阿里雲高級技術專家周哲：阿里雲邊緣雲原生應用實踐

簡介：爲何須要邊緣雲原生？邊緣雲原生的技術特性和優點是什麼？它能夠爲行業提供哪些關鍵能力？又有哪些場景適合邊緣雲原生呢？在MEC全球應用開發者大會的「MEC開放論壇」上，阿里雲高級技術專家周哲進行了《阿里邊緣雲原生應用實踐》主題分享，站在技術視角對邊緣雲原生的技術概念、應用場景、阿里雲邊緣雲原生實踐案例等多方面進行解讀。

近日，MEC全球應用開發者大會隆重召開！大會致力於推進MEC從試驗走向應用落地，推進不一樣MEC平臺「雲-網-邊-端-業」能力全面開放，加速邊緣應用創新的步伐。在大會的「MEC開放論壇」上，阿里雲高級技術專家周哲進行了《阿里邊緣雲原生應用實踐》主題分享，站在技術視角對邊緣雲原生的技術概念、應用場景、阿里雲邊緣雲原生實踐案例等多方面進行解讀。

爲何須要邊緣雲原生？

什麼是邊緣雲原生？周哲認爲：邊緣雲原生就是邊緣雲和雲原生的結合。在當下的5G時代，80%的數據和計算將發生在邊緣，那麼市場需求爲何必定要邊緣化？

在場景層面，將來5G的接入和各類應用都會雨後春筍般地出現。而5G的特色就是大流量、低延遲、大鏈接，這些特徵傳統的數據中心是不能知足的。例如4K/8K、VR、雲遊戲等應用上要依靠較大的流量進行支撐的，若是全部的流量都傳輸到數據中心，帶寬壓力是沒法承受的；其次，由於物理距離的限制，低延時需求也較難實現；最後在大鏈接層上，隨着IoT智能設備的普及，將來終端的規模量級暴增，須要分而治之，藉助更多的邊緣節點提供大鏈接的解決方案。在中心雲和設備端之間打造邊緣雲的平臺，可以起到承上啓下的做用，實現上下傳輸和能力互通。

關於雲原生的理解，每一個人都不一樣。對於雲原生的理解，阿里雲阿里巴巴合夥人、阿里雲高級研究員蔣江偉認爲：因雲而生的軟件、硬件、架構，就是真正的雲原生。周哲現場介紹到：其中包含三個維度，在硬件或者基礎設施層，具有按需分配、彈性伸縮的能力，這個是雲計算的基礎能力。覆蓋公共雲的基礎設施、專有云的基礎設施，邊緣計算的基礎設施，總體上構建雲原生基礎實施。在架構層面，具有鬆耦合、可彈性擴展、高容錯性等特色。在雲原生應用管理層面，基於自動化、可觀測、可管理的軟件交付流程，加速創新效率的同時保障系統穩定性。雲原生應用具有這三個維度特性。這樣的應用易維護、彈性伸縮、穩定性、迭代效率高。

「雲原生的典型技術表明：容器、服務網格、微服務、不可變技術設施和聲明式API。這些技術是屬於雲原生技術，如今不少雲原生技術是基於容器、服務網格、微服務等構建出來的，但云原生技術不只僅包含這些，除了這些技術外，也能夠構建出雲原生應用和技術，只要符合上面三個特性，是否是容器都沒有關係。若是不是具有上面三個特性的應用，不是標準的雲原生應用。好比：使用容器技術，本身搭建容器服務，雖然也是使用雲原生技術，但這個應用不表示是雲原生應用。」周哲認爲。

邊緣雲原生就是既知足邊緣雲、也知足雲原生特性。

邊緣雲原生的技術優點

雲原生技術可以解決應用的開發運維效率、穩定性、成本問題。那麼邊緣雲原生應用和中心雲原生應用的差別是什麼？

周哲從四個方面作了對比：

1、在基礎設施方面：邊緣的特色是分佈式、機房小，每一個機房10-50臺機器，計算和存儲能力受限。單機房可靠性差，每一個機房的SLA相對中心的保障是差的。單機房彈性能力受限的，跨機房的彈性能力強。中心雲的特色是集中式、每一個機房都很大，計算和存儲規模大，機房可靠性高，單機房彈性伸縮好，多機房通常作容災考慮。

2、在系統架構方面：邊緣特色是全球分佈式接入，靠近客戶邊緣測。須要跨公網的集羣間應用通訊能力。也就是咱們所說的邊緣通訊和邊緣協同能力。每一個集羣和中心的網絡鏈路不是很是可靠，一旦邊緣和中心失去鏈接，須要作好邊緣自治能力。中心的特色是通常單機房接入，機房內核機房間專線互聯。不須要邊緣自治。

3、資源調度方面：邊緣側因爲機房小，單機房的彈性能力受限，邊緣的彈性須要跨節點間來作。同時邊緣的機房分散，須要根據全局負載，須要選擇是到哪一個邊緣節點，在作邊緣節點內的調度。須要全局請求調度和資源的算力調度結合。中心側用戶主要關注容器的算力調度，通常不關注請求調度。

4、應用編排管理方面：在邊緣側應用須要部署到幾百上千個集羣，而且須要考慮應用跨集羣容災，怎麼保證幾個集羣的應用狀態一致，成爲難點。在中心側一般是集羣的管理統一，較少作多集羣管理，通常應用跨集羣容災作冷備，保證集羣內應用狀態一致性。

邊緣雲原生能夠提供的關鍵能力

第一：異構融合廣覆蓋

在邊緣端須要廣覆蓋，有更多資源覆蓋在延時方面會更有優點，怎麼作到資源多？其中一種方式是自建，自建能力是有限的，另外會考慮租用各個雲廠商的邊緣資源，這樣針對不一樣廠商資源作好異構融合能力。

第二：雲邊體驗一致性

不少應用既須要在雲端部署，也須要在邊緣部署，若是雲邊的體驗不一致，就會增長更多的開發成本。應用開發須要作好雲邊體驗一致性，這樣對應用開發者很是友好，不用邊緣一套應用、中心一套應用。

第三：標準雲原生兼容

雲原生有一個主要出發點就是跨平臺兼容。讓應用開發者在本身的搭建的平臺可以運行應用，在不一樣的場景也可以運行應用，這樣對開發者就很是友好。

第四：算力全域流動性

在邊緣特性裏，最關鍵一點是分佈式，對全局的流量調度+算力結合有很強的需求。可以作到用戶在哪裏，應用自動部署到用戶就近的邊緣。按需在邊緣作到算力和流量的流動。

那麼哪些應用場景適合邊緣雲原生？

周哲表示：有幾個場景適合邊緣雲原生，第一個場景是雲端算力下沉，例如視頻轉碼等，原來視頻轉碼都是在中心轉碼，在邊緣作分發，這是一個典型的雲端算力下沉的應用場景。其次是終端的算力上移場景；周哲解釋道，例如如今比較火爆的：雲應用、雲遊戲、雲桌面等都屬於終端的算力上移場景，經過邊緣計算能夠解決不少應用不穩定等問題。第三個場景是本來就在邊緣上的應用和數據，典型的是CDN的應用和數據，每秒鐘全網有幾百Tbps的數據在流動和傳輸。

阿里雲邊緣雲原生產品與實踐

阿里雲邊緣雲原生體系，以下圖所示，從下至上。首先是邊緣雲，包含邊緣基礎設施能力，邊緣融合計算，在邊緣雲中有不少邊緣節點，能夠跑容器、微服務架構應用等。基於邊緣網絡和中間件作分發和管控。再上層是容器平臺，包含容器相關的管控服務、集羣管理能力。在容器平臺之上是雲原生能力，包含應用管理、servicemesh、可觀測性等。經過總體雲原生技術棧可以使邊緣應用開發更簡單。

接下來周哲也針對上述介紹展現了一些阿里雲邊緣雲原生實踐的案例。
第一個案例：CDN ON ENS

這個目標是全網CDN使用雲原生技術上邊緣計算，它的價值能夠達到降本提效，在保證穩定性的狀況下提高CDN業務創新效率。「實際上咱們也會在CDN業務上遇到問題。」周哲說：在CDN業務上會遇到不一樣資源爭搶問題、業務複雜、系統組件多、全網發佈週期長、異構資源部署能力弱、資源複用率底等主要問題。例如雙11電商的圖片壓力較大，在跨年看春晚時直播的負載較大，怎麼解決這種CDN應用的問題？

「咱們就經過一些雲升級的技術方案來解決。」周哲提出了雲原生技術方案：

• 經過容器化作業務拆分隔離，解決資源爭搶的問題。
• 經過微服務化架構改造解決系統組件多，問題排查難的問題。
• 經過全流程應用管理系統結合業務拆分隔離，在保證穩定性的基礎上，提升發佈效率。
• 具有異構資源管理的能力，解決各類異構資源的使用問題。
• 基於資源的實時彈性調度，解決不一樣業務場景錯峯複用問題。

第二個場景案例：視頻轉碼下沉到邊緣

以下圖所示，左側是原來的方案：主播推流到CDN邊緣節點，CDN邊緣節點在把直播流推到中心，在中心作轉碼。另一端是播放端，播放端在邊緣節點拉流，邊緣節點再從中心拉流。新的方案是：主播端直接推流到ENS邊緣節點，直接在邊緣節點部署轉碼應用程序，直接在邊緣節點作轉碼，播放端能夠直接從邊緣節點拉取轉碼後的直播流。這樣可以下降邊緣到中心的成本、並提升用戶體驗。

第三個場景案例：終端上雲（雲遊戲/雲應用場景）
你會不會遇到一種狀況：平時和朋友一塊兒聚餐時想玩個遊戲，手機沒有安裝，下載遊戲安裝包有比較大；下載耗費流量高時間又長，怎麼辦？

若是有云遊戲就比較好了。雲遊戲的場景的使用邊緣計算方案，以下圖所示：左下角是用戶終端，左上角是遊戲廠商的業務系統，右上角是邊緣計算的管控中心服務，右下角是邊緣計算節點。

整個交互的流程是：當用戶終端先訪問業務系統，雲遊戲的業務系統和邊緣計算管控發起雲遊戲應用的建立請求，邊緣計算管控中心下發指令給邊緣節點，邊緣節點把雲遊戲的應用啓動起來，啓動起來後邊緣計算管控中心返回雲遊戲的虛擬設備，業務系統把虛擬設備反饋手機終端用戶，手機終端和邊緣節點虛擬終端就能夠建聯，手機終端就能夠經過操做指令和邊緣節點虛擬終端作遊戲交互，虛擬終端會屏幕畫面視頻流，返回給手機終端，最終手機終端就可以正常顯示了。

總結一下，阿里雲邊緣計算產品主要分幾個層面，第一個層面是底層的服務器、交換機可以造成統一的池化資源，屬於ENS基礎設施。第二個層面，就基於這些統一池化的硬件抽象出來的計算、存儲、網絡的資源形態。第三個層面，是把這些基礎設施技術經過平臺服務的方式進行包裝，造成存儲平臺、計算平臺、容器平臺、試圖計算平臺和應用管理平臺。第四層是saas場景交給客戶進行封裝實現，完成垂直化業務和創新場景的落地。

同時，阿里邊緣計算產品也具備五大能力：

• 支持三種計算形態：虛機，容器及安全容器、終端數字孿生計算。
• 支持多種存儲服務：高可用塊設備、文件存儲、對象存儲、CDN KV緩存。
• 支持多種網絡服：實現了節點內的多種網絡形態，跨節點的網絡加速和交換能力，以及邊緣的負載均衡產品。
• 安全節點信安：提供了四層、七層的防攻擊能力，針對內容和主機的安全等場景，具備600G的抗DDoS攻擊能力。
• 高效自動的雲化納管：支持容器虛機的高效生產，和鏡像發佈的管控，遠程無接觸3小時全自動化管理。

後續阿里雲邊緣計算會在「阿里雲Edge Plus」公衆號中分享更多最新的產品能力、解決方案和技術實踐，歡迎你們一塊兒探討。

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