在9月19日下午的杭州雲栖大會飛天技術彙-CDN與邊緣計算專場中，阿裡雲邊緣計算團隊的進階技術專家王廣芳，從邊緣計算的定義、場景的需求和挑戰、ENS産品的價值及能力，以及典型的應用場景和案例等幾個方面，詳細解讀了阿裡雲對于邊緣計算的了解。
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，不過可以提煉出一個共識：在更靠近終端的網絡邊緣上提供服務，一個層面是在網絡位置上要離終端足夠近，另一個層面要在這個網絡位置上提供符合邊緣需求的完整的服務能力。
随着網際網路的發展，業務場景趨于複雜化、創新化、快速增長和極緻體驗的需求，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絡性能與業務流量壓力，需要中心-邊緣-終端這樣的多級架構。
同時，随着物聯網、4G/5G為代表的新技術的發展，越來越多的智能裝置連接配接到網際網路，據IDC資料統計，到2020年将有超過500億的終端與裝置聯網，這是一個非常龐大的數字。海量裝置産生的資料開始指數級增長，如果這些資料處理和裝置通路都直接回到雲中心，将對雲中心形成非常大的壓力，帶來網絡擁塞等一系列問題，邊緣計算能支撐建立一個大規模分布式的架構，讓一定範圍内一定比例的資料處理在邊緣完成，隻有必要的少量資料和通路才回到中心。
邊緣計算能夠提供哪些具體能力？
首先是網絡低延遲時間，空間距離的縮短帶來的好處不隻是傳播時延的縮短，最重要的是減少了複雜網絡中各種路由轉發和網絡裝置處理的時延，整體低延遲時間的效果明顯。
其次是應對大帶寬場景，通過将大流量的業務處理放到邊緣完成，能夠有效避免網絡擁塞等問題，同時大大降低成本。
第三是應對大連接配接也就是高并發通路的問題，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态。“
邊緣計算應該提供什麼樣的服務形态？
王廣芳認為，首先，邊緣計算肯定不是把雲的能力直接複制和下沉到邊緣，因為邊緣的運作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絡遠端的，在此之上建立的是分布式業務架構，勢必牽扯到排程問題。
基于這些考慮，邊緣計算更應該提供一種平台能力，将底層複雜的邊緣設施形态隐藏起來，将底層的計算/存儲/網絡基礎能力，以及分布式所需的分發、排程、安全等能力标準化并開放出來，讓使用者能非常友善地搭建自己的邊緣分布式業務架構。
現在阿裡雲已經有幾個邊緣計算領域的雲産品，我們這裡讨論的是阿裡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。
在目前的邊緣場景上，應用最成熟的就是CDN場景，CDN是内容分發平台，通過把内容提前緩存到邊緣節點，達到内容消費的低延遲時間和低成本的效果。對标CDN架構，王廣芳所在的邊緣計算團隊希望把邊緣計算做成一個計算分發平台，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，将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松運作起來。
将合适的業務邏輯下沉到邊緣節點後，資料生産和消費就可以在邊緣範圍内形成閉環，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，以及無線基站等移動網絡的節點，還有更多不同資源能力和網絡環境的異構的合作節點，在此之上通過ENS和LNS等軟體系統，将底層複雜的基礎設施形态封裝起來，向上抽象出标準化的接口和服務能力。
談到邊緣計算的網絡範圍，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絡邊緣，到省/市/區縣等不同地區的營運商網絡邊緣，終端到中心的網絡鍊路還是比較複雜的，邊緣計算需要在距離終端的最後幾百幾十公裡到最後十公裡内都形成覆寫和服務能力。ENS産品的目标網絡範圍就是中間的營運商網絡，包含了固網的IDC環境，以及移動網絡的MEC環境。根據ENS圈定邊緣網絡範圍，我們能快速地确認一些目标場景，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，客戶隻有一個選擇，就是從各級地區各家營運商那裡逐個采購節點，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，自建基礎設施意味着從商務采購、伺服器采購等供應鍊管理、到節點建設都要自己來做，導緻資産投入過重和成本問題。當應對一些突發業務需求的時候，由于建立節點傳遞的周期長，彈性能力比較差，而臨時業務高峰過後又會有很多的資源閑置。另外自建基礎設施還帶來運維的挑戰，首先需要将邊緣節點從建設、傳遞到運作的整個流程管理起來，其次要管理邊緣節點内實體伺服器層面、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志和問題排查定位，這些對運維的自動化和白屏化提出了很高的要求。
另一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營運商的服務，需要應對各種複雜的情形，包括針對營運商網絡割接考慮應對政策等問題。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，這些要求将直接展現到業務架構的設計開發中，挑戰和成本都很大。另外安全方面要着重考慮網絡流量安全、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内IP的攻擊發生時，可能整個節點的網絡都出現不可用問題，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。
阿裡雲邊緣節點服務（Edge Node Service）
邊緣節點服務這個雲産品，就是針對前面提到的目标場景，來應對客戶自建邊緣設施遇到的痛點和挑戰的。ENS（簡稱）是基于靠近終端和使用者的節點提供邊緣的計算分發平台服務，使客戶可以輕松地将自己業務中适合下沉到邊緣的子產品放到邊緣運作，建立雲邊協同的分布式邊緣架構，進而具備低延遲時間和低成本的優勢，減輕中心的壓力。ENS的邊緣節點已覆寫國内主要地區及營運商，可以在這些邊緣節點上根據客戶需求提供可動态排程的計算資源，同時支援客戶将自己的業務應用軟體打成鏡像包分發到邊緣節點上。ENS将阿裡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，真正将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
使用了阿裡雲邊緣節點服務，客戶在分鐘級别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%以上的中心帶寬成本。
ENS将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的資源動态排程能力，資源擴縮容都可以在比較短的時間周期内得到滿足，結合按需購買和按量付費的産品體驗，在滿足業務資源需求的同時充分節約客戶成本。
在産品體驗方面，ENS有完整易用的Web管理控制台和OpenAPI，支援計算資源的遠端線上管理和計算分發管理，支援各項運作名額的實時可視化監控，以及各項用量資料的統計分析，極大提升了監控運維的能力和效率，簡化了監控運維的方式。
節點的自治服務及自恢複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，需要能夠確定節點内服務的可用性和連續性，保障基本的服務能力，同時在中心管控重建立連後，確定狀态和資料的完整回傳。
另外，結合資源的動态遷移排程能力，保證計算資源的高可用，同時確定對多租戶進行隔離，避免資源争搶。安全方面，邊緣節點支援DDoS檢測、清洗以及IP黑洞防護能力。關于ENS更詳細的産品介紹和産品體驗，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。
第一個大的典型場景類别，是業務架構對節點的覆寫有要求。這類場景以網際網路行業的線上業務為主，對服務的目标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寫。這五類具體場景是目前ENS服務的場景中比較有代表性的，能充分展現ENS服務的優勢，給客戶的業務帶來比較大的價值提升的。
第一類是CDN，前面也講到，CDN業務本身就是典型的邊緣計算場景，可以無縫地直接跑到ENS上，我們線上這類客戶對比之前的方案，在整體成本、運維能力等方面有明顯的收益和提升。
第二類互動直播，主要是低延遲時間的要求以及帶寬成本節省的訴求。
第三類是線上教育和實時音視訊通信，這類場景的兩個特點，一是更加強調低延遲時間，二是基本形态為端到端通信。邊緣節點在這個場景中的作用是幫助客戶就近接入自己的轉發網絡，同時提供更多可供選擇的網絡轉發節點。
第四類是探測監控，這類業務需求主要是希望在距離使用者最近的邊緣，比對真實的業務和網絡環境，去探測一些業務邏輯的正确性、業務穩定性以及核心業務的性能名額等，尤其是不同目标地區涉及到差異化的業務邏輯或使用者體驗的情況下，能夠就近模拟真實的結果。另外前面提到的實時通信，進行動态選路的前提是對目前網絡節點和鍊路的品質有一個檢測和評估，這也是一個很實際的探測的案例。
第五類是遊戲加速和SD-WAN，這類場景本質是希望在邊緣節點上做邊緣軟網關或軟路由，通過網絡協定和網絡鍊路的優化，完成加速和安全等目标，邊緣節點在其中起到的作用與實時通信是類似的。
第二大類的典型場景是本地化，關注的是十公裡以内超低延遲時間及大帶寬業務場景，要求延時在1ms以内來滿足業務需求。這類場景更多偏向傳統行業或者線下業務，具有區域性的特點。比如城市大腦這類場景中的視訊監控上雲，新零售場景中一些店鋪在視訊AI及監控的自動化識别和售賣等環節的應用上雲，本地行業的一些IT設施上雲等，這些阿裡雲都在逐漸形成成熟的案例。
在分享的最後，王廣芳分享了他對将來ENS發展的思考。首先随着5G的到來，移動邊緣計算MEC将迎來需求爆發。其次，阿裡雲要繼續将計算分發平台的能力做更新，包括全球化的分發能力，海量節點的資源排程性能提升和體驗優化，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，阿裡雲正在規劃支援GPU等能力，建構邊緣場景的分布式資料分析平台，另外在網絡的吞吐和性能方面進一步提升，來支援邊緣場景中占比較大的大流量業務的處理需求。
如果業務中有适合邊緣計算的場景，歡迎到阿裡雲官網申請試用，來做方案和性能的驗證。