边缘计算的云边协同

众所周知,边缘计算是将基础设施资源进行分布式部署再统一管理的。资源较为集中的称为“中心云”,资源量较少的部署点称为“边缘云”,并在边缘计算云平台中存在少数的中心云和多数的边缘云,因此如何进行平台的资源调度变成十分重要。

而云边协同是边缘计算中非常重要的特性,那么为何云边协同那么重要?

边缘节点由于部署在边缘侧,通常只有数台服务器组成的虚拟化资源池,但是终端的各类设备是通过边缘侧接入边缘平台的,因此通常来说,边缘侧的资源短缺的压力比较大。在很多如医疗、工业、车联网等场景中,许多终端、传感器通过网络接入到边缘平台中。给边缘云提出了更高的要求。

在边缘云中,存在大量的多种边缘服务器和边缘终端,需要通过边缘云进行统一管理,并实现对边缘应用的支持。

中心云的存在是为了管理多个边缘云和为边缘云提供充足的虚拟化资源。并且由于中心云是由大量的服务器虚拟化组成的,可以提供持久化存储和为需要大计算量的应用提供资源,如大数据应用Hadoop、Spark,人工智能应用Tenseflow等。中心云通过管理网络来控制边缘云,并提供安全的连接,而在边缘云的网络发生中断时,边缘云可以通过独立的资源管理系统进行“自治管理”。在中心云上则会显示该边缘云“中断连接”,并尝试重连。

中心云与边缘云的关系如下图,中心云管理多个边缘云平台,工业PC和大量的网关,而边缘云则通过边缘网关接入各种设备、传感器等。

上述是边缘云和中心云的各自的特点,云边协同则包含了计算资源、安全策略、应用管理、业务管理等方面的协同。

资源协同:包括边缘节点为增值网络业务提供的计算、存储、网络、虚拟化等基础设施资源的协同,以及边缘节点设备自身的生命周期管理协同。

  • 计算资源协同指的是在边缘云资源不足的情况下,可以调用中心云的资源进行补充,并满足边缘侧应用对资源的需要,中心云可以提供的资源包括裸机、虚拟机和容器
  • 网络资源协同指的是在边缘侧与中心云的连接网络可能存在多条,在距离最近的网络发生拥塞的时候,网络控制器可以进行感知,并将流量引入到较为空闲的链路上,而控制器通常部署在中心云上,网络探针则部署在云的边缘。
  • 存储资源协同指的是在边缘云中存储不足时,将一部分数据存到中心云中,在应用需要的时候通过网络传输至客户端,从而节省边缘侧的存储资源。

安全策略协同:边缘节点提供了部分安全策略包括了接入端的防火墙、安全组等,而中心云则提供了更为完善的安全策略,包括流量清洗、流量分析等。在安全策略协同的过程中,中心云如发现某个边缘云存在恶意流量,可以对其进行阻断,防止恶意流量在整个边缘云平台中扩散。

应用管理协同:边缘节点提供网络增值应用部署与运行环境;云端实现对边缘节点增值网络应用的生命周期管理,包括应用的推送、安装、卸载、更新、监控及日志等。中心节点可以对已经存在的应用镜像在不同的边缘云上进行孵化启动,完成对应用的高可用保障和热迁移。

业务管理协同:边缘节点提供增值网络业务应用实例;云端提供增值网络业务的统一业务编排能力,按需为客户提供相关网络增值业务。由于边缘侧的资源紧张,中心云可以对某些应用进行高优先级的处理,从而对业务进行不同优先级的分类和处理。

不同地域的边缘协同:在某些应用如车联网的场景中,如下图,车辆在不断行驶的过程中,应用需要在不同的地域进行同时部署或者某些应用的热迁移,中心云需要根据应用的不同时段的地域要求,将应用事先进行部署,并下发策略实现应用的平滑迁移。

对于边缘计算来说,不同于把大量的资源整合的云计算平台,边缘云平台更是一个分布式的平台,因此云边协同的特征是边缘计算的主要特征之一,而云边协同包含了各种协议和功能,涉及到了云计算的方方面面,因此在边缘计算的发展过程中,云边协同的功能开发成为了主要的开发工作之一。

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