边缘节点服务ENS重磅升级 阿里云首次定义“边缘云计算”概念层层深入

Posted 2021-02-04

随着5G、物联网时代的到来以及云计算应用的逐渐增加，传统集中式的云计算技术已经无法满足终端侧“大连接，低时延，大带宽”的需求。结合边缘计算的概念，云计算将必然发展到下一个技术阶段，也就是将云计算的能力拓展至距离终端更近的边缘侧，并通过云边端的统一管控实现云计算服务的下沉，提供端到端的云服务。如此，边缘云计算的概念也随之产生了。为了积极引导边缘云计算技术和应用发展，以及边缘云计算相关标准化的制定，阿里云和中国电子技术标准化研究院联合发布《边缘云计算技术与标准化白皮书》，在业界首次从标准的角度明确定义了”边缘云计算“的概念。

业内首次定义的“边缘云计算”究竟是什么？
边缘云计算，简称边缘云，是基于云计算技术的核心和边缘计算的能力，构筑在边缘基础设施之上的云计算平台。形成边缘位置的计算、网络、存储、安全等能力全面的弹性云平台，并与中心云和物联网终端形成“云边端三体协同” 的端到端的技术架构，通过将网络转发、存储、计算，智能化数据分析等工作放在边缘处理，降低响应时延、减轻云端压力、降低带宽成本，并提供全网调度、算力分发等云服务。

边缘云计算的基础设施包括但不限于：分布式IDC，运营商通信网络边缘基础设施，边缘侧客户节点（如边缘网关，家庭网关等）等边缘设备及其对应的网络环境，通过位置层层前移，深入到每一个计算场景里，去满足客户大连接、大流量、低时延、安全性等核心诉求。

边缘云可以最大程度上与中心云采用统一接口、统一管理，这样能够最大程度地降低用户开发和运维成本，真正实现将云计算的范畴拓展至距离数据源产生更近的地方，弥补传统架构的云计算在某些应用场景中的不足之处。

更多关于边缘云计算的解读，具体参见白皮书。

阿里云的边缘云计算平台——ENS
中国互联网网络结构十分复杂，横向来看分为骨干网、核心网、汇聚网、接入网等多个层级，末梢还有家庭或商用的客户侧接入终端。每个网络层级的传输能力、网络时延、算力容量、算力归属有所差异，但都是边缘节点的重要组成部分。纵向来看，无论哪个网络层级提供边缘云的服务，都需要自下而上搭建起底层硬件、资源平台、PaaS服务和工具、场景解决方案的服务生态，才能提供便捷、统一的使用体验，最大化赋能客户。

在这一横一纵之间，阿里云在2018年率先提供了基于运营商边缘节点和网络的弹性分布式算力资源平台，也就是边缘节点服务ENS，连接最后10公里的ENS可以帮助用户将计算、转发等业务下沉至边缘，把终端到边缘节点的时延缩小到5毫秒，终端到云的访问频次将减少80%，计算、存储、网络等成本可以节省30%以上。

ENS的核心特性：
首先是全覆盖，ENS打造了一张全覆盖的节点网络，能够覆盖全国主要地区和运营商，实测得到的终端数据到就近节点的延时平均只要5ms。

第二点是开放易用、安全可靠，这是边缘云能够留住客户、持续赋能客户的重要因素。ENS提供了相对开放的运行环境、灵活的算力规格，同时持续开发交付批量、可视化、自动化管控运维的能力，让客户可以相对容易的完成架构对接和运维管理。

第三点是高性价比，和中心云一样，高性价比对于各种体量客户来说都是一个重要价值。ENS可以提供了一站式采购、敏捷交付、按量付费、动态扩缩容的产品能力，使得客户先期的资金、人力投入、使用中的运维投入降到最低。

ENS与自建节点的对比：
既然ENS能更好的赋能客户，那么是否有量化的指标来对比与自建节点的差异呢？

从上图中可以看出，在业务弹性方面，一个成熟的采购建设团队新建单个、定容量的节点需要1-2个月，ENS只需要一分钟提交算力规格和算力大致分布的需求，系统就可以智能选点创建海量算力，及时应对业务弹性需求。

在资产层面，传统的谈判、采购、建设模型，单次投入100万起步，ENS可以做到100% 的零资金启动，完全按量付费，并且提供天粒度的资源弹性，同时用户数据流量在边缘收敛后，带宽成本也会得到显著降低。

可靠性及运维层面，一个稳定可靠的自建节点，对于架构和运维的能力要求还是蛮高的，监控、容灾、迁移、主机安全、流量安全、故障处理流程都需要精细化管起来。接入ENS则可秒级监控、分钟级定位和排障，是经过严苛的业务考验磨炼出来的硬实力。

ENS从1.0到2.0的产品服务演进：
谈产品服务演进，离不开一个个具体交付使用的功能模块。ENS高级产品经理王文娟在第八届中国云计算标准和应用大会曾提到：“边缘云所处的发展阶段，就像是一颗小树，首先需要扎下根来，树干逐渐粗壮有所支撑，然后伸展出主力的枝干，最后在此基础上慢慢枝繁叶茂、支撑起一个生态。ENS一路飞速持续演进，如今已逐渐成长为一个弹性、简单、稳定的边缘算力服务平台。”

2018年2月，经过充分的PoC验证后，ENS第一批核心标准节点上线，他将阿里云飞天技术系统轻量化、定制化落地边缘，支持算力资源隔离、网络安全隔离、高可用等标准能力。

2018年6月，ENS完善了7*24小时全方位的实时监控体系，从硬件基础设施、网络、底层飞天组件到业务管控等软件应用全覆盖，并且通过服务关联、联合查询、智能收敛做到分钟级定位和解决问题。在这个阶段，客户释放了大量的监控和运维消耗。

在2018年10月，ENS重点提升使用体验，做到了一键批量创建服务、自定义镜像构建、编排、自运行，同时调度能力能够做到基于客户算力分布需求智能选点，避免了客户理解系统背后复杂的节点选择和服务调度。ENS还提供了基于边缘服务为单位的算力批量运维，启停、增删、升级白屏化批量操作，不需要无谓的关注底层算力资源。

在本月，ENS 2.0产品升级正式上线，为客户提供更加弹性灵活、形态多样的分布式边缘计算，全面支持算力资源的统一管理。同时启动支持全面的按量付费，算力、存储、带宽全部实现按天按月出账计费，用户0资金启动业务，随着业务波动随时增删算力资源。稳定业务按月计费稳定服务，活动或临时业务需求，按天计费提供充分弹性。

王文娟表示，未来的场景、需求和挑战仍然很多，我们的功能演进仍将持续小步快跑，致力于打造弹性、简单、稳定的边缘算力服务平台。

ENS在行业和业务场景中的探索和实践——视频监控场景的深度解读
经过接近一年的探索， ENS认知的边缘云场景，除了流量本地化，还有全网广覆盖的大量场景。

目前在ENS的服务平台上，已经在实践承载大量CDN的边缘缓存、边缘调度、边缘分发业务，以及一大批直播平台的边缘收流、合流、互动、弹幕等业务。而现在火热的在线教育、智慧办公、智慧医疗等行业核心依赖的音视频通信技术，也因为其低时延、大连接、大流量等需求特点，陆续成为使用ENS的重要场景。

基于ENS的视频监控的场景应用：
如果监控只在一个物理地点、少量几路，用本地监控、甚至PC机来接收和处理，问题都不大。但是当监控流分布在同一城市N个地点、甚至N个城市，几千几万路流，人肉监控和运维难以应对的时候，这个情况就会面临巨大挑战。

ENS在这个领域实践的具体方案可以用下图概括，大量的、分散的前端摄像头通过物理专线或软专线接入基于ENS节点承载的视频汇聚节点，做一层数据收敛汇聚和实时分析运算，只把必要的少量数据和特征值回传云中心。

边缘云计算不仅能够解决TB级甚至更大的视频流低成本接入的问题，还可以提供丰富的计算能力，在边缘完成视频的分析和识别工作后，再将结构化的数据快速传递回中心云（大脑）进行信息融合。边缘云计算不仅实现了“低时延，低成本”的协同，还能有效抵抗网络抖动等不稳定因素，提升系统整体的稳定性。

上文提及的业务场景只是冰山一角，随着边缘云计算行业的标准化、轻量化、平台能力完善，边缘云的行业生态会更丰富、潜力巨大，阿里云将持续投入，与行业同仁共建边缘计算服务生态，实现边缘与云的无缝衔接，赋能用户像用云一样简单的使用边缘计算服务。