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CDN的重要性不僅僅在于CDN的業(yè)務(wù)本身，更重要的是CDN的基礎(chǔ)設(shè)施屬性，CDN節(jié)點(diǎn)是全球分布的，隨著5G的正式商用，目前來(lái)看，CDN的規(guī)模最大、算力最強(qiáng)，將成為布局邊緣計(jì)算最佳的位置。但是邊緣計(jì)算不是孤立存在，是必須跟云中心協(xié)同的。本文介紹從CDN的角度思考如何打造一個(gè)云邊端協(xié)同的邊緣計(jì)算平臺(tái)。

CDN和邊緣計(jì)算

CDN的全稱是Content Delivery Network，即內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)。CDN是構(gòu)建在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)之上的智能虛擬網(wǎng)絡(luò)，依靠部署在各地的邊緣服務(wù)器，通過(guò)中心平臺(tái)的負(fù)載均衡、內(nèi)容分發(fā)、調(diào)度等功能模塊，使用戶就近獲取所需內(nèi)容，降低網(wǎng)絡(luò)擁塞，提高用戶訪問(wèn)響應(yīng)速度和命中率。CDN的關(guān)鍵技術(shù)主要有內(nèi)容存儲(chǔ)和分發(fā)技術(shù)。

以上是來(lái)自來(lái)自百度百科的解釋，簡(jiǎn)單的說(shuō)CDN就是用空間換時(shí)間，空間的話就是分部在離終端用戶較近的邊緣節(jié)點(diǎn)，時(shí)間上就是終端用戶直接從邊緣節(jié)點(diǎn)直接獲取資源，這樣就不需要直接訪問(wèn)源站，從而提升用戶體驗(yàn)。

舉一個(gè)不是很恰當(dāng)?shù)念惐?，比如現(xiàn)在國(guó)內(nèi)電商平臺(tái)建立物流系統(tǒng)：在一城市會(huì)建一二個(gè)大型物流中心（源站），三四線城市會(huì)建立小型物流中心（邊緣節(jié)點(diǎn)），像雙十一這種大促，會(huì)根據(jù)大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)算提前在各地的小物流中心準(zhǔn)備好商品（預(yù)熱），這樣用戶就可以快速獲取包裹（就近獲?。?。所以CDN可以認(rèn)為是目前整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)的物流系統(tǒng)，只不過(guò)CDN分發(fā)的不是包裹，而是圖片、視頻、軟件安裝包。一般一家CDN服務(wù)商需要有成百上千個(gè)邊緣節(jié)點(diǎn)，才可以具備比較好的服務(wù)質(zhì)量。

CDN已經(jīng)是一個(gè)充分驗(yàn)證過(guò)的成熟技術(shù)，可以不夸張地說(shuō)，CDN扛住了整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)大部分的流量，沒(méi)有CDN就沒(méi)有現(xiàn)在繁榮的各種視頻網(wǎng)站、直播平臺(tái)和小視頻APP。同時(shí)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的發(fā)展，CDN在供應(yīng)鏈體系、節(jié)點(diǎn)建設(shè)、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維都有非常成熟的經(jīng)驗(yàn)和沉淀。

隨著互聯(lián)網(wǎng)智能終端設(shè)備數(shù)量的急劇增加，以及5G和物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的到來(lái)，傳統(tǒng)云計(jì)算中心集中存儲(chǔ)、計(jì)算的模式已經(jīng)無(wú)法滿足終端設(shè)備對(duì)于時(shí)效、容量、算力的需求。將云計(jì)算的能力下沉到邊緣側(cè)、設(shè)備側(cè)，并通過(guò)中心進(jìn)行統(tǒng)一交付、運(yùn)維、管控，將是云計(jì)算的重要發(fā)展趨勢(shì)，這個(gè)就是邊緣計(jì)算。

IDC預(yù)計(jì)，到2020年全球?qū)⒂谐^(guò)500億的終端與設(shè)備聯(lián)網(wǎng)，超過(guò)40%的數(shù)據(jù)要在網(wǎng)絡(luò)邊緣側(cè)進(jìn)行分析、處理與存儲(chǔ)，這對(duì)邊緣計(jì)算提供了充分的場(chǎng)景和想象空間。

邊緣計(jì)算分層結(jié)構(gòu)包括云、邊、端：

云，Centralized Cloud：傳統(tǒng)云計(jì)算的中心節(jié)點(diǎn)，資源豐富，計(jì)算力強(qiáng)，擴(kuò)展性強(qiáng)，服務(wù)多區(qū)域，但離終端用戶遠(yuǎn)。同時(shí)云中心是邊緣計(jì)算的管控端，負(fù)責(zé)全網(wǎng)算力和數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理、調(diào)度、存儲(chǔ)；

邊，Infrastructure Edge：通常服務(wù)特定的一個(gè)區(qū)域，如市、縣、區(qū)等，部署在目標(biāo)服務(wù)區(qū)域10～30公里的地方，提供滿足目標(biāo)服務(wù)區(qū)域的計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。Infrastructure Edge邊緣通常位于IDC內(nèi)，擁有充足的算力和存儲(chǔ)容量，和中心有專線或骨干網(wǎng)連接，如CDN節(jié)點(diǎn)等。Infrastructure Edge又可分為Access Edge和Aggregation Edge兩層，其中Access Edge靠近Device Edge，與用戶或設(shè)備端更近，Aggregation Edge聚合一個(gè)或多個(gè)Access Edge的數(shù)據(jù)，與云端進(jìn)行交互。

端，Device Edge：終端設(shè)備，如手機(jī)、智能家電、各類傳感器、攝像頭等。

可以認(rèn)為CDN是邊緣計(jì)算的一種形態(tài)，并且是當(dāng)前來(lái)看規(guī)模最大、算力最強(qiáng)的形態(tài)、也是成熟度最高的業(yè)務(wù)形態(tài)。但是CDN的業(yè)務(wù)形態(tài)也需要做技術(shù)架構(gòu)升級(jí)，才能支撐更多的邊緣計(jì)算場(chǎng)景。

邊緣計(jì)算的技術(shù)形態(tài)

邊緣計(jì)算技術(shù)形態(tài)也可以按照傳統(tǒng)的邏輯劃分為IaaS、PaaS和SaaS：

IaaS：在邊緣測(cè)提供虛擬機(jī)，這個(gè)跟在云中心購(gòu)買ECS差不多，只不過(guò)機(jī)器是部署在邊緣IDC（這里的邊緣IDC其實(shí)是相對(duì)于云中心IDC），但是在網(wǎng)絡(luò)情況和穩(wěn)定性上是跟云中心不一樣的，畢竟云中心有幾萬(wàn)臺(tái)機(jī)器的規(guī)模冗余，有專門的駐場(chǎng)人員、機(jī)房和網(wǎng)絡(luò)維護(hù)，而邊緣節(jié)點(diǎn)有時(shí)候是不具備這些條件的，但是在使用場(chǎng)景上肯定也是不一樣的，比如：不建議在邊緣部署對(duì)數(shù)據(jù)可靠性要求非常高的業(yè)務(wù)。

PaaS：提供虛擬機(jī)的方式對(duì)于有些用戶來(lái)說(shuō)，可能運(yùn)維起來(lái)有點(diǎn)麻煩：比如機(jī)器是分部在不同地方和不同運(yùn)營(yíng)商的，各地的網(wǎng)絡(luò)不大一樣，機(jī)房也有網(wǎng)絡(luò)割接的時(shí)候，管理這些虛擬機(jī)也會(huì)有不小的成本，難以快速進(jìn)行業(yè)務(wù)切換調(diào)度。這樣一來(lái)就需要有個(gè)邊緣場(chǎng)景的PaaS服務(wù)，來(lái)幫助用戶管理和調(diào)度邊緣的資源，容器和K8S的話是一個(gè)在運(yùn)維調(diào)度層面很好的解決方案。在解決運(yùn)維的問(wèn)題后，用戶對(duì)于PaaS的需求也會(huì)上升到更加多樣的能力，特別對(duì)于各種中間件的需求，EdgeKV，EdgeStore等等，比如KV需要具備全網(wǎng)數(shù)據(jù)同步的能力。

SaaS：CDN就是典型的SaaS服務(wù)，主要包含包含靜態(tài)文件（文件、圖片、視頻）加速、流媒體加速、動(dòng)態(tài)加速，衍生的形態(tài)還包括安全、P2P。另外視頻AI也是后續(xù)一個(gè)重要的SaaS能力，比如自動(dòng)駕駛、IOT場(chǎng)景的一個(gè)重要需求就是需要在邊緣能夠直接進(jìn)行視頻AI處理來(lái)保證延時(shí)。

可編程CDN：除了往通用計(jì)算轉(zhuǎn)型，CDN的一個(gè)重要方向是往可編程CDN轉(zhuǎn)型，簡(jiǎn)單的說(shuō)就是通過(guò)函數(shù)計(jì)算或者腳本來(lái)控制CDN邏輯，比如Cloudfare的EdgeWorker，在邊緣支持V8引擎來(lái)運(yùn)行JS腳本，這種技術(shù)方案相比于容器的優(yōu)勢(shì)在于更加輕量級(jí)、成本更低、啟動(dòng)時(shí)間更快。

可以看出邊緣計(jì)算并不是孤立存在的，邊緣計(jì)算一定是需要跟云計(jì)算進(jìn)行協(xié)同，所謂云邊端協(xié)同。

一種比較形象的說(shuō)法：如果把云計(jì)算比作整個(gè)計(jì)算機(jī)智能系統(tǒng)的大腦。那么邊緣計(jì)算就是這個(gè)系統(tǒng)的眼睛耳朵和手腳。完全依賴云計(jì)算的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)就好比每一件事都要請(qǐng)示司令部的軍隊(duì)，在需要大量和外界互動(dòng)的時(shí)候會(huì)顯得僵化，反應(yīng)遲緩，而且一旦網(wǎng)絡(luò)有點(diǎn)問(wèn)題就徹底歇菜。加上邊緣計(jì)算之后就好比讓中低層軍官也開(kāi)始發(fā)揮主觀能動(dòng)性，能一定程度上自主做出智能判斷和行動(dòng)決策，同時(shí)也只需要把一部分經(jīng)過(guò)篩選的信息上傳到司令部。大大緩解了網(wǎng)絡(luò)通訊的壓力。即使在和總司令部暫時(shí)失去聯(lián)系的情況下，也能自主做出部分決策。

邊緣計(jì)算跟云計(jì)算相比也面臨著諸多挑戰(zhàn)，以CDN為例，邊緣節(jié)點(diǎn)分布廣，單節(jié)點(diǎn)規(guī)模?。?～100機(jī)器左右），大部分節(jié)點(diǎn)是沒(méi)有駐場(chǎng)人員，所以維修周期長(zhǎng)（1～2周）。同時(shí)節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜并且不可控，網(wǎng)絡(luò)割接、運(yùn)營(yíng)商封禁是常有的事情，省與省，國(guó)與國(guó)（海外）之間都有種非常復(fù)雜的調(diào)用鏈路。

面對(duì)這些問(wèn)題，就需要對(duì) 調(diào)度/容災(zāi)能力、運(yùn)維能力要有比較高的要求，CDN本身的業(yè)務(wù)形態(tài)就是天然容災(zāi)和可調(diào)度的：一個(gè)節(jié)點(diǎn)掛了，流量就可以切換到其他節(jié)點(diǎn)上。CDN節(jié)點(diǎn)架構(gòu)也相對(duì)比較簡(jiǎn)單，經(jīng)典三層架構(gòu)：四層負(fù)載均衡（LVS）+七層負(fù)載均衡（Nginx或者HaProxy）+緩存服務(wù)（Squid），所以CDN運(yùn)維也是比較簡(jiǎn)單的，機(jī)器上主要是緩存數(shù)據(jù)，機(jī)器掛了整體影響不大，不需要做數(shù)據(jù)遷移。

但是CDN要轉(zhuǎn)型到通用邊緣計(jì)算平臺(tái)，調(diào)度/容災(zāi)能力和運(yùn)維能力就會(huì)變成規(guī)?；囊粋€(gè)主要瓶頸，怎么做調(diào)度、怎么做容災(zāi)、怎么做運(yùn)維，這些問(wèn)題在邊緣場(chǎng)景更加突出。

因此容器的輕量級(jí)和DevOps屬性，加上Kubernetes的調(diào)度，目前看來(lái)是非常是非常適合邊緣計(jì)算。

容器在邊緣計(jì)算的落地形態(tài)

容器和Kubernetes的落地場(chǎng)景主要還是在中心大集群場(chǎng)景，目前在邊緣的落地形態(tài)也是在探索和實(shí)踐中，目前針對(duì)邊緣場(chǎng)景的Kubernetes有：

K3S：K3S是Rancher開(kāi)源的輕量級(jí)Kubernetes發(fā)行版，K3S是通過(guò)大量裁剪Kubernetes代碼，只保留主要核心代碼，這是是為了在邊緣計(jì)算環(huán)境中運(yùn)行在x86、ARM64和ARMv7處理器上的小型、易于管理的Kubernetes集群日益增長(zhǎng)的需求?？梢钥闯鯧3S主要是適配端（Device Edge）上的場(chǎng)景，通過(guò)簡(jiǎn)化Kubernetes來(lái)保證可以運(yùn)行在終端設(shè)備上。

KubeEdge：KubeEdge是華為貢獻(xiàn)給開(kāi)源社區(qū)的一個(gè)項(xiàng)目，從名字上可以看出也是真的邊緣場(chǎng)景， KubeEdge的優(yōu)勢(shì)在于設(shè)備連接，它可以支持多種協(xié)議，并使用基于標(biāo)準(zhǔn)MQTT的通信，這有助于有效地使用新節(jié)點(diǎn)和設(shè)備擴(kuò)展邊緣集群。KubeEdge主要的場(chǎng)景在于邊緣接入層（Access Edge），解決各種IOT終端設(shè)備接入的問(wèn)題。

ACK@Edge：ACK@Edge是阿里云ACK（Kubernetes）適配邊緣的形態(tài)，ACK@Edge在實(shí)現(xiàn)上保存了原生Kubernetes的所有能力，所有邊緣相關(guān)的特性均通過(guò)Addon實(shí)現(xiàn)，Master是部署在云中心，Node在邊緣端。ACK@Edge比較適合基礎(chǔ)設(shè)施邊緣（Infrastructure Edge），比如CDN場(chǎng)景。

以CDN場(chǎng)景的落地場(chǎng)景來(lái)說(shuō)，形態(tài)上就是在云中心部署Kubernetes Master，將云中心所在Region附近的CDN節(jié)點(diǎn)接入到Kubernetes中，最后Kubernetes之上構(gòu)建Fedration能力，進(jìn)行全局容器調(diào)度。這樣就能利用Kubernetes調(diào)度能力和容器的DevOps能力。具體可以參考https://yq.aliyun.com/articles/711767。

未來(lái)展望和趨勢(shì)判斷

CDN轉(zhuǎn)型邊緣計(jì)算平臺(tái)，CDN已經(jīng)是一個(gè)非常成熟技術(shù)和業(yè)務(wù)，也是因?yàn)槌墒?，所以同質(zhì)化嚴(yán)重，同時(shí)因?yàn)镃DN的業(yè)務(wù)粘性不夠（改個(gè)DNS業(yè)務(wù)就切走了），所以目前國(guó)內(nèi)CDN的商業(yè)環(huán)境并不是太好，CDN行業(yè)變成價(jià)格紅海，所以CDN廠商也紛紛在進(jìn)行戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型邊緣計(jì)算平臺(tái)，但是5G還未大規(guī)模商用，轉(zhuǎn)型之路面臨著諸多問(wèn)題：落地場(chǎng)景存不確定因素，客戶接受程度不夠等等。但是改變可能失敗，不改變必定掉隊(duì)，所以當(dāng)務(wù)之急是先修煉好內(nèi)功，把新技術(shù)（虛擬化/容器/AI）在CDN進(jìn)行落地和磨煉，同時(shí)積極挖掘各種新業(yè)務(wù)和場(chǎng)景。

安全容器是重要能力，容器天然適合邊緣計(jì)算，但是容器也是比較大的硬傷，那就是安全和隔離，這也是為什么現(xiàn)在邊緣計(jì)算的主要對(duì)外售賣形態(tài)還是虛擬機(jī)。所以安全容器就是一個(gè)最佳解決方案，具備容器的DevOps屬性，又有比較好的隔離和安全保證。今年Kata安全容器發(fā)展迅猛，所以安全容器是邊緣計(jì)算的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)。

視頻AI和邊緣計(jì)算天生一對(duì)，視頻AI目前已經(jīng)有不少落地場(chǎng)景：人臉識(shí)別門禁、自動(dòng)垃圾分類、食堂自助結(jié)賬等等，可以預(yù)見(jiàn)視頻AI將會(huì)繼續(xù)快速發(fā)展。但是隨著規(guī)模的擴(kuò)大和場(chǎng)景的挖掘，視頻AI對(duì)于低延時(shí)的需求會(huì)日漸強(qiáng)烈，如果能把視頻AI能力部署在邊緣節(jié)點(diǎn)上：云中心進(jìn)行大數(shù)據(jù)計(jì)算和AI訓(xùn)練，AI訓(xùn)練結(jié)果下沉到邊緣節(jié)點(diǎn)，邊緣負(fù)責(zé)視頻接入，直接在邊緣進(jìn)行處理。

Q&A

Q：能否介紹一下，目前CND節(jié)點(diǎn)改造成邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)，主要涉及哪些方面改造，阿里的實(shí)踐情況，謝謝。

A：目前CDN改造有3個(gè)部分：基礎(chǔ)設(shè)施到改造（交換機(jī)、機(jī)型），軟件層面的改造（容器化），CDN節(jié)點(diǎn)架構(gòu)的改造（比如把傳統(tǒng)的7層負(fù)載均衡改成Kubernetes的Ingress Controller）。

Q：CDN場(chǎng)景的落地場(chǎng)景來(lái)說(shuō)，形態(tài)上就是在云中心部署Kubernetes Master，將云中心所在Region附近的CDN節(jié)點(diǎn)接入到Kubernetes中 ，指的是在各個(gè)Region里面的節(jié)點(diǎn)當(dāng)作Kubernetes的Node處理嗎？

A：比如我們?cè)诎⒗镌浦行牡暮贾軷egion創(chuàng)建一個(gè)Kubernetes Master，然后會(huì)把杭州整個(gè)省的CDN節(jié)點(diǎn)，全部接入到這個(gè)Kubernetes Master里面，CDN節(jié)點(diǎn)指的是一個(gè)機(jī)房，一個(gè)機(jī)房會(huì)有1～100臺(tái)機(jī)器，整個(gè)CDN節(jié)點(diǎn)的機(jī)器都會(huì)接入。

Q：請(qǐng)問(wèn)阿里邊緣計(jì)算有和5G結(jié)合的計(jì)劃嗎？具體有哪些結(jié)合點(diǎn)？

A：在今年云棲大會(huì)上，我們已經(jīng)發(fā)布了5G邊緣計(jì)算戰(zhàn)略，這個(gè)可以網(wǎng)上找下視頻回放。具體的結(jié)合點(diǎn)目前來(lái)看是城市大腦和城市云。不過(guò)因?yàn)?G還未大規(guī)模商用，所以我們也在探索。https://yunqi.youku.com/2019/hangzhou/review?spm=a2c4e.11165380.1395223.1

Q：請(qǐng)問(wèn)未來(lái)Docker會(huì)向安全容器轉(zhuǎn)型嗎？安全容器是趨勢(shì)，作為開(kāi)發(fā)者要注意哪些點(diǎn)？

A：其實(shí)Kata和普通runC容器，在行為上沒(méi)有太大差別，如果非要說(shuō)關(guān)注點(diǎn)的話，目前我覺(jué)得是內(nèi)核部分，因?yàn)镵ata容器對(duì)于內(nèi)核要求是比較高的，穩(wěn)定性方面還需要打磨。

Q：在云上部署Kubernetes Master節(jié)點(diǎn)，CDN節(jié)點(diǎn)作為邊緣節(jié)點(diǎn)。對(duì)Kubernetes來(lái)說(shuō)，節(jié)點(diǎn)之前的網(wǎng)絡(luò)通訊要求會(huì)比較高，那當(dāng)網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定時(shí)，邊緣節(jié)點(diǎn)和Master節(jié)點(diǎn)斷開(kāi)，這時(shí)如何實(shí)現(xiàn)邊緣節(jié)點(diǎn)上的服務(wù)自治呢？

A：這個(gè)就是ACK@Edge解決的問(wèn)題了，ACK@Edge在邊緣測(cè)機(jī)器上部署了一個(gè)Edgehub的組件，kubelet并不是直接請(qǐng)求kube-apiserver，而是通過(guò)Edgehub然后再請(qǐng)求到APIServer。Edgehub做了緩存和代理的能力，即使在斷網(wǎng)的情況下，也能保障邊緣節(jié)點(diǎn)的kubelet正常工作。這個(gè)能力叫做邊緣自治，是ACK加強(qiáng)的能力。

Q：請(qǐng)談?wù)劙⒗锟吹降倪吘売?jì)算cover的真實(shí)價(jià)值場(chǎng)景或者客戶群，感覺(jué)很多現(xiàn)有場(chǎng)景中心計(jì)算也能滿足，不一定要用邊緣計(jì)算。特別是邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)也賣虛機(jī)，價(jià)值不大。謝謝。

A：以CDN為例，CDN就是通過(guò)邊緣做加速來(lái)提高用戶體驗(yàn)。虛擬只是一種形態(tài)，比如你購(gòu)買虛擬機(jī)自建CDN。所以邊緣的場(chǎng)景肯定是跟中心不一樣，比如城市大腦，就是需要在就近有個(gè)節(jié)點(diǎn)可以做接入，如果全部回中心，對(duì)中心的壓力也很大。

Q：請(qǐng)問(wèn)安全容器的存儲(chǔ)性能有考慮過(guò)么？接入點(diǎn)在邊緣還是放云端？

A：安全容器最終是跑著邊緣上的，安全容器的存儲(chǔ)目前是一個(gè)大的問(wèn)題，Kata開(kāi)源的存儲(chǔ)方案性能并不好。阿里云的內(nèi)核團(tuán)隊(duì)做了大量的優(yōu)化，目前應(yīng)該有了比較大的性能改進(jìn)。

Q：容器安全方面有什么需要注意的？除了Kata之外，使用dockerd與Kubernetes有什么安全建議psp之類的？

A：安全容器的使用，第一Kubernetes需要做適配runtimeClass，第二內(nèi)核也要求比較高（應(yīng)該是要4.*內(nèi)核比較穩(wěn)定）。安全建議：就是加證書(shū)、改端口，不然容易被外部注入容器。其他的安全建議：就是直接使用云上產(chǎn)品，云上產(chǎn)品具備了比較高的安全能力。

Q：CDN的流量分配是在哪里做的？是DNS還是GSLB那種？異地災(zāi)備也可以用同樣的方式？

A：CDN的流量分配就有DNS、HTTPDNS、302調(diào)度，CDN本身就是成熟的技術(shù)了，調(diào)度這塊都是非常成熟的技術(shù)。