隨著Kubernetes已經成為容器編排和調度的事實標準，越來越多的企業、行業開始在生產中使用Kubernetes, 擁抱云原生。

在各行各業數字化轉型和上云過程中，公有云廠商也在主動擁抱傳統線下環境，在思考各種各樣的解決方案使云上能力向邊緣延伸。

目前，國內各個公有云廠商都已開源了各自基于Kubernetes的邊緣計算云原生項目。如華為云的KubeEdge，阿里云的OpenYurt，騰訊云的SuperEdge。

今天就來聊聊，為什么云原生技術是邊緣計算落地的理想選擇?想要實現邊緣云原生，又會面臨哪些挑戰?

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1.邊緣計算遇上云原生

邊緣計算是這幾年提出很火熱的一個概念。

相對于云中心計算而言，邊緣計算是一種分布式的計算架構，將應用程序從云中心節點移往邊緣節點去處理，本質上更靠近于用戶終端，可以加快數據的處理與傳送速度，減少延遲。

伴隨行業發展，邊緣計算正在成為云計算的新邊界。

互聯網智能終端設備數量的急劇增加和數據、業務下沉的訴求增多，讓邊緣計算規模和業務復雜度已經發生了翻天覆地的變化，邊緣智能、邊緣實時計算、邊緣分析等新型業務不斷涌現。

計算規模和業務復雜度的日益提升，也對邊緣計算的效率、可靠性、資源利用率等一系列能力提出了新的訴求。

相比之下，傳統云計算中心集中的存儲、計算的模式，已經無法滿足邊緣設備對于時效、容量、算力的需求，如何打造邊緣基礎設施成了一個新課題。

首當其沖的問題是，如何能將云計算的能力下沉到邊緣側、設備側，并通過中心進行統一交付、運維、管控?

在這種挑戰下，云原生技術映入了各大廠商的眼簾。

眾所周知，以Kubernetes為基礎的云原生技術，核心價值之一是通過統一的標準，實現在任何基礎設施上提供和云上一致的功能和體驗。

因此，借助云原生技術，實現“云-邊-端”一體化的應用分發，解決在海量邊、端設備上統一完成大規模應用交付、運維、管控的訴求就成為可能。

同時，在安全方面，云原生技術可以提供容器等更加安全的工作負載運行環境，以及流量控制、網絡策略等能力，能夠有效提升邊緣服務和邊緣數據的安全性。

依托云原生領域強大的社區和廠商支持，云原生技術對異構資源的適用性逐步提升。在物聯網領域，云原生技術已經能夠很好的支持多種 CPU 架構(x86-64/arm/arm64)和通信協議，并實現較低的資源占用。

可以看到，云原生技術比虛擬主機更適應算力下沉的邊緣計算，是實現邊緣計算的理想選擇。

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2.邊緣云原生的核心技術挑戰

云原生與邊緣計算的結合，衍生出一種新的技術趨勢——邊緣云原生，即基于邊緣計算進行應用設計開發，以充分利用邊緣計算的優勢。

阿里云技術專家吳龍輝認為，邊緣云原生的核心優勢包括以下幾個維度：

• 低延時：可以提供就近計算。
• 彈性能力：有巨大的算力資源，能夠提供彈性能力和質量保證、故障遷移。
• 邊緣自治：在斷網情況下支持邊緣節點內部自治，保證部分業務功能無損。
• 云邊一體：邊緣計算不是孤立存在，是必須跟云中心進行協同的，能夠提供跟云中心一致的能力和體驗。
• 不變的基礎設施：邊緣計算會屏蔽邊緣異構資源的差異性，給上層提供統一的Serverless能力。
• 標準化：邊緣計算是云計算的一部分，兩者是統一的。

盡管邊緣云原生有諸多優勢，但是以K8s落地邊緣計算場景還存在諸多難點：

一是，基礎設施的技術挑戰

任何業務都脫離不開基礎設施建設，基礎設施主要是包含機房和網絡。

在機房分布方面，邊緣的機房是全球分布的，這對于機房建設挑戰是非常大的。

比如：邊遠地區的機房，維修周期是以周為單位的，并且每個邊緣機房規模是比較小的(幾十/幾百臺)，這對于業務的容災保證是比較大考驗：如何在有限機器下保證冗余和異常遷移。

同時，邊緣節點的網絡是不可靠的，機房割接、網絡異常、網絡攻擊是常有的事情，網絡異常下就面臨業務容災、邊緣自治等等的技術挑戰。

二是，IaaS層的技術挑戰

彈性方面，因為單機房資源少，所以在業務彈性的時候，往往要彈性到其他節點上。這種擴節點的彈性，對于業務本身也需要提供很多支持，比如跨節點數據同步、服務發現等等。

存儲方面，在成本和節點規模的限制下，目前邊緣節點其實并沒辦法提供完全的數據持久化能力。

那么邊緣節點數據如何和云中心進行同步，哪些數據可以放在邊緣，哪些數據需要傳回并存儲在中心，就是一個關鍵問題。

三是，PaaS層的技術挑戰

PaaS層的核心技術包括容器和各種中間件能力。

比如Kuberentes、ServiceMesh大多是在中心內網內工作，不需要考慮跨機房、跨公網通信能力，在邊緣則面臨著安全、穩定性、可運維性上的挑戰。

四是，終端的技術挑戰

云原生邊緣要能夠高效的管理處在整個邊緣端的眾多資源，其中包括在邊緣端應用的效率問題，以及管控IoT 場景中的各種端設備，如：智慧樓宇智能停車設備，藍牙設備、人臉識別設備等。

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3.面向未來的邊緣云原生技術體系

那么，面對如此多的挑戰，應該從何開始建設邊緣云原生技術體系?

首先，需要更加適合邊緣的云原生能力。例如：各種云上的技術、開源技術，需要針對邊緣的需求進行增強，能夠在邊緣使用各種能力。

其次，需要更加標準和通用的應用管理能力。應用部署云中心和邊緣，只是底層環境的差別，上層的應用管理應該是一致的、標準的。

第三，需要建設更加穩定和可靠的邊緣Serverless底座。邊緣的管控和運維成本是比較高的，所以在邊緣落地的時候更傾向于Serverless形態，為此需要提供一個穩定和可靠的底座。

盡管邊緣計算仍然處在發展的初期，但隨著全球開源社區的蓬勃發展，邊緣云原生必然會將更多的創新帶入各行各業，成為推動智能化時代的關鍵力量。

在IOT領域，可用于工廠、倉庫、樓宇、園區、高速收費站等場景。

在CDN領域，可以支持視頻直播、視頻監控、在線教育等行業客戶就近計算和存儲的需求。

在ENS邊緣節點服務領域，可提供針對ENS邊緣實例的DevOps能力，方便針對邊緣的應用分發及部署運維。

相信在不遠的將來，邊緣云原生支撐的新業務將和云上保持高度一致：serverless、安全沙箱技術、函數計算等新的業務形態，都將逐步落地。