在數(shù)字化轉(zhuǎn)型速度不斷提升的今天，大帶寬、低時延、高并發(fā)的場景不斷涌現(xiàn)，終端用戶對于網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容反應(yīng)速率要求提升，對于CDN的應(yīng)用需求也在不斷攀升。而今正值中國CDN發(fā)展十年轉(zhuǎn)型期，提升CDN核心競爭力，以CDN為切入點帶動邊緣計算、分布式云計算、音視頻直播、云游戲等服務(wù)，為用戶打造更高質(zhì)量的CDN服務(wù)將成為新時代產(chǎn)業(yè)競爭的關(guān)鍵所在。

8月25日，以“新征程，耀一起”為主題的2022亞太內(nèi)容分發(fā)大會暨CDN峰會在北京隆重開幕，本屆大會由亞太CDN產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟、眾視Tech聯(lián)合主辦。亞太CDN產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟攜手阿里云、騰訊云、網(wǎng)宿科技、火山引擎、天翼云、中興通訊、金山云等內(nèi)容分發(fā)領(lǐng)域頭部企業(yè)，為行業(yè)破舊立新、閃耀新征程發(fā)出最強音！

在8月25日下午舉辦的【邊緣計算論壇】上，阿里云技術(shù)專家 徐若晨發(fā)表了題為《邊緣容器云平臺的探索和實踐》的主題演講，基于阿里云大規(guī)模邊緣容器云平臺展開介紹阿里云邊緣容器云平臺的發(fā)展背景、歷程、設(shè)計與架構(gòu)，深入解析了阿里云邊緣容器云平臺上的典型業(yè)務(wù)場景與實踐案例，本文為整理內(nèi)容。

從用戶視角出發(fā)，當(dāng)前在邊緣側(cè)業(yè)務(wù)面臨挑戰(zhàn)眾多：

· 自建邊緣機房交付周期長、資產(chǎn)重；

· 邊緣集群常態(tài)化裁撤、割接，SLA難保障；

· 單集群業(yè)務(wù)規(guī)模小、彈性差；

· 屬地性應(yīng)用多，集群維護成本高、難度大；

通過在中心和客戶現(xiàn)場之間，構(gòu)建起邊緣云這一層服務(wù)，就能夠解決以上問題。邊緣云為用戶帶來的對應(yīng)方面價值主要體現(xiàn)在：

· 提升效率：為終端提供距離更近、時延更低的算力資源，支持時效性強、交互性強的業(yè)務(wù)場景，實現(xiàn)秒級算力交付；

· 降低成本：通過終端上移這一手段有效提升部分業(yè)務(wù)靈活性，實現(xiàn)按量付費、彈性擴容，降低客戶的成本；

· 易運維：采用云原生交付方式，提升邊緣應(yīng)用可運維性，降低客戶運維投入

· 低時延、提升用戶體驗：基于海量低延時的邊緣集群資源覆蓋，為客戶提供時延更低的體驗；

基于“云-邊-端”的架構(gòu)模式，邊緣云實現(xiàn)了云端算力下沉與終端算力上移：

· 云端算力下沉：通過將應(yīng)用、算力分布式部署邊緣，從而卸載掉中心Region核心服務(wù)的負(fù)載?？紤]到中心Region帶寬的成本遠高于邊緣，因此對于帶寬較大的業(yè)務(wù)，在邊緣云實現(xiàn)流量的收斂再回到中心，能夠大幅度縮減帶寬的成本，為客戶提供離終端更近的算力資源，提升業(yè)務(wù)交互性與時效性；

· 終端算力上移：對終端應(yīng)用進行瘦身的同時為應(yīng)用開發(fā)者提供標(biāo)準(zhǔn)化運維與云邊體驗一致的開發(fā)過程，幫助快速開發(fā)、迭代。對比終端應(yīng)用，邊緣云擁有更加豐富的生態(tài)，提升業(yè)務(wù)靈活性。除此之外，邊緣上提供專屬GPU硬件，進一步優(yōu)化應(yīng)用性能。

邊緣容器云平臺的技術(shù)挑戰(zhàn)主要是來自于三方面：

首先是集群規(guī)模小而多。受限于邊緣的物理環(huán)境，單個集群的規(guī)模通常有限。隨著資源的進一步下沉，終端算力的進一步上移，各類資源被納管到邊緣云中，資源規(guī)模迅速增長，邊緣規(guī)模呈現(xiàn)出小型化、廣覆蓋的特點，為資源管控、彈性調(diào)度帶來技術(shù)挑戰(zhàn)；

二是邊緣環(huán)境復(fù)雜。處于邊緣的設(shè)備工作狀態(tài)與條件對比數(shù)據(jù)中心更差，往往存在弱網(wǎng)、斷網(wǎng)等情況，對于邊緣自治、云邊協(xié)同、邊邊協(xié)同、跨節(jié)點遷移能力、故障逃逸能力提出較高要求；

三是邊緣基礎(chǔ)設(shè)施異構(gòu)。出于成本考量、業(yè)務(wù)定制化需求的考量，硬件操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)等方面存在明顯異構(gòu)場景，給資源的云化納管工作造成困難；

物理資源層包括多云融合資源、MEC、ARM陣列、自有節(jié)點、多云融合資源等，上層為資源建設(shè)與運維平臺，提供基礎(chǔ)的IaaS服務(wù)。

中間層從下往上，首先由異構(gòu)資源納管部分負(fù)責(zé)將IaaS資源以k8s節(jié)點形式接入k8s集群中；正如前文所述，單一的或少量的k8s集群無法容納所有資源，所以基于異構(gòu)資源納管層需要構(gòu)建多集群管理與調(diào)度融合能力，為上層提供標(biāo)準(zhǔn)的k8s界面；在標(biāo)準(zhǔn)k8s界面的基礎(chǔ)上進行邊緣能力的加強，包括邊緣容器鏡像、邊緣工作負(fù)載、邊緣服務(wù)網(wǎng)格、邊緣應(yīng)用管理等。

最頂層是邊緣能力開放層，通過提供OpenAPI、開發(fā)者工具、能力開放平臺等，使得用戶、開發(fā)者可以通過開放層去使用阿里云邊緣容器平臺的各項能力來管理自己的業(yè)務(wù)。

針對中間層的邊緣容器云平臺將展開進行介紹：

異構(gòu)資源納管

異構(gòu)資源納管核心功能是將邊緣資源以k8s節(jié)點形式接入集群中，如圖所示為標(biāo)準(zhǔn)化接入流程，適配了MEC、ARM等各種業(yè)務(wù)場景。接入過程中同時感知集群水位分布與邊緣資源網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)等多維度指標(biāo)，選擇最優(yōu)接入集群，基于組件預(yù)置等技術(shù)方案減少接入過程中如組件安裝、下載等時間成本，加速接入流程。

多集群管理

多集群管理流程如圖所示，客戶通過虛擬集群創(chuàng)建工作負(fù)載與pod，基于全域融合調(diào)度器，實時感知資源集群狀態(tài)選擇最優(yōu)調(diào)度結(jié)果，將結(jié)果反饋租戶虛擬集群中，利用同步器進行向下同步生產(chǎn)工作。

過程中將k8s集群分為兩類，資源集群與為租戶創(chuàng)建的獨立虛擬集群。通過多層樹狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)使每一個獨立虛擬集群能夠通過原生k8s語義使用全域邊緣資源，并且提升了租戶間的隔離性。

對于k8s集群的讀操作通過統(tǒng)一事件總線完成，而非直接對k8s集群進行操作。因此每個k8s集群都能有效控制集群上的客戶端數(shù)量，減少服務(wù)器上list-watch的消耗，并且使系統(tǒng)具備水平擴展能力。

全域融合調(diào)度在模型中作為k8s集群的總調(diào)度器，類比于大腦這一角色，有效實現(xiàn)了全域資源的多維度實時感知與多層次調(diào)度。

由于邊緣資源單集群數(shù)量較多，因此需要通過單元化管理的概念將其映射到邊緣的多個集群上，同時完成單元間的并行分發(fā)，以此提升業(yè)務(wù)發(fā)布效率。阿里云通過自研適配邊緣場景的工作負(fù)載，對每一臺機器上的每一個pod版本更新實現(xiàn)精準(zhǔn)控制，使得系統(tǒng)更契合邊緣異構(gòu)場景上的容器與多開場景。

基于阿里云內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)與生態(tài)優(yōu)勢，構(gòu)建出具備全網(wǎng)緩存與加速能力的邊緣鏡像服務(wù)，對于大規(guī)模流量并發(fā)提供支持，實現(xiàn)容器擴容，提高創(chuàng)建速度。

穩(wěn)定性體系

基于阿里云內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的管控命令傳播網(wǎng)絡(luò)，使管控命令可以低延遲，高觸達地下發(fā)到機器上執(zhí)行。目前所有的云邊管控操作都通過云邊管控通道實現(xiàn)，在邊緣節(jié)點出現(xiàn)異常的情況下，將按照異常上報，由中心進行處理策略匹配工作，熔斷檢查，最后將自動化處理策略下發(fā)至邊緣節(jié)點形成閉環(huán)。

風(fēng)控中心組件除去前文提到的熔斷檢查工作，還具備高危操作攔截能力，如k8s集群中大量node刪除、pod對象刪除、工作負(fù)載刪除、權(quán)限修改、大規(guī)模標(biāo)簽修改等，幫助客戶業(yè)務(wù)實現(xiàn)穩(wěn)定運行，為系統(tǒng)保駕護航。

中心業(yè)務(wù)下沉

日志網(wǎng)關(guān)下沉場景，包括httpdns、內(nèi)容安全識別下沉，本質(zhì)都是中心業(yè)務(wù)的下沉。

終端通過請求調(diào)度尋找邊緣節(jié)點，通過邊緣網(wǎng)關(guān)服務(wù)將日志上報到容器中，此處請求調(diào)度與容器調(diào)度是協(xié)同工作的。例如業(yè)務(wù)容器CPU內(nèi)存消耗的水位，將會影響請求調(diào)度的策略生成，水位高的情況下對請求調(diào)度節(jié)點進行修改。此外，請求調(diào)度同時影響容器調(diào)度，例如在集群副本數(shù)不夠的情況下，觸發(fā)容器調(diào)度對容器進行擴容操作。二者相互協(xié)同工作實現(xiàn)日志下沉。

中心下沉場景業(yè)務(wù)邏輯本質(zhì)是通過云邊端協(xié)同操作，節(jié)省中心帶寬成本，降低接入延時，為客戶打造最佳使用體驗。

終端上云

機頂盒上云是終端上云場景的一類典型應(yīng)用場景，同類場景還包括云手機、云游戲等。

管理員通過應(yīng)用管理中心，通過阿里云自研工作負(fù)載與多集群管理等方式將容器運行在邊緣服務(wù)器上。如圖所示為一組多開容器實例，通過自研工作負(fù)載精準(zhǔn)控制每一個服務(wù)器上的每一個容器版本。同時，阿里云與英特爾合作，于服務(wù)器上安裝Intle Server dGPU，對終端流化渲染性能實現(xiàn)進一步提升。

終端上云場景中，核心應(yīng)用上移幫助終端瘦身，將更多的應(yīng)用運維與管理開發(fā)工作集中在邊緣，實現(xiàn)了對業(yè)務(wù)靈活性與使用性能的優(yōu)化。