邊緣計(jì)算要知道哪一些事

邊緣計(jì)算在技術(shù)時(shí)代思潮中占據(jù)了一個(gè)位置，它是標(biāo)新立異和前沿思想的標(biāo)志之一。幾年來(lái)，人們一直認(rèn)為這種計(jì)算方式是未來(lái)的發(fā)展方向。但一直到現(xiàn)在，這種討論大多還只是假設(shè)，因?yàn)橹С诌吘売?jì)算所需的基礎(chǔ)設(shè)施還沒(méi)有出現(xiàn)。

隨著應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)人員、企業(yè)家和大型企業(yè)掌握了各種邊緣計(jì)算資源（從微數(shù)據(jù)中心到專(zhuān)門(mén)的處理器再到必要的軟件抽象層），這種情況正在發(fā)生變化。在回答有關(guān)邊緣計(jì)算用處和含義的問(wèn)題時(shí)，我們現(xiàn)在可以超越理論層面。那么，關(guān)于這一趨勢(shì)，現(xiàn)實(shí)世界的證據(jù)告訴了我們什么呢？特別是邊緣計(jì)算的炒作這一現(xiàn)象，它到底是必然的，還是不合時(shí)宜的？

下面，我將概述邊緣計(jì)算市場(chǎng)的現(xiàn)狀。事實(shí)證明，邊緣計(jì)算是一種真正的現(xiàn)象，它是由于成本和性能方面的原因，人們迫切需要分散應(yīng)用程序。邊緣計(jì)算的某些方面被過(guò)分夸大了，而另一些方面則被忽視了。以下四個(gè)要點(diǎn)試圖讓決策者對(duì)“邊緣”現(xiàn)在和未來(lái)的能力有一個(gè)務(wù)實(shí)的看法。

1、邊緣計(jì)算不僅僅是關(guān)于延遲

邊緣計(jì)算是一種模式，它使計(jì)算和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)更接近需要的地方。它與傳統(tǒng)的云計(jì)算模式形成了鮮明對(duì)比，傳統(tǒng)的云計(jì)算模式將計(jì)算集中在少數(shù)幾個(gè)超大規(guī)模的數(shù)據(jù)中心。

在本文中，邊緣可以是在比傳統(tǒng)云數(shù)據(jù)中心更接近最終用戶(hù)或設(shè)備的任何位置。它可能在一百英里之外、一英里之外、在本地或在設(shè)備上。無(wú)論采用何種方法，傳統(tǒng)的邊緣計(jì)算都強(qiáng)調(diào)邊緣的強(qiáng)大功能是最小化延遲，既是為了改善用戶(hù)體驗(yàn)，也是為了啟用新的延遲敏感應(yīng)用程序。這確實(shí)是邊緣計(jì)算的一種服務(wù)。雖然延遲緩解是一個(gè)重要的用例，但它可能不是最有價(jià)值的用例。邊緣計(jì)算的另一個(gè)用例是最小化來(lái)往于云的網(wǎng)絡(luò)流量，或者一些人所說(shuō)的云卸載，這可能會(huì)帶來(lái)與延遲緩解一樣多的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

云卸載的根本驅(qū)動(dòng)力是用戶(hù)、設(shè)備還有傳感器正在生成的龐大數(shù)據(jù)量。Macrometa的首席執(zhí)行官Chetan Venkatesh去年年底對(duì)我說(shuō)，“從根本上講，邊緣是一個(gè)數(shù)據(jù)問(wèn)題。”Macrometa是一家在邊緣計(jì)算領(lǐng)域應(yīng)對(duì)數(shù)據(jù)挑戰(zhàn)的初創(chuàng)公司。云卸載之所以出現(xiàn)，是因?yàn)橐苿?dòng)所有這些數(shù)據(jù)都要花錢(qián)。而且如果沒(méi)有必要，很多人寧愿不移動(dòng)。邊緣計(jì)算提供了一種從生成數(shù)據(jù)的地方提取價(jià)值的方法，而不會(huì)將其移到邊緣之外。如有必要，可以將數(shù)據(jù)精簡(jiǎn)為一個(gè)子集，以便更經(jīng)濟(jì)地發(fā)送到云中進(jìn)行存儲(chǔ)或進(jìn)一步分析。

云卸載的一個(gè)非常典型的用途是處理視頻或音頻數(shù)據(jù)，這是最需要帶寬的兩種數(shù)據(jù)類(lèi)型。據(jù)我最近采訪(fǎng)的一位參與部署的聯(lián)系人透露，一家在亞洲擁有10000多家門(mén)店的零售商正在用此處理業(yè)務(wù)。他們將邊緣計(jì)算用于視頻監(jiān)控和店內(nèi)語(yǔ)言翻譯服務(wù)。但是，還有其他的數(shù)據(jù)源也需要花費(fèi)同樣多的錢(qián)才能傳輸?shù)皆浦?。另一位?lián)系人是一家大型IT軟件供應(yīng)商，他們分析從其客戶(hù)的本地IT基礎(chǔ)設(shè)施傳來(lái)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，以預(yù)防問(wèn)題并優(yōu)化性能。它使用邊緣計(jì)算來(lái)避免將所有這些數(shù)據(jù)返回到AWS。工業(yè)設(shè)備也產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，是云卸載的主要選擇者。

2、邊緣是云的延伸

盡管早期有人宣稱(chēng)邊緣會(huì)取代云，但更準(zhǔn)確的說(shuō)法是邊緣會(huì)擴(kuò)大云的范圍。它不會(huì)削弱正在進(jìn)行的工作負(fù)載遷移到云的趨勢(shì)。但目前正在進(jìn)行一系列活動(dòng)，將按需資源可用性和物理基礎(chǔ)設(shè)施抽象的云計(jì)算公式擴(kuò)展到距離傳統(tǒng)云數(shù)據(jù)中心越來(lái)越遠(yuǎn)的位置。這些邊緣位置將使用從云演變而來(lái)的工具和方法進(jìn)行管理，隨著時(shí)間的推移，云和邊緣之間的界限將變得模糊。

邊緣和云是同一個(gè)連續(xù)體的一部分這一事實(shí)，在AWS和Microsoft Azure等公有云提供商的邊緣計(jì)算計(jì)劃中顯而易見(jiàn)。如果您是一家希望進(jìn)行內(nèi)部邊緣計(jì)算的企業(yè)，亞馬遜現(xiàn)在將向您發(fā)送一個(gè)AWS前哨站，這是一個(gè)完全組裝的計(jì)算和存儲(chǔ)機(jī)架，模擬亞馬遜自己數(shù)據(jù)中心的硬件設(shè)計(jì)。它安裝在客戶(hù)自己的數(shù)據(jù)中心，由亞馬遜監(jiān)控、維護(hù)和升級(jí)。重要的是，前哨站運(yùn)行著AWS用戶(hù)開(kāi)始依賴(lài)的許多相同的服務(wù)，比如EC2計(jì)算服務(wù)，這使邊緣在操作上類(lèi)似于云。微軟的Azure Stack Edge產(chǎn)品也有類(lèi)似的目標(biāo)。這些產(chǎn)品發(fā)出了一個(gè)明確的信號(hào)，即云提供商設(shè)想將云和邊緣基礎(chǔ)設(shè)施統(tǒng)一在一個(gè)保護(hù)傘下。

3、邊緣基礎(chǔ)設(shè)施分階段建成

雖然有些應(yīng)用程序最好在本地運(yùn)行，但在許多情況下，應(yīng)用程序所有者希望運(yùn)用邊緣計(jì)算，而不必占用任何本地空間。這就需要訪(fǎng)問(wèn)一種新的基礎(chǔ)設(shè)施，這種基礎(chǔ)設(shè)施看起來(lái)很像云，但在地理分布上要比現(xiàn)在組成云的幾十個(gè)高級(jí)別數(shù)據(jù)中心分散得多。這種基礎(chǔ)設(shè)施現(xiàn)在才剛剛開(kāi)始使用，它可能會(huì)分三個(gè)階段發(fā)展，每個(gè)階段都會(huì)通過(guò)越來(lái)越廣泛的地理足跡擴(kuò)大邊緣的覆蓋范圍。

第一階段：多區(qū)域和多云

對(duì)于大量應(yīng)用程序來(lái)說(shuō)，走向邊緣計(jì)算的第一步遇到的將是許多人可能不考慮邊緣計(jì)算這件事，，但它可以被視為包含所有邊緣計(jì)算方法的范圍的一端。這一步是利用公共云提供商提供的多個(gè)區(qū)域。例如，AWS在22個(gè)地理區(qū)域擁有數(shù)據(jù)中心，另有4個(gè)已發(fā)布。例如，為北美和歐洲用戶(hù)提供服務(wù)的AWS的客戶(hù)可以在北加州地區(qū)和法蘭克福地區(qū)運(yùn)行其應(yīng)用程序。從一個(gè)區(qū)域到多個(gè)區(qū)域可以大大減少延遲，對(duì)于一組大型應(yīng)用程序，這將是提供良好用戶(hù)體驗(yàn)所需的全部。

同時(shí)，由于一系列考慮因素，包括成本效率、風(fēng)險(xiǎn)緩解、避免供應(yīng)商鎖定以及希望對(duì)比選擇不同提供商提供的最佳服務(wù)，現(xiàn)在出現(xiàn)一種多云方法的趨勢(shì)。分布式云初創(chuàng)公司Volterra的CMO馬克韋納（Mark Weiner）告訴我：“做多云并把它做好是現(xiàn)如今非常重要的戰(zhàn)略和架構(gòu)?！迸c多區(qū)域方法類(lèi)似，多云方法標(biāo)志著朝著分布式工作負(fù)載邁出了第一步，而分布式工作負(fù)載正朝著越來(lái)越分散的邊緣計(jì)算方法邁進(jìn)。

第二階段：區(qū)域邊緣

邊緣進(jìn)化的第二個(gè)階段將邊緣擴(kuò)展到更深的一層，利用到了數(shù)百或數(shù)千個(gè)位置的基礎(chǔ)設(shè)施，而不是僅僅幾十個(gè)城市中的超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心。事實(shí)證明，已經(jīng)有了這樣的基礎(chǔ)設(shè)施：內(nèi)容交付網(wǎng)絡(luò)。20年來(lái)，CDNs一直是邊緣計(jì)算的先驅(qū)，為了提高性能，它將靜態(tài)內(nèi)容緩存在更靠近最終用戶(hù)的位置。雖然AWS有22個(gè)區(qū)域，但一個(gè)典型的CDN樣的云閃有194個(gè)。

現(xiàn)在不同的是，這些CDN已經(jīng)開(kāi)始向通用工作負(fù)載開(kāi)放其基礎(chǔ)架構(gòu)，而不僅僅是靜態(tài)內(nèi)容緩存。像Cloudflare、Fastly、Limelight、StackPath和Zenlayer這樣的cdn今天都提供了一些容器即服務(wù)、VM即服務(wù)、裸機(jī)即服務(wù)和無(wú)服務(wù)器功能的組合。換句話(huà)說(shuō)，他們開(kāi)始變得更像云提供商。像Packet和Ridge這樣具有前瞻性的云提供商也在提供這種基礎(chǔ)設(shè)施，而AWS也朝著提供更區(qū)域化的基礎(chǔ)設(shè)施邁出了第一步，在洛杉磯引入了第一個(gè)它稱(chēng)之為本地區(qū)的區(qū)域，并承諾了將會(huì)引入更多的區(qū)域。

第三階段：通道邊緣

邊緣進(jìn)化的第三個(gè)階段將邊緣進(jìn)一步向外驅(qū)動(dòng)，直到距離最終用戶(hù)或設(shè)備只有一兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)躍點(diǎn)。在傳統(tǒng)的電信術(shù)語(yǔ)中，這稱(chēng)為網(wǎng)絡(luò)的接入部分，因此這種類(lèi)型的架構(gòu)被標(biāo)記為接入邊緣。接入邊緣的典型形狀因素是微型數(shù)據(jù)中心，其大小可以從單個(gè)機(jī)架到大致相當(dāng)于半拖車(chē)的機(jī)架，并且可以部署在路邊或蜂窩網(wǎng)絡(luò)塔的底部。在幕后，電力和冷卻等方面的創(chuàng)新使得越來(lái)越高密度的基礎(chǔ)設(shè)施能夠部署在這些占地面積小的數(shù)據(jù)中心。

像Vapor IO、EdgeMicro和EdgePresence這樣的新進(jìn)入者已經(jīng)開(kāi)始在美國(guó)少數(shù)城市建立這些微型數(shù)據(jù)中心。2019年是第一個(gè)主要的建設(shè)年，2020-2021年將繼續(xù)對(duì)這些建設(shè)進(jìn)行大量投資。到2022年，邊緣數(shù)據(jù)中心的回報(bào)率將成為那些對(duì)邊緣進(jìn)行資本投資的人關(guān)注的焦點(diǎn)，最終這些回報(bào)率將反映出一個(gè)問(wèn)題的答案：是否有足夠的殺手級(jí)應(yīng)用將邊緣推向最終用戶(hù)或設(shè)備？

我們很早就得到了這個(gè)問(wèn)題的答案。最近，對(duì)訪(fǎng)問(wèn)邊緣的微型數(shù)據(jù)中心是否比區(qū)域邊緣的區(qū)域數(shù)據(jù)中心具有足夠的邊際效益這一問(wèn)題我采訪(fǎng)過(guò)一些從業(yè)者，他們表示懷疑。區(qū)域優(yōu)勢(shì)已經(jīng)在許多方面被早期采用者利用，包括各種云卸載用例以及用戶(hù)體驗(yàn)感領(lǐng)域（如在線(xiàn)游戲、廣告服務(wù)和電子商務(wù)）中的延遲緩解。相比之下，那些需要超低延遲和非常短的接入邊緣網(wǎng)絡(luò)路徑的應(yīng)用程序往往聽(tīng)起來(lái)更差：自主車(chē)輛、無(wú)人機(jī)、AR/VR、智能城市、遠(yuǎn)程引導(dǎo)手術(shù)。更重要的是，這些應(yīng)用程序必須權(quán)衡訪(fǎng)問(wèn)邊緣的好處，而不是使用本地或設(shè)備上的方法進(jìn)行本地計(jì)算。然而，訪(fǎng)問(wèn)邊緣的一個(gè)殺手級(jí)應(yīng)用程序肯定會(huì)出現(xiàn)——也許這不是今天的焦點(diǎn)，但幾年后我們或許會(huì)知道更多。

4、需要新的軟件來(lái)管理邊緣

筆者在上面概述了邊緣計(jì)算如何適應(yīng)于各種體系結(jié)構(gòu)，以及“邊緣”可以位于許多地方。然而，不管邊緣位于何處，該行業(yè)的最終方向是統(tǒng)一走向一個(gè)可以使用相同的工具和流程來(lái)管理云和邊緣工作負(fù)載的世界。這將需要對(duì)用于在云中部署、擴(kuò)展和管理應(yīng)用程序的軟件進(jìn)行改進(jìn)，而云中的應(yīng)用程序在歷史上是以單個(gè)數(shù)據(jù)中心為架構(gòu)的。

Ori、Rafay Systems和Volterra等初創(chuàng)公司，以及Google的antos、Microsoft的Azure Arc和VMware的Tanzu等大公司都在以這種方式發(fā)展云基礎(chǔ)設(shè)施軟件。幾乎所有這些產(chǎn)品都有一個(gè)共同點(diǎn)：它們基于Kubernetes，Kubernetes已經(jīng)成為管理集裝箱化應(yīng)用程序的主要方法。但這些產(chǎn)品超越了Kubernetes的最初設(shè)計(jì)，以支持Kubernetes集群的分布式艦隊(duì)的新世界。這些集群可能位于由“邊緣”、內(nèi)部部署環(huán)境和公有云組成的異構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)施池之上，但由于這些產(chǎn)品，它們都可以統(tǒng)一管理。

最初，這些產(chǎn)品的最大機(jī)會(huì)將是支持邊緣演進(jìn)的第1階段，即通過(guò)一個(gè)或多個(gè)云利用少量區(qū)域的適度分布式部署。但這使它們處于一個(gè)很好的位置，可以支持向開(kāi)始出現(xiàn)在地平線(xiàn)上的更分布式邊緣計(jì)算架構(gòu)的演進(jìn)。Rafay Systems的首席執(zhí)行官Haseeb Budhani最近告訴我：“隨著更廣泛的邊緣計(jì)算用例的成熟，您可以很好地解決多集群管理和操作問(wèn)題?！薄?/p>

5、在偉大事物的邊緣

現(xiàn)在支持邊緣計(jì)算的資源正在出現(xiàn)，面向邊緣的思想將在那些設(shè)計(jì)和支持應(yīng)用程序的人中變得更加普遍。在一個(gè)定義趨勢(shì)是集中在少數(shù)云數(shù)據(jù)中心的時(shí)代之后，現(xiàn)在出現(xiàn)了一股支持增加分散化的力量。邊緣計(jì)算還處于初級(jí)階段，但它已經(jīng)超越了理論，進(jìn)入了實(shí)踐。我們知道這個(gè)行業(yè)發(fā)展很快。我們所知道的云只有14年的歷史。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，用不了多久，這種優(yōu)勢(shì)就會(huì)在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域留下巨大的印記。

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