专家称,“5G时代的到来,引发了20年来计算机体系结构的一次重大变革。”
● 那么,究竟是什么引发了计算体系20年来的重大变革?
● 作为新型的基础设施,边缘计算为什么在5G时代突然受到各行各业的广泛关注?
● 5G的“大带宽”、“低延时”的特点,给云计算基础设施带来全新挑战?
● 基于这些行业挑战,业界大厂在5G、边缘计算方面提出了哪些技术解决方案,又进行了哪些的技术准备?
● 边缘计算的产业要想发展起来,要具备哪些必备的条件?
● 作为开发者,我们如何参与到这次计算体系结构变革的浪潮中?
9月18日,阿里云正式发布边缘计算视频上云解决方案,阿里云资深技术专家(现任阿里云边缘计算技术负责人)杨敬宇会后接受记者采访,从边缘计算行业背景、发展趋势、技术现状、方案场景、用户价值、开发者收益等多个角度,进行了深入的探讨。
20年来计算体系大变革
在消费互联网发展的时代,主要有CS、BS两种计算架构。在程序员的眼里,一方面,是服务器端开发,如Linux;另一方面是终端开发,比如:早期PC时代有Windows,移动时代有iOS、Android,现在有智能电视和物联网,这是过去20多年来一直延续的二维计算体系。
5G之前,在终端和云中心之间是运营商网络,功能是网络转发,计算对时延的敏感性较低。随着5G时代的到来,远程医疗、工业互联网、车联网等应用场景的出现,应用场景对时延、计算提出了全新的要求,从而出现了这种大的技术架构的变革,计算架构由原来“云-端”,变成了“云-边-端”。
Tip:
这个“边”就代表了边缘的节点,边缘计算顾名思义,指在靠近端或数据源头的,为中心平台就近提供端的计算服务。边缘计算的理念和章鱼有些类似,这里的“节点”可以理解为章鱼的触角,属于分布式计算的一种。
5G是边缘计算整个产业场景爆发的一个前提条件。过去,所有的应用都在围绕着消费互联网去实现,5G触及到各种产业方向的时候,计算就需要出现在通信管道的场景中。这意味着,在5G基站的位置,可以把信息流从源头管道中分离出来进行计算。5G提出的“大带宽”、“大连接”、“低时延”、“高可靠”的概念,都是围着AR、VR、交互视频、物联网、工业互联网、车联网,这些新的产业场景来打造的。
为了满足产业需求,5G和边缘计算技术应运而生,同时也引发了20年来计算体系结构的一次重大变革。
2020可能是一个时代的切割线
我们从过去20年的消费互联网走向产业互联网,5G和边缘计算的技术提出,为产业应用提供了很多新的机会,但技术和产业也有一个相互适应的过程。过去20年主要的应用基于消费侧,未来的产业应用则是基于供给侧,随着工业、农业、车联网这些更偏供给侧应用场景的发展,边缘计算的体量也在日渐增长。
如何把5G、边缘计算与各行各业进行结合?很多运营商、厂商都在进行试点,还没有真正形成规模化,就像2000年体量也很小的互联网一样。2020可能真的是一个时代的切割线,再过20年,甚至5年后,我们在产业互联网领域,会进入一个新的爆发期,现在5G、边缘计算仍处于孵化期,规模也远没有真正起来。利好消息是,在疫情期间,人们很多学习、办公、生活的方式都在往线上迁移,这也触发了边缘计算领域更快速的发展。
从技术角度看,边缘计算就像手机基站一样,散落在全国各地的每个角落。中心计算一个节点几十万台机器,而边缘计算虽然单点计算量小,但需要全国甚至全球范围去部署,节点非常多,这其中的分布式资源的管理是一个非常复杂的问题。如果想把分布式资源充分复用,就首先要把这种分布式小型化的资源“云化”。
这里指的“云化”和公共云的云化不一样。公共云会有很多计算存储分离、网络分离、安全分离;但是边缘计算因为节点很小,所以需要以融合为特点,多功能合一,构建一个小型化的,高性价比的计算设施。此外,如何去做多个边缘节点之间的协同计算,减少用户节点切换感知。如何让各种的产业应用去使用,建立和产业应用之间的技术连接,这些都是正在飞速成长,日臻完善的边缘计算,需要面对技术难点。
视频上云——边缘计算第一波应用
在消费互联网时代,有各种图文、视频等消费型应用。在未来,5G、边缘计算产业的第一波应用很大可能会和视频有强相关。比如,在工业制造里面,会通过摄像头、AI计算去做质检或者流水线上的管控,产业应用层面的“视频上云”,将是未来很重要的行业需求。5G时代,视图数据成为最重要的内容载体,大带宽低延时的特点给云计算基础设施带来全新挑战,阿里云边缘计算的视频上云解决方案也应运而生。
解决方案一方面提供大量分布式的边缘计算资源,和边缘云操作系统。支持4G/5G/数字电路等多种方式灵活接入,网络延时可以进一步降低到5毫秒。基于互联网视频积累的一键上云协议,可以将上云操作时间降低到1分钟以内,支持操作人员通过扫码等方式快速完成剩余配置。另一方面,在边缘云的操作系统上,提供很多的视频上云的通用能力,如:视频的接流、缓存、AI计算框架等。视图存储的成本再降低50%,同时支持h.265、4k/8k超高清视频,支持百万级并发的视频处理,同时,AI的计算性能可以提升到200%以上。不管你是车联网,连接的摄像头,还是各种物联网设备连接,都可以使用这样一个操作系统平台。
据了解,阿里云边缘计算和行业合作伙伴已经共同打造了5大场景和15个细分市场的解决方案,覆盖交通、新零售、教育、智慧住建、家庭等场景实现数字化升级。杨敬宇也希望有更多的合作伙伴、设备商加入阿里云的边缘计算生态中来。
“阿里云边缘计算平台通过提供资源和技术的通用能力,并希望联合合作伙伴一起,激活各个产业方向,从而把整个产业的规模做大”,杨敬宇表示。
“这个技术点,我们可能超前了一点”
搭建边缘计算平台至少分为两个层次,第一个层次是将广域分布的边缘计算节点设施云化,即将“小而多”的边缘节点设施做资源虚拟化和切片。而更为重要的第二层是在前一个层次的基础上完成多个分布式边缘节点间的“协同网络”和“协同计算”,它们是搭载在小型化节点上的一个非常重要的技术能力。
边缘计算中每个节点“小”且“多”,就像CPU的每个核一样。如果我要做计算,到底用哪一个?一个CPU 64核,你选哪一个核呢?这个工作就由ENS协同计算,又叫边缘云操作系统去完成。
操作系统其实就会帮你选择具体在哪个点上去计算,协同计算是边缘云操作系统一个最核心的技术。
“我们在这方面的技术(协同计算)技术投入比较早,可能更超前一点” ,杨敬宇说。
如果仅仅基于单点给你提供一个CPU或者边缘节点,这个节点坏掉了,用户的应用可能就会崩溃掉。阿里云边缘计算解决方案通过协调调度,希望应用对节点的切换没有感知。不仅易于部署,应用在节点之间可以按需进行协同切换,用户你不用关心这背后的技术难点,这就是操作系统要达成的一个核心能力。
在DOS之前,基于CPU使用用汇编语言编程的程序是很少的,随后,DOS、Windows、移动时代的应用之所以能够大爆发,是因为操作系统做了很多底层的工作,让我们的应用开发变得非常简单。今天的边缘计算,要想让应用场景爆发,协同计算也必须解决在大规模节点基础上,如何让产业应用更好的使用操作系统平台的问题。
协同网络和协同计算类似,边缘节点之间不仅能够协同互通,同时边缘云和阿里云的中心云也能协同;此外,边缘云和运营商的5G核心网互通,协同网络主要目的就是把所有的边缘云基础设施上的点协同起来。用户使用的时候,看到的是单一的、简单的界面,将更容易去使用。
所以,“协同网络”+“协同计算”的能力,都是为了支持整个操作系统的工作,希望用户可以轻松的去使用边缘计算平台的设施。
三大能力,缺一不可
随着5G技术的发展和应用场景的落地,关注边缘计算领域的厂商也越来越多,且各家都有不同的特点,杨敬宇阐述了阿里云边缘计算的三大优势。
首先,基于阿里云的大型飞天云操作系统,边缘计算团队在做兼顾边缘计算场景技术特征的云边一体的小型化的飞天,同时提前布局了多点协同计算技术。通过10年的技术积累,在节点小型化,融合计算和协同计算等边缘云操作系统核心技术层面,有自己的先发优势和历史沉淀。
第二,阿里的CDN已经可以平滑稳定的运行在云化的阿里边缘云设施之上。除此之外,还有像GRTN(全球实时传输网络)、中间件、数据库,都会运行在边缘云上,阿里巴巴集团的生态积累了大量的可以应用到边缘云中的技术能力,从而方便边缘云客户基于这些丰富且标准化的边缘技术组件和服务,构建垂直行业应用。
第三,从应用层面讲,不论是“大文娱”,还是“新零售”,阿里云有丰富的边缘计算应用场景,依托于整个阿里巴巴集团的生态,比如“盒马鲜生”、“饿了么”、“天猫精灵”,可以快速拓展边缘计算的场景应用。
“我们有上下贯穿的能力,这是阿里的优势,我认为整个边缘计算要做起来,不仅有底层的分布式边缘计算资源设施,还要有边缘云操作系统和丰富的边缘中间件技术能力,更要有丰富的真正适合边缘计算的应用场景,三者缺一不可”,杨敬宇说。
谈到阿里云边缘计算的技术挑战及未来关注的技术方向,杨敬宇表示,边缘计算团队基于公司战略,做了三个层面纵深的技术能力建设:
第一、高性价比的边缘节点硬件及小型云化技术,以及多点协同计算技术。
第二、边缘中间件能力建设,如何把阿里云的各种能力,包括内容分发、缓存能力放到边缘云上。
第三、如何和未来各种边缘场景建立技术连接,让5G创新场景应用或者垂直行业的应用,能够方便地搭载在边缘分布式小型化云和标准化能力之上。
本文转载自CSDN《“我们的边缘计算技术点,可能超前了业界一点”》
