摘要： 在9月19日下午的杭州雲棲大會飛天技術匯-cdn與邊緣計算專場中，阿里雲邊緣計算團隊的高階技術專家王廣芳，從邊緣計算的定義、場景的需求和挑戰、ens產品的價值及能力，以及典型的應用場景和案例等幾個方面，詳細解讀了阿里雲對於邊緣計算的理解。
在9月19日下午的杭州雲棲大會飛天技術匯-cdn與邊緣計算專場中，阿里雲邊緣計算團隊的高階技術專家王廣芳，從邊緣計算的定義、場景的需求和挑戰、ens產品的價值及能力，以及典型的應用場景和案例等幾個方面，詳細解讀了阿里雲對於邊緣計算的理解。
為什麼需要邊緣計算？
邊緣計算是幾年前提出來的概念，業界的定義有很多種，不過可以提煉出乙個共識：在更靠近終端的網路邊緣上提供服務，乙個層面是在網路位置上要離終端足夠近，另乙個層面要在這個網路位置上提供符合邊緣需求的完整的服務能力。
隨著網際網路的發展，業務場景趨於複雜化、創新化、快速增長和極致體驗的需求，帶來了架構優化和成本優化的需求，之前簡單的中心-終端的架構不能滿足網路效能與業務流量壓力，需要中心-邊緣-終端這樣的多級架構。
同時，隨著物聯網、4g/5g為代表的新技術的發展，越來越多的智慧型裝置連線到網際網路，據idc資料統計，到2023年將有超過500億的終端與裝置聯網，這是乙個非常龐大的數字。海量裝置產生的資料開始指數級增長，如果這些資料處理和裝置訪問都直接回到雲中心，將對雲中心形成非常大的壓力，帶來網路擁塞等一系列問題，邊緣計算能支撐建立乙個大規模分布式的架構，讓一定範圍內一定比例的資料處理在邊緣完成，只有必要的少量資料和訪問才回到中心。
邊緣計算能夠提供哪些具體能力？
首先是網路低時延，空間距離的縮短帶來的好處不只是傳播時延的縮短，最重要的是減少了複雜網路中各種路由**和網路裝置處理的時延，整體低時延的效果明顯。
其次是應對大頻寬場景，通過將大流量的業務處理放到邊緣完成，能夠有效避免網路擁塞等問題，同時大大降低成本。
第三是應對大連線也就是高併發訪問的問題，通過分布式架構分散中心處理的壓力。
王廣芳說道：「從這幾點也可以看出，邊緣計算是對中心雲能力的互補，其定位一定不是取代中心雲，而是要拓展雲的邊界，與中心雲一起賦能「雲-邊-端」的新業務架構。雲和邊緣協同，是萬物智聯時代的基本形態。「
邊緣計算應該提供什麼樣的服務形態？
王廣芳認為，首先，邊緣計算肯定不是把雲的能力直接複製和下沉到邊緣，因為邊緣的執行環境與雲中心完全不同，規模小、資源有限、而且是異構的。另外，邊緣節點是分散在網路遠端的，在此之上建立的是分布式業務架構，勢必牽扯到排程問題。
基於這些考慮，邊緣計算更應該提供一種平台能力，將底層複雜的邊緣設施形態隱藏起來，將底層的計算/儲存/網路基礎能力，以及分布式所需的分發、排程、安全等能力標準化並開放出來，讓使用者能非常方便地搭建自己的邊緣分布式業務架構。
現在阿里雲已經有幾個邊緣計算領域的雲產品，我們這裡討論的是阿里雲在邊緣基礎設施這個層面上的通用服務能力的規劃，也就是這張圖展示的邊緣計算分發平台。
在當前的邊緣場景上，應用最成熟的就是cdn場景，cdn是內容分發平台，通過把內容提前快取到邊緣節點，達到內容消費的低時延和低成本的效果。對標cdn架構，王廣芳所在的邊緣計算團隊希望把邊緣計算做成乙個計算分發平台，針對客戶的資源需求，通過中心的資源排程為客戶選擇符合需求的節點資源，同時通過計算分發能力，將使用者的業務邏輯打包分發到這些邊緣節點上，客戶的邊緣業務就可以輕鬆執行起來。
將合適的業務邏輯下沉到邊緣節點後，資料生產和消費就可以在邊緣範圍內形成閉環，而不必再回到中心進行處理。上圖右側是邊緣節點這一層的詳細架構，首先邊緣計算的基礎設施是建立在各類邊緣節點上的，這些節點包括邊緣機房idc這樣固網的節點，以及無線基站等流動網路的節點，還有更多不同資源能力和網路環境的異構的合作節點，在此之上通過ens和lns等軟體系統，將底層複雜的基礎設施形態封裝起來，向上抽象出標準化的介面和服務能力。
談到邊緣計算的網路範圍，王廣芳說：「從距離終端最近的政企、園區、家庭這些使用者側網路邊緣，到省/市/區縣等不同地區的運營商網路邊緣，終端到中心的網路鏈路還是比較複雜的，邊緣計算需要在距離終端的最後幾百幾十公里到最後十公里內都形成覆蓋和服務能力。ens產品的目標網路範圍就是中間的運營商網路，包含了固網的idc環境，以及流動網路的mec環境。根據ens圈定邊緣網路範圍，我們能快速地確認一些目標場景，比如cdn、互動直播等。」
那麼在這個圈定的範圍場景上，現有業務的開展遇到了哪些痛點和挑戰？
在沒有ens這樣的邊緣計算服務之前，客戶只有乙個選擇，就是從各級地區各家運營商那裡逐個採購節點，自建邊緣基礎設施，而自建基礎設施會帶來一系列問題和挑戰。
首先，自建基礎設施意味著從商務採購、伺服器採購等**鏈管理、到節點建設都要自己來做，導致資產投入過重和成本問題。當應對一些突發業務需求的時候，由於新建節點交付的周期長，彈性能力比較差，而臨時業務高峰過後又會有很多的資源閒置。另外自建基礎設施還帶來運維的挑戰，首先需要將邊緣節點從建設、交付到執行的整個流程管理起來，其次要管理邊緣節點內物理伺服器層面、作業系統層面、以及軟體應用層面的運維問題，出現問題時要有一組工具幫助遠端檢視日誌和問題排查定位，這些對運維的自動化和白屏化提出了很高的要求。
另乙個挑戰是安全和可靠性方面，首先邊緣dc基礎環境的可靠性依賴第三方運營商的服務，需要應對各種複雜的情形，包括針對運營商網路割接考慮應對策略等問題。針對邊緣節點中各種可能軟硬體故障，還要有及時發現和排程的能力，這些要求將直接體現到業務架構的設計開發中，挑戰和成本都很大。另外安全方面要著重考慮網路流量安全、主機安全等不同層面的安全問題，每個層面的安全方案開發成本都很高，比如ddos防護，當針對某個邊緣節點內ip的攻擊發生時，可能整個節點的網路都出現不可用問題，而想要達到預期的防護效果，可能需要在每個邊緣節點都部署一套軟體加硬體的系統方案。
阿里雲邊緣節點服務（edge node service）
邊緣節點服務這個雲產品，就是針對前面提到的目標場景，來應對客戶自建邊緣設施遇到的痛點和挑戰的。ens（簡稱）是基於靠近終端和使用者的節點提供邊緣的計算分發平台服務，使客戶可以輕鬆地將自己業務中適合下沉到邊緣的模組放到邊緣執行，建立雲邊協同的分布式邊緣架構，從而具備低時延和低成本的優勢，減輕中心的壓力。ens的邊緣節點已覆蓋國內主要地區及運營商，可以在這些邊緣節點上根據客戶需求提供可動態排程的計算資源，同時支援客戶將自己的業務應用軟體打成映象包分發到邊緣節點上。ens將阿里雲的公共雲邊界進一步拓展到邊緣，與公共雲一起完整支撐客戶「中心+邊緣」的複雜業務架構需求，真正將雲的基礎設施能力做到下沉到使用者身邊。
ens的價值和優勢
使用了阿里雲邊緣節點服務，客戶在分鐘級別就完成邊緣資源建立，終端到節點的響應時間縮短為5ms，同時節省30%以上的中心頻寬成本。
ens將一些自建設施的問題封裝到底層，使用者不可見也不需關心，使業務啟動或擴容的資金大大減少，也省去很大的管理成本。其次，通過ens的資源動態排程能力，資源擴縮容都可以在比較短的時間週期內得到滿足，結合按需購買和按量付費的產品體驗，在滿足業務資源需求的同時充分節約客戶成本。
節點的自治服務及自恢復能力是考驗可用性的核心要求。邊緣節點在與中心管控失聯的情況下，需要能夠確保節點內服務的可用性和連續性，保障基本的服務能力，同時在中心管控重新建連後，確保狀態和資料的完整回傳。
另外，結合資源的動態遷移排程能力，保證計算資源的高可用，同時確保對多租戶進行隔離，避免資源爭搶。安全方面，邊緣節點支援ddos檢測、清洗以及ip黑洞防護能力。關於ens更詳細的產品介紹和產品體驗，大家可以到官網了解。
邊緣節點服務的典型場景及案例
王廣芳現場也對邊緣節點服務的幾個典型應用場景和案例進行了闡述。
第乙個大的典型場景類別，是業務架構對節點的覆蓋有要求。這類場景以網際網路行業的線上業務為主，對服務的目標範圍一般是沒有太多區域限制的，邊緣節點也要做到全網足夠廣泛的覆蓋。這五類具體場景是目前ens服務的場景中比較有代表性的，能充分體現ens服務的優勢，給客戶的業務帶來比較大的價值提公升的。
在分享的最後，王廣芳分享了他對將來ens發展的思考。首先隨著5g的到來，移動邊緣計算mec將迎來需求爆發。其次，阿里雲要繼續將計算分發平台的能力做公升級，包括全球化的分發能力，海量節點的資源排程效能提公升和體驗優化，同時提供給客戶更強大更自動化的遠端運維能力，場景化地支援邊緣運維。最後，在基礎架構層面，我們也看到了ai對邊緣計算的需求，阿里雲正在規劃支援gpu等能力，構建邊緣場景的分布式資料分析平台，另外在網路的吞吐和效能方面進一步提公升，來支援邊緣場景中佔比較大的大流量業務的處理需求。
如果業務中有適合邊緣計算的場景，歡迎到阿里雲官網申請試用，來做方案和效能的驗證。
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並不是所有資料都需要傳送到雲端去處理和儲存。即使5g 時代到來，大量資料傳輸到雲端，延時和頻寬要求依然會很高。因此除非是地理上非常分散的低速資料可能會將感測器資料直接傳送到雲儲存，分析和控制。許多應用仍然更希望將計算更加接近現場，而將必要的資料傳送到雲端。於是邊緣計算的概念就應運而生了。西門子 in...