中國移動研究院李鍇：敢問"邊緣云"路在何方
眾多的云環(huán)境明明在一個世界里，卻又仿佛被平行宇宙緊緊鎖住，不停的尋找但又在不停的錯過，在不知不覺間總是茫然的問路在何方，幸好，“邊緣云”恰到好處的出現(xiàn)在正確時間，路在腳下，等待綻放的燦爛。
抬起頭就覺得世界很大，笑看邊緣云應(yīng)運而生
IT領(lǐng)域堪稱是新概念、新技術(shù)的斗獸場。隨著新型IT技術(shù)對傳統(tǒng)行業(yè)的滲透越來越深入，傳統(tǒng)企業(yè)也逐漸被IT互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)帶入了群魔亂舞，他們早已不再是旁觀者，在自發(fā)上演的電影中，時刻準備著成為主角，也必須在整個過程中淡然處之。
試想虛擬化、容器、云計算、微服務(wù)、區(qū)塊鏈等技術(shù)撲面而來，直教人“亂花漸欲迷人眼”。在技術(shù)革新和需求的不斷涌現(xiàn)中，推動著文明時代向前發(fā)展。架構(gòu)模型也在不斷的劃舊謀新，基礎(chǔ)架構(gòu)從自建機房到托管設(shè)備再到云計算，應(yīng)用從最早的單體模型到MVC分層模型再到微服務(wù)架構(gòu)模型，程序的運行承載方式也從物理機到虛擬機和容器方面轉(zhuǎn)變。整個演變過程如摧古拉朽一般，還未曾仔細端詳你容顏，就變成匆匆過客，在唏噓中感嘆短短幾年便已是滄海桑田。
云計算在人們的注目歡呼中應(yīng)運而生。云的出現(xiàn)，能夠滿足支撐更多的接入用戶，不斷變化的生產(chǎn)力需求，同時又可以節(jié)省采購設(shè)備和軟件的成本，頗有“葵花在手，江山我有”的膽識和自信。云利用規(guī)模優(yōu)勢打開了水龍頭取水，著實讓客戶幸福的只需要交水費這么簡單，苦活累活可以不顧一切的甩給云計算廠商解決。此時的云就是蜜月期中你眼中永遠的TA，但最美的承諾總是因為太年輕，轉(zhuǎn)折的故事每天都在上演，前進的巨輪推動人類走入一個永遠不會干涸的欲望海洋，隨時都可能掀起波濤和巨浪。
當高清視頻、智慧城市、智能制造等需求風靡云涌，無人機、AR/VR、工業(yè)機器人也都蓄勢待發(fā)之時，正所謂天下大勢，合久必分，分久必合。此時的云在處理這部分業(yè)務(wù)時已顯得捉襟見肘，人們開始對那個既博愛又吝嗇的TA產(chǎn)生不滿。迅速豐富的業(yè)務(wù)對計算和存儲提出越來越多的個性要求，對高帶寬、低時延和大連接的網(wǎng)絡(luò)需求也比過去更為迫切。有個別"忠貞不屈"的業(yè)務(wù)仍然都交由云來處理，但難免在實時性、敏捷性以及安全隱私等諸多方面愈來愈無法滿足需求，但人們已經(jīng)習慣云帶來的種種好處，舍不得離TA而去，在掙扎和彷徨過后，必須要求云部分能力有所改變，決定引導云在各種模塊協(xié)同統(tǒng)一情況下，靠近用戶側(cè)就近處理海量數(shù)據(jù)，諸多問題將迎刃而解。為滿足用戶側(cè)計算、存儲、網(wǎng)絡(luò)的需求，同時還能保留云計算帶來的諸多利益，邊緣云在云計算的肩膀上應(yīng)運而生。
邊緣云順勢而為，助力ICT融合與企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型
在我看來，潮流變遷推動前進中的邊緣云。顧名思義，邊緣云靠近數(shù)據(jù)源或用戶的網(wǎng)絡(luò)邊緣位置提供CT和IT的基礎(chǔ)設(shè)施，并為邊緣應(yīng)用提供云服務(wù)和附帶網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的能力平臺。
邊緣云為云換發(fā)了無限的青春活力，應(yīng)用發(fā)展、平臺建設(shè)、網(wǎng)絡(luò)能力隨著差異化在極速興盛中，ICT技術(shù)在邊緣場景也不存在平行線，它們在邊緣云迎來融合良機，形成了淵渟澤匯。傳統(tǒng)云將來會變成不熟悉的樣子，5G移動通信技術(shù)與邊緣云的發(fā)展需要進行深度融合，他們渴望相互接近，邊緣云可以承載5G網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)功能，5G網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)繁榮邊緣云承載業(yè)務(wù)，兩者關(guān)系緊密且將相輔相成。
時勢造就邊緣云，機遇面前邊緣云應(yīng)拒絕等待，迎難而上。通過邊緣云既可以穩(wěn)定運行眾多新型IT技術(shù)又能承載5G網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)功能，將帶來的不僅是產(chǎn)業(yè)變革，也為科創(chuàng)領(lǐng)域帶來重大機遇，幫助傳統(tǒng)企業(yè)從互聯(lián)網(wǎng)化轉(zhuǎn)型至數(shù)字智能化，同時結(jié)合大數(shù)據(jù)、人工智能與實體經(jīng)濟結(jié)合，賦能制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級，服務(wù)國家戰(zhàn)略在“智能+”概念上探索和落地。
構(gòu)建“云網(wǎng)邊端”協(xié)同架構(gòu)中，邊緣云直面挑戰(zhàn)
對未來的美好憧憬，潘多拉的盒子也顯得格外可愛。在數(shù)字智能化趨勢下，垂直行業(yè)給中國制造帶來的全新應(yīng)用場景，實現(xiàn)工控設(shè)備互聯(lián)互通、制造流程高效可控、產(chǎn)品品質(zhì)高度可靠，真正讓數(shù)據(jù)成為提升生產(chǎn)力效率工具，通過邊緣云使用通用x86服務(wù)器等硬件以及虛擬化技術(shù)，構(gòu)筑在用戶側(cè)的云計算平臺，能提供計算、網(wǎng)絡(luò)、存儲、安全等可滿足智能制造的差異化需求彈性能力，并與計算、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，和終端等設(shè)備形成“云、網(wǎng)、邊、端”協(xié)同的技術(shù)架構(gòu)。
作為置身ICT技術(shù)領(lǐng)域多年的實踐者，我們一直期望有這樣的時刻，即異構(gòu)的IT基礎(chǔ)設(shè)施像哈利波特的魔法杖一樣，能夠滿足不同行業(yè)的多樣化需求，解開系統(tǒng)應(yīng)用繁冗的復(fù)雜局面，開發(fā)工程師無需再考慮運行環(huán)境問題，運營人員在統(tǒng)一界面下完成企業(yè)的管理和發(fā)布，運維人員不用手動解決云平臺之間的兼容性問題, DevOps也會實現(xiàn)找到落地方案……，通過邊緣云平臺保證服務(wù)的高效穩(wěn)定運行，讓各自核心職責都回歸初心，模塊間繁榮高效、和諧融洽，使系統(tǒng)與運行之間割據(jù)多年的局面在邊緣側(cè)將走向統(tǒng)一。
盡管理想很美好，但任務(wù)卻無比艱巨。當前相關(guān)領(lǐng)域的隔閡依然存在，跨行業(yè)的方案也存在諸多不同，同時技術(shù)體系和軟件版本相差甚遠，就連理清系統(tǒng)架構(gòu)脈絡(luò)、形成完整的知識體系的時間成本都開銷巨大。但這些都無法阻礙邊緣云向前發(fā)展，在大勢所趨下，巨輪乘風破浪，永不停息。
云邊協(xié)同的場景隨著邊緣側(cè)設(shè)備節(jié)點的形態(tài)不一表現(xiàn)也各不相同。例如在物聯(lián)網(wǎng)邊緣場景下云邊協(xié)同主要考慮的是邊緣設(shè)備與邊緣云之間的協(xié)同資源協(xié)同和數(shù)據(jù)協(xié)同，邊緣節(jié)點提供基礎(chǔ)設(shè)施資源和設(shè)備自身管理API，豐富的南向網(wǎng)絡(luò)接口以支持廣泛的終端接入以及數(shù)據(jù)采集和預(yù)處理能力;云端提供資源調(diào)度管理策略，包括邊緣節(jié)點的設(shè)備管理、資源管理，網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接管理和海量數(shù)據(jù)的存儲、分析與價值挖掘。這里的云可以是集中形態(tài)的云，也可以是由于下沉需求而構(gòu)建的某種地市級別的邊緣云。在AI等數(shù)據(jù)處理分析場景下，云邊之間將引入智能協(xié)同，邊緣云為云端AI模型訓練提供數(shù)據(jù)輸入，負責AI在邊緣側(cè)的推理執(zhí)行，并將執(zhí)行結(jié)果反饋給云端; 云端基于邊緣云上傳的實時數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)、AI執(zhí)行反饋等信息開展集中式AI模型訓練。未來具體的云邊協(xié)同帶來的技術(shù)變革需要深入研究。
應(yīng)夯實基礎(chǔ)，靈活架構(gòu)下邊緣云IaaS先行
根深之樹不人風折，泉深之水不會涸竭。邊緣云涉及架構(gòu)復(fù)雜，欲建立更為牢靠的羈絆，則底層基礎(chǔ)設(shè)施重要性就凸顯，只有底層基礎(chǔ)牢固可靠，才能穩(wěn)定的承載各類網(wǎng)元和應(yīng)用。想要發(fā)展垂直行業(yè)全新場景，須優(yōu)先引導推動IaaS基礎(chǔ)設(shè)施層先行，依托定制化技術(shù)增強，打造滿足各類場景多種資源的融合架構(gòu)，才能支撐邊緣業(yè)務(wù)的多樣化需求。
1)多種硬件共同推動
邊緣云應(yīng)融合多種硬件類型，就像世界上沒有純色的天空，邊緣云需要形成“點、線、面”的硬件策略，才能在參差不齊的部署機房環(huán)境中，實現(xiàn)業(yè)務(wù)可靠運行。
由于標準DC、電信接入、企業(yè)園區(qū)等多種機房在空間、制冷、承重、市電容量等條件都存在差異的特性，各機房可因地制宜的部署不同種類的業(yè)務(wù)應(yīng)用。在條件較好，改造升級少的機房中，可推薦使用通用X86服務(wù)器附加GPU、智能加速卡等硬件，不僅能夠承載轉(zhuǎn)發(fā)面網(wǎng)元以及CDN、工業(yè)控制、高精機器人等業(yè)務(wù)，還能實現(xiàn)硬件和軟件的解耦，避免被單一綁定。
在部分早期電信機樓空間、市電容量不足的機房中，經(jīng)過簡單機房改造情況下，采用空間占用小、消耗電量少的定制化硬件滿足一些對可用性需求較低的業(yè)務(wù)場景，按實際環(huán)境和需求選取邊緣硬件形態(tài)，減輕骨干帶寬負載，實現(xiàn)降本增效的目的。
個別邊緣云考慮到成本等因素，盡管可以使用一體化設(shè)備，但為避免單一綁定，仍推薦采用OTII的通用硬件。地市、區(qū)縣及條件較好的接入機房可根據(jù)空間、網(wǎng)絡(luò)、配電等環(huán)境因素選用通用服務(wù)器或體積較小的定制服務(wù)器;演唱會直播、基建現(xiàn)場等臨時場景可采用一體機;企業(yè)園區(qū)可按需靈活選擇硬件形態(tài)。為靈活獲取監(jiān)控信息，邊緣硬件需要推動物理接口進行標準化。
2)豐富的資源環(huán)境
邊緣云應(yīng)滿足多種融合運行的虛擬實體，技術(shù)包容且豐富多彩，形成支持虛擬機、容器等混合IaaS層，并且具備包括軟件開發(fā)環(huán)境、數(shù)據(jù)庫和中間件等平臺級的PaaS層。積極與行業(yè)各廠商建立緊密合作，通過將IaaS和平臺級PaaS進行深度整合，為客戶提供全量完整的基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)能力。
推薦使用如OpenStack、Kubernetes等行業(yè)事實標準的管理組件，實現(xiàn)接口形態(tài)的標準開放，以便垂直行業(yè)應(yīng)用編排管理與基礎(chǔ)設(shè)施層解耦，協(xié)同聯(lián)動。由于邊緣機房小且資源稀缺，為盡可能做到節(jié)源開流的云基礎(chǔ)設(shè)施，提升業(yè)務(wù)資源的可用量，需要減少平臺自身開銷，降低控制組件資源占用，在必要情況下，IaaS層可研究采用虛擬資源遠程或本地極致輕量化或計算拉遠等方式方法解決，同時在平臺層應(yīng)豐富多種PaaS服務(wù)能力。
3)眾多邊緣云環(huán)境統(tǒng)一納管
豐富多彩并非袖手旁觀。中心節(jié)點管理組件直接對接分布廣泛的眾多邊緣云節(jié)點，存在管理效率低、權(quán)限策略復(fù)雜、網(wǎng)絡(luò)開銷大等一系列問題，建議考慮在運維能力較強的地市引入"邊緣云統(tǒng)一管理平臺"，為轄區(qū)內(nèi)的地市級、區(qū)縣/接入級邊緣云提供集中管控。平臺需具備資源與服務(wù)申請門戶、資源管理、開放API、運維管理以及部分運營管理的功能，便于靈活承載電信網(wǎng)元、IT應(yīng)用等多種ICT邊緣業(yè)務(wù)。
礪大志蘊擔當，邊緣云航行任重道遠
同舟共濟揚帆起，乘風破浪萬里航。永恒的追求都應(yīng)滿足其實用價值。2019年圍繞醫(yī)療、教育、農(nóng)業(yè)、交通等關(guān)鍵民生領(lǐng)域的情況，邊緣云需要積極與更多垂直行業(yè)場景深度結(jié)合進行落地，加強優(yōu)勢互補。運營商、平臺和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備廠商、CDN服務(wù)商、互聯(lián)網(wǎng)廠商等需彼此利用邊緣云解決深度計算、安全存儲和優(yōu)質(zhì)網(wǎng)絡(luò)等智能場景的多樣化復(fù)雜需求，支撐5G技術(shù)與垂直行業(yè)的深度融合，真正實現(xiàn)“高帶寬、低延遲、大連接、低功耗”應(yīng)用的萬物互聯(lián)，不斷提升終端用戶的產(chǎn)品體驗，提升中國品牌的競爭力與影響力，強化邊緣云原始創(chuàng)新。
解決邊緣云目前存在的關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)，突破難題，全面加強與各層級組件之間的關(guān)系，完善邊緣云頂層設(shè)計，健全架構(gòu)體系，以邊緣云IaaS、PaaS建設(shè)為基礎(chǔ)，打造垂直行業(yè)智慧平臺，為各行業(yè)轉(zhuǎn)型升級賦能。“簡政放權(quán)”讓邊緣云承擔應(yīng)有的責任，為社會增添動力和價值，愿一起協(xié)同砥礪前行。
關(guān)于作者：李鍇，中國移動研究院網(wǎng)絡(luò)與IT技術(shù)研究所 邊緣云技術(shù)解決方案經(jīng)理
【本文為51CTO專欄作者“移動Labs”原創(chuàng)稿件，轉(zhuǎn)載請聯(lián)系原作者】
