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5G作為新一代信息通信技術領域的引領性技術，成為企業數字化轉型、全面構建數字基礎設施的強大推動力。

近幾年，5G與交通、電力、醫療及工業制造相結合，涌現出一批又一批優秀的案例。但是，由于資源異構、設備分布廣、資源碎片化等特點，傳統云計算解決方案在應用于5G網絡時局限性越來越明顯，如何針對行業客戶建設更加高效、靈活、彈性、敏捷、健壯、智能的網絡，是5G與垂直行業應用結合面臨的新課題。

隨著云計算的發展進入成熟期，以資源優化轉向效能提升成為突出特點，云原生成為下一代云計算的技術“內核”。云原生以其毫秒級的彈性響應、高度的服務自治故障自愈能力、可實現異構資源標準化、具備大規模復制能力，在促進5G行業應用中突顯了巨大的價值。

云原生發展現狀及趨勢

近幾年云原生技術進入快速發展期，已被更多的企業和用戶引入到軟件開發中。圍繞云原生的關鍵技術趨向于多元化發展，可概括為兩個方面：一是云原生底層技術，主要包括云原生服務器、存儲、網絡及容器技術;二是云原生編排與管理，主要包括云原生消息隊列、服務網格(Service Mesh)、無服務器架構技術及云原生調度系統。

云原生底層技術

隨著云原生技術被更多的企業應用，越來越多的互聯網、數據庫、消息隊列等企業有狀態核心應用逐步遷移到云原生平臺，以適應時延、吞吐量及穩定性的要求。云原生存儲是指通過整合多種云存儲形態，完整匹配 Kubernetes 環境下的存儲聲明機制，提升存儲的質量、穩定性及安全等能力，以滿足不同應用場景下的存儲使用需求的新型存儲解決方案。

首先，隨著容器云原生技術快速發展，Docker容器和宿主機共享內核的特點導致了Docker容器逃逸問題變得嚴峻。為解決普通容器由于內核Bug引發容器逃逸，安全容器通過添加隔離層，給進程分配了一個獨立的操作系統內核，從而避免了讓容器共享宿主機的內核。

其次，為了解決傳統應用遷移到FaaS平臺面臨的函數拆分及遷移成本問題，Serverless容器脫穎而出，Serverless容器可以支持進程常駐的服務形態，不限運行時長，并擴大Serverless的應用場景。同時，Serverless容器在免運維的純托管模式、以實際資源用量計費及秒級彈性伸縮響應等方面均進行了加強。

再次，在裸金屬服務器上搭建容器服務成為一些對性能和實例隔離性要求較高用戶的選擇。

最后，為了進一步提高容器負載性能和穩定性，一些非業務負載組件也逐步由專門的卸載硬件來承載，這也促進了云原生服務器、云原生存儲及云原生網絡的發展。

此外，為進一步解決客戶對高性能計算的強要求，云原生服務器應運而生，它既具備了物理機的性能優勢，又具備了云服務器的管理能力。

云原生編排與管理

編排和管理層的工具可實現自動化和彈性伸縮，基于此云原生應用程序天然具有可擴展性。其中，服務網格是一個用于管理、觀測、支持工作負載實例之間安全通信的管理層。服務網格使服務治理與業務邏輯解耦，可實現異構系統的統一治理。

服務網格相對于傳統微服務框架擁有較多優勢：一是超強的通信線路數據觀察性;二是“面向目的地”的流量控制能力;三是微服務網絡的增強安全特性。

無服務器是一種架構理念，其核心思想是將提供服務資源的基礎設施抽象成各種服務，以API接口的方式供給用戶按需調用，真正做到按需伸縮、按使用收費。

云原生在5G中的應用探索

云計算技術已應用于現有的通信網絡，包括基于OpenStack平臺實現網元虛擬化和快速部署，基于開放的編排標準實現資源編排。但這些能力對于 5G 網絡愿景來說還遠遠未夠，例如分鐘級的網絡能力部署和變更要求、與云計算主流的容器管理平臺Kubernetes的互操作等。在ETSI、NGMN等機構發布的5G白皮書上，通信運營商、設備商都提出了引入云原生技術到5G網絡中以實現其愿景。

云原生在邊緣計算中應用

邊緣計算加速了5G在各行各業的應用，不僅滿足了海量終端對高算力的需求，也滿足了以智能駕駛、工業互聯網為代表的低時延應用場景需求。然而，與云計算相比較，邊緣計算具有資源分布廣、異構性高、多碎片等特征，對算網協同的資源管控能力提出了更高的要求，傳統的云計算解決方案難以應對邊緣計算復雜性、不確定性、高動態性的需求，而將云原生應用拓展至邊緣計算平臺可以更好地助力5G落地千行百業。

在邊緣計算平臺引入容器化技術，可以實現底層物理計算資源的抽象與軟件化，滿足邊緣計算的資源協同、應用管理協同、智能協同、數據協同以及輕量化的發展需求。

容器技術采用統一標準的容器格式和容器倉庫，可為邊緣計算提供標準化的應用分發，打造統一的容器控制面接口，滿足邊緣計算豐富的應用開發。同時，邊緣計算借助云原生技術還可實現“云-邊-端”一體化的應用分發，滿足邊緣計算海量設備大規模應用分發的能力。

此外，邊緣計算與容器技術的結合也可以提供更加安全的工作負載運行環境，能夠有效保障邊緣計算平臺的安全性。利用邊緣容器能力，不僅可以在網絡信號差的情況下，提供有效的自恢復能力，還可大幅提升邊緣計算資源接入環境的兼容能力，滿足多異構的網絡接入。

云原生在核心網中應用

5G核心網部署方式成為滿足各行各業專網的關鍵技術。為適應核心網面向服務及輕量級的發展需求，云原生技術在核心網中的應用主要體現在兩個方面：一是面向服務的5G云原生核心網;二是基于云原生的輕量級5GC。

面向服務的5G云原生核心網方案主要包括云基礎設施、NG核心網、運營管理系統、虛擬化基礎設施管理器等4個組件，利用云原生技術、容器技術、服務網格、無服務器架構技術及云原生調度系統，可實現5G核心網大規模定制化的個性服務需求。

為滿足行業客戶類型豐富的組網需求，打造輕量級5GC成為運營商積極推動的網絡關鍵技術之一。云原生以其靈活的容器技術及調度策略，很好地滿足了5GC核心網功能定制化裁剪，可支持行業客戶按需對網絡、網元功能進行靈活編排、定制開發及快速部署。

綜上所述，云原生技術正以其靈活的組網及調度能力助力5G行業客戶的發展，但是云原生技術應用于5G還處于初級階段，如何針對5G的需求制定調度策略，如何更好地滿足5G廣鏈接的異構組網，如何構建邊緣云、中心云一體化的應用服務，都是云原生技術面臨的挑戰。