云原生与边缘技术-共构筑云边协同AIot应用发展

一、边缘计算（Edge Computing）

随着 5G 和万物互联时代的到来，随着 5G企业技术发展，以及 5G 和物联网时代的到来，传统云计算中心集中存储、计算的模式已经无法满足终端设备对于时效、容量、算力的需求。将云计算的能力下沉到边缘侧、设备侧，并通过中心进行统一交付、运维、管控，将是云计算的重要发展趋势。联网智能终端设备数量将急剧增加，传统云计算中心集中存储、计算的模式已经无法满足终端设备对于时效、容量、算力的需求，将云计算的能力下沉到边缘侧、设备侧，并通过中心进行统一交付、运维、管控，将是云计算的重要发展趋势。

边缘计算起源于传媒领域，是指在靠近物或数据源头的一侧，采用网络、计算、存储、应用核心能力为一体的开放平台，就近提供最近端服务。其应用程序在边缘侧发起，产生更快的网络服务响应，满足行业在实时业务、应用智能、安全与隐私保护等方面的基本需求。边缘计算处于物理实体和工业连接之间，或处于物理实体的顶端。而云端计算，仍然可以访问边缘计算的历史数据。

二、未来钱景

IDC 预计，到 2020 年全球将有超过 500 亿的终端与设备联网，超过 40% 的数据要在网络边缘侧进行分析、处理与存储，这对边缘计算提供了充分的场景和想象空间。云原生理念在我国经过几年的推广普及，已经逐步为企业接受，云原生产业已步入快速发展期。过去两年，容器技术的应用持续深化，以容器及其编排技术为核心的生态，逐渐扩展至涵盖微服务、DevOps、服务监测分析、应用管理的完整闭环。

华为云、阿里云、腾讯云等巨头云服务商以强大的综合云服务能力推动着云原生技术的发展变革，细分生态领域的企业级产品服务也不断涌现，提供更加聚焦的精细化服务。

三、谈谈如何将云原生技术融合到容器云中

边缘计算按功能角色主要分为三个部分：

云--传统云计算的中心节点，有丰富的云计算产品形态和资源，是边缘计算的管控端，负责全网算力和数据的统一管理、调度、存储。

边--又称基础设施边缘(Infrastructure Edge)，属于云计算的边缘节点，靠近设备和数据源，拥有充足的算力和存储容量。例如传统云计算的 CDN 节点，物联网场景中的设备控制中心。

端--又称设备边缘(Device Edge)，主要指终端设备，如手机、汽车、智能家电、工厂设备、传感器等，是边缘计算的『最后一公里』。

四、云原生在边缘计算中的价值

云原生技术的核心价值是：

1、通过统一的标准实现在任何基础设施上提供和云上一致的功能和体验。借助云原生技术，可以实现云-边-端一体化的应用分发，解决在海量边、端设备上统一完成大规模应用交付、运维、管控的诉求。安全方面，云原生技术可以提供容器等更加安全的工作负载运行环境，以及流量控制、网络策略等能力，能够有效提升边缘服务和边缘数据的安全性；

2、边缘网络环境方面，基于云原生技术的边缘容器能力，能保证弱网、断网的自治性，提供有效的自恢复能力，同时对复杂的网络接入环境有良好的兼容性；异构资源兼容性方面，云原生技术的适用性逐步提升，在物联网领域，云原生技术已经能够很好的支持多种 CPU 架构(x86-64/arm/arm64)和通信协议，并实现较低的资源占用。

3、以 Kubernetes 为基础的云原生技术，经过近几年的高速发展，适用范围、落地场景、技术成熟度等均有了长足发展，其核心价值之一是通过统一的标准实现在任何基础设施上提供和云上一致的功能和体验。将云原生技术和边缘计算相结合，可以快速实现『云-边-端』一体化的应用分发，解决在海量边、端设备上统一完成大规模应用交付、运维、管控的诉求；

4、在安全方面，云原生技术可以提供容器等更加安全的工作负载运行环境，以及流量控制、网络策略等能力，能够有效提升边缘服务和边缘数据的安全性；在边缘网络环境下，基于云原生技术的边缘容器能力，能保证弱网、断网的自治性，提供有效的自恢复能力，同时对复杂的网络接入环境有良好的兼容性；

依托云原生领域强大的社区和厂商支持，云原生技术对异构资源的适用性逐步提升，在物联网领域，云原生技术已经能够很好的支持多种 CPU 架构和通信协议，并实现较低的资源占用。目前已经有不少厂商在进行云原生边缘计算的尝试，并有了部分成功案例，相信在 2020 年随着 5G 的快速铺开，云原生边缘计算的发展将大大提速。

五、推动技术拓展的厂商及其产品：

AWS（Firecracker，MicroVM方法）、OpenStack基金会（Kata Container，MicroVM方法）、VMware（vSphere Integrated Containers，MicroVM方法）、Google（gVisor，沙盒方法）等。

建议：

■评估采用裸机容器实现大规模部署，另外资源受限的环境（如边缘计算）也裸机容器的适用场景。

■在要求高安全性尝试使用安全容器技术，但要考虑生产环境验证及是否支持Kubernetes及是否与开放容器计划（Open Container Initiative，OCI）兼容能力。

容器化很可能成为边缘计算应用的主流分发方式，物联网平台商开始采用容器作为边缘计算基础设施。Microsoft Azure物联网边缘计算平台允许供应商添加Docker容器作为边缘模块、AWS IOT Greengrass支持部署Docker容器或快照、Balena.io项目支持跨设备部署和管理容器。Kubernet虽为数据中心而生，但在边缘环境中也有应用，Chick-fil-A在其2000多家门店中构建三节点kubernetes集群，像Rancher这样软件供应商也在开发可用于边缘计算的轻量级kubernetes。

AWS IoT Greengrass (IoT edge software)、Microsoft Azure IoT Edge (IoT platform service)、Rancher k3s (Lightweight Kubernetes distribution)等。