊緣計(jì)算云原生項(xiàng)目，比如阿里云向 CNCF 貢獻(xiàn)的 OpenYurt，采用邊緣節(jié)點(diǎn) Remote Node 方案，是業(yè)界首個(gè)開源的非侵入式邊緣計(jì)算云原生平臺(tái)，秉承“Extending your native Kubernetes to Edge”的非侵入式設(shè)計(jì)理念，擁有可實(shí)現(xiàn)邊緣計(jì)算全場(chǎng)景覆蓋的能力。

華為、騰訊、百度等，也都開源了自己的邊緣容器平臺(tái)。邊緣容器的快速發(fā)展帶動(dòng)了領(lǐng)域的創(chuàng)新，但一定程度上也導(dǎo)致構(gòu)建邊緣計(jì)算平臺(tái)時(shí)難以抉擇。從技術(shù)架構(gòu)來看，幾個(gè)邊緣容器產(chǎn)品總的架構(gòu)思路主要是將 Kubernetes 解耦成適合云邊、弱網(wǎng)絡(luò)及資源稀缺的邊緣計(jì)算場(chǎng)景，本質(zhì)上無太大差異;從產(chǎn)品功能來看也是如此，基本上都涵蓋云邊協(xié)同、邊緣自治、單元化部署功能等。

如何構(gòu)建云邊一體化云原生平臺(tái)

現(xiàn)階段，圍繞 Kubernetes 容器平臺(tái)，構(gòu)建云邊一體化云原生基礎(chǔ)設(shè)施平臺(tái)能力是邊緣計(jì)算平臺(tái)的好選擇，通過云端統(tǒng)一的容器多集群管理，實(shí)現(xiàn)分散式集群統(tǒng)一管理，同時(shí)標(biāo)準(zhǔn)化 Kubernetes 集群規(guī)格配置：

標(biāo)準(zhǔn)集群(大規(guī)模)：支持超過 400 個(gè)節(jié)點(diǎn)的大規(guī)模集群，配置為 ETCD + Master 3 臺(tái) 8c16G，Prometheus + Ingress 5 臺(tái) 8C16G， N * Work 節(jié)點(diǎn);主要是業(yè)務(wù)規(guī)模較大的云原生應(yīng)用運(yùn)行場(chǎng)景; 標(biāo)準(zhǔn)集群(中等規(guī)模)：支持超過 100 個(gè)節(jié)點(diǎn)以內(nèi)的集群，ETCD + Master + Prometheus 3 臺(tái) 8c16G，N * Work 節(jié)點(diǎn);主要是業(yè)務(wù)規(guī)模中等的場(chǎng)景; 邊緣原生容器集群：在云端部署集群管理節(jié)點(diǎn)，將邊緣節(jié)點(diǎn)單獨(dú)部署業(yè)務(wù)現(xiàn)場(chǎng)，支持運(yùn)行單業(yè)務(wù)場(chǎng)景的應(yīng)用，比如 IoT 物理設(shè)備接入?yún)f(xié)議解析應(yīng)用，視頻監(jiān)控分析 AI 算法模型等業(yè)務(wù)場(chǎng)景。

按照業(yè)務(wù)場(chǎng)景需求選擇最優(yōu)容器集群方案，其中邊緣容器集群方案，與其他集群方案差別較大，其他集群依然保持中心云集群服務(wù)一致，基礎(chǔ)資源集中并且池化，所有應(yīng)用共享整個(gè)集群資源;而邊緣容器集群Master 管理節(jié)點(diǎn)集中部署，共享使用;Worker 節(jié)點(diǎn)都是分散在業(yè)務(wù)現(xiàn)場(chǎng)，按需自助增加，自運(yùn)維且獨(dú)占使用。當(dāng)前邊緣容器領(lǐng)域短時(shí)間內(nèi)很難有大一統(tǒng)的開源產(chǎn)品，因此現(xiàn)階段建議通過標(biāo)準(zhǔn)的 Kubernetes API 來集成邊緣原生容器集群，這種兼容所有邊緣容器的中庸方案，如果非要擇其一，建議是 OpenYurt，非侵入式設(shè)計(jì)，整體技術(shù)架構(gòu)及實(shí)現(xiàn)更加優(yōu)雅。OpenYurt 以上游開源項(xiàng)目 Kubernetes 為基礎(chǔ)，針對(duì)邊緣場(chǎng)景適配的發(fā)行版。是業(yè)界首個(gè)依托云原生技術(shù)體系、“零”侵入實(shí)現(xiàn)的智能邊緣計(jì)算平臺(tái)。具備全方位的“云、邊、端一體化”能力，能夠快速實(shí)現(xiàn)海量邊緣計(jì)算業(yè)務(wù)和異構(gòu)算力的高效交付、運(yùn)維及管理。

總結(jié)

邊緣計(jì)算平臺(tái)的建設(shè)，以 Kubernetes 為核心的云原生技術(shù)體系，無疑是當(dāng)前好的選擇與建設(shè)路徑。但是云原生體系龐大，組件復(fù)雜，將體系下沉至邊緣會(huì)面臨很大的挑戰(zhàn)與困難，同時(shí)充滿巨大的機(jī)遇及想象空間。業(yè)務(wù)應(yīng)用想要真正踐行邊緣的云原生體系，需要從理念、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、架構(gòu)設(shè)計(jì)等多方面來共同實(shí)現(xiàn)，才能充分發(fā)揮邊緣的優(yōu)勢(shì)及價(jià)值。

當(dāng)前標(biāo)題：對(duì)邊緣計(jì)算與云原生的理解與思考
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