摘要：全球最大的開源基金會軟件基金會的董事甚至認為，云原生邊緣計算意味著嵌入式計算的終結(jié)。這次我們不妨更加透徹的談?wù)劊圃吘売嬎愫颓度胧接嬎悖瑢⑷绾稳诤舷嗷ソ鑴荨Ｔ圃鷳?yīng)用，即指專門為在云平臺部署和運行而設(shè)計的應(yīng)用。

這是我在【物女心經(jīng)】專欄寫的第105篇文章。

嵌入式計算已經(jīng)笑傲江湖多年，然而，最近它的地位似乎正在受到某種撼動。全球最大的開源基金會——Apache軟件基金會的董事Roman Shaposhnik甚至認為，云原生邊緣計算意味著嵌入式計算的“終結(jié)”（The End）。盡管“終結(jié)”這個詞有些虛張聲勢的噱頭之勢，但若沿著這條線索順藤尋瓜，探究云原生邊緣計算的價值以及未來，或?qū)厔萦懈鼫蚀_的研判。

嵌入式計算我們都不會陌生，它可以說是物聯(lián)網(wǎng)人的必修課。“嵌入式”的英文是“Embedded”，意思是“植入的、深入的、內(nèi)含的”。這個詞用來描述的是系統(tǒng)中軟件和硬件之間的關(guān)系，所以嵌入式系統(tǒng)是指軟硬件關(guān)系非常緊密的一類“計算機”系統(tǒng)。

緊密到什么程度呢？家里的洗衣機、空調(diào)，銀行的ATM設(shè)備，路邊的自動售貨機，工廠內(nèi)部的PLC控制器、通訊網(wǎng)關(guān)，都是借助嵌入式系統(tǒng)而變身智能的。這些看起來不怎么像計算機的“計算機”，都有自己的控制程序，這些軟件程序都是針對這個硬件平臺編寫的，耦合性極強，幾乎是不可替換的。

也就是說，對于硬件來說，如果軟件出現(xiàn)任何問題，除了調(diào)試糾錯或者完全重寫一個，沒有什么替換方案；對于軟件來說，除了給這個硬件使用，這個軟件基本沒有其它用武之地，復(fù)制性極差。

所以，對于嵌入式計算而言，程序?qū)崿F(xiàn)的功能相對簡單，但必須要有對應(yīng)的硬件編程知識，出廠之后程序較難更改或者升級，可選的額外應(yīng)用軟件幾乎沒有。

隨著云原生逐步向邊緣滲透，云原生邊緣計算出現(xiàn)了，這一趨勢在我之前的文章中已探討多次。這次我們不妨更加透徹的談?wù)劊圃吘売嬎愫颓度胧接嬎悖瑢⑷绾稳诤稀⑾嗷ソ鑴荨Ｓ捎谂R近2018年末，為了陪伴你度過一個愜意的圣誕以及新年，我剔除了所有燒腦的專業(yè)術(shù)語，一起來聽故事、看漫畫吧～

1． 什么是云原生邊緣計算？

2． 云原生邊緣計算有什么價值？

3． 云原生邊緣計算是否會終結(jié)嵌入式計算？

什么是云原生邊緣計算？

先說說什么是云原生？云原生并不是一種單一技術(shù)，而是一種理念。云原生應(yīng)用，即指專門為在云平臺部署和運行而設(shè)計的應(yīng)用。

提到云原生，與之成對出現(xiàn)的一個詞則是“容器”。簡單的說，容器就是一個存放東西的地方，就像書包可以裝各種文具、衣柜可以放各種衣服一樣，容器可以放各種程序、應(yīng)用或者系統(tǒng)軟件。而且省去了對資源或環(huán)境的配置，因為容器都已經(jīng)打包好了。啟動也快捷，容器可以實現(xiàn)毫秒級的開啟和關(guān)閉。

至于邊緣計算，大家都已經(jīng)熟知，它是指在靠近物或數(shù)據(jù)源頭的一側(cè)，采用網(wǎng)絡(luò)、計算、存儲、應(yīng)用核心能力為一體的開放平臺，就近提供最近端的服務(wù)。上海繁易公司的工程師曾經(jīng)開玩笑道——邊緣計算就是云計算（服務(wù)器）說：邊緣你就這么點兒數(shù)據(jù)，不如你在采集的時候，順便自己算完得了，什么都丟到服務(wù)器來算很累的，況且我又算不快，這點事兒自己都辦不好么？

云原生和邊緣計算相遇，會擦出什么樣激烈的“火花”？現(xiàn)在大多數(shù)的邊緣設(shè)備都與云端配合使用，比如工程師們可以在云中訓(xùn)練機器學(xué)習(xí)模型，訓(xùn)練好之后應(yīng)用于邊緣節(jié)點。云原生邊緣計算有利于讓邊緣也具備像云一樣的“彈性”，讓應(yīng)用可以“順滑”的部署到邊緣，保持應(yīng)用在邊緣與云端的一致性。

如果你需要管理由成千上萬臺邊緣設(shè)備構(gòu)成的集群，云原生邊緣計算的功勞就更大了。它可以同時管理多個邊緣節(jié)點，工程師們不用再把精力浪費在考慮哪個邊緣設(shè)備實際運行哪個應(yīng)用程序，部署和維護都更加簡便。

這樣工程們就可以從底層技術(shù)設(shè)施的管理中解放出來，將注意力集中到更高抽象層次的應(yīng)用開發(fā)之中。云、邊、端就像一個完美的整體，最終用戶也根本感覺不到各種計算設(shè)備的復(fù)雜分布，后期的方案迭代也更加容易和透明。

舉個例子，快到圣誕節(jié)了，如果共享單車的運營公司希望給用戶們創(chuàng)造驚喜，開鎖的瞬間不僅聽到“咔嚓”聲，還要播放一段“鈴兒響叮當(dāng)”的音樂，那該怎么辦呢？我們假設(shè)車鎖硬件已經(jīng)支持這種新的業(yè)務(wù)需求，所以最具創(chuàng)新價值的工作就是教會車鎖“演唱”新曲。

如果使用嵌入式的傳統(tǒng)方案，需要工程師現(xiàn)場或者遠程通過物理訪問硬件完成部署，不僅費力費時，這個過程還有可能被黑客盯上而將硬件“劫持”。如果使用云原生邊緣計算，幾乎可以實現(xiàn)業(yè)務(wù)需求的一鍵變更，將新功能迅速傳達給所有的單車寶寶們。

綜合對比，嵌入式計算和云原生邊緣計算的差異如下表所示。

云原生邊緣計算有什么價值？

云原生邊緣計算帶來的價值，可以簡單總結(jié)為兩點、三個字：快、可靠。

天下武功唯快不破，除了剛才共享單車的例子中提到的業(yè)務(wù)需求變得更快，還包括新業(yè)務(wù)上線更快。過去，一臺物理設(shè)備從安裝配置到正常使用，前前后后免不了調(diào)測少則一天多則一周的時間；現(xiàn)在，通過虛擬化技術(shù)，一臺設(shè)備幾個小時可以搞定；未來，利用在云原生邊緣運行的容器，幾秒鐘就可以讓設(shè)備開始工作。

云原生邊緣還有豐富的中間件可以選擇，業(yè)務(wù)上線周期大大提速。從一個故事講起。估計你也看到了無人酒店的新聞，一個服務(wù)員都沒有、機器人送餐、刷臉入住，各種設(shè)備之間的互動都需要通過智能系統(tǒng)完成。有個團隊正在做類似的項目，但是他們不想把時間消耗在底層硬件的驅(qū)動程序開發(fā)上面，而是要把更多精力投入在提升場景設(shè)計和智能體驗之中。

各種單品的設(shè)計和使用是門鎖、照明、家電、服務(wù)機器人等智能硬件企業(yè)的專長，這個團隊只希望將業(yè)務(wù)層面的邏輯做好，門禁、室溫、亮度、音樂等功能模塊最好就像樂高積木一樣，按需調(diào)用、自主配置就行。

于是團隊和智能硬件企業(yè)協(xié)商了各自的分工，智能硬件企業(yè)做好物理設(shè)備的數(shù)字化建模，定義輸入輸出，提供云原生的驅(qū)動程序，他們就可以直接在數(shù)字化模型的基礎(chǔ)上實現(xiàn)各種酷炫的場景，整個業(yè)務(wù)邏輯的跑通一個多月就能搞定。

另外一個故事是關(guān)于建筑結(jié)構(gòu)監(jiān)測。一些“年近中年”的樓宇有可能結(jié)構(gòu)已經(jīng)發(fā)生了變化，經(jīng)受不了地震等小概率事件的“騷擾”。第二個項目團隊最牛的地方在于通過力學(xué)仿真，多年實踐積累了很好的振動監(jiān)測算法，可以掌握建筑物的穩(wěn)定情況，判斷是否出現(xiàn)地基沉降，及時做好應(yīng)對天災(zāi)、預(yù)防人禍的萬全準備。

至于傳感器怎么安裝，數(shù)據(jù)怎么采集，信號怎么上傳，項目團隊需要借助硬件企業(yè)的強項。與上面相似的分工協(xié)作又一次上演，各環(huán)節(jié)、各專業(yè)、各業(yè)務(wù)各司其職，硬件企業(yè)完成物理設(shè)備的數(shù)字化建模，將數(shù)據(jù)采集上來，項目團隊直接調(diào)用數(shù)據(jù)進行分析，通過各種報表和可視化的界面最終呈現(xiàn)。

云原生邊緣計算還有一個優(yōu)點就是，可靠。

云、網(wǎng)、萬物互聯(lián)的世界里存在太多的不可靠，因此高可靠性無疑是極大的競爭力。這里更多是指軟件層面的可靠，進而提升整個系統(tǒng)的可靠性。比如通過在不同邊緣硬件之間調(diào)配算力、啟動多重應(yīng)用以備不時之需、應(yīng)用宕機之后快速重新啟動，以及應(yīng)用之間調(diào)用時充分考慮熔斷等措施，增強系統(tǒng)的可靠性。

邊緣計算在很多情況下只有一個硬件，沒有冗余、沒有備份，在這種情況下，萬一硬件宕機了怎么辦？如此厄運并不存在故事里，而是存在于大多數(shù)數(shù)字化轉(zhuǎn)型中企業(yè)深深的噩夢里。我們還是通過例子來說明。

例如在一套水務(wù)系統(tǒng)中，需要監(jiān)控一根輸水管道內(nèi)部的壓力，通過每隔一段距離安裝的壓力傳感器上傳的數(shù)據(jù)來測算。管道中有時會發(fā)生一種現(xiàn)象，名叫水錘。水錘是一種形象的說法，它是指由于閥門突然開啟或關(guān)閉，水流沖擊管道，產(chǎn)生的一種嚴重水擊，有些老化管道有可能在水錘的沖擊下突然爆裂。這就存在一個問題，萬一其中一個壓力傳感器先于管道被“錘”壞了，不能發(fā)送正確數(shù)據(jù)該如何知曉、如何修正。

云原生邊緣計算又要出場了。每個傳感器通過低功耗廣域網(wǎng)LPWAN與邊緣計算節(jié)點通訊，如果邊緣節(jié)點發(fā)現(xiàn)3個相鄰的傳感器，其中一個傳感器不好好工作，進一步根據(jù)歷史經(jīng)驗數(shù)據(jù)判斷，這個傳感器出現(xiàn)了明顯故障。這時邊緣節(jié)點就可以利用其余兩個傳感器的數(shù)值，修正故障傳感器的上傳數(shù)據(jù)，完成校驗和補償，提升整個系統(tǒng)的可靠性。

現(xiàn)在越來越多的物聯(lián)網(wǎng)邊緣乃至終端設(shè)備都可以支持云原生應(yīng)用。ARM在今年10月發(fā)布了全新品牌Neoverse，并與企業(yè)級容器管理平臺合作，使工程師們在萬億級智能設(shè)備的環(huán)境中，能夠輕松部署基于云原生的物聯(lián)網(wǎng)終端、邊緣計算和數(shù)據(jù)中心節(jié)點。

嵌入式計算是否會終結(jié)？

云原生邊緣計算讓嵌入式系統(tǒng)與上層應(yīng)用的開發(fā)工作，不再那么涇渭分明，系統(tǒng)集成與業(yè)務(wù)運營之間的界限也正在變得模糊，融合成為主流，跨界成為常態(tài)。原本沒有交集的工作，產(chǎn)生了越來越多的碰撞“火花”。

過去OT和IT經(jīng)常你說東我說西，很難溝通。OT團隊缺乏IT專業(yè)知識來實施部署邊緣計算，IT團隊又缺乏對工藝和運營的理解，來構(gòu)建和完善滿足業(yè)務(wù)流程的創(chuàng)新應(yīng)用程序。云原生邊緣計算通過對物理設(shè)備進行數(shù)字化建模的過程，優(yōu)化了OT與IT之間的交互界面。

過去做硬件的人不用管軟件，但是做軟件的人必須兼顧，既看硬件又編軟件。隨著云原生邊緣計算的演進，OT與IT之間彼此解耦的趨勢更加明顯。大家通過實踐形成了共同遵守的共識，IT與OT可以更好的做到術(shù)業(yè)有專攻。這就讓之前沒有太多OT運營技術(shù)積累的團隊，有機會擴展自己的邊界，更快更好的發(fā)揮自己的IT優(yōu)勢，實現(xiàn)業(yè)務(wù)場景的創(chuàng)新。

至于云原生邊緣計算是否會終結(jié)嵌入式計算，我仍舊想引用Frederick Brooks的觀點，那就是“沒有銀彈”——沒有任何一種技術(shù)或管理上的進展，能夠獨立在10年內(nèi)大幅度提高軟件的生產(chǎn)率、可靠性和便利性。對于物聯(lián)網(wǎng)邊緣來說，沒有銀彈。祝愿云原生邊緣計算和嵌入式計算走好各自的路，且行且珍惜。

最后，衷心感謝華為公有云智能邊緣計算服務(wù)（IEF）首席架構(gòu)師張琦在成文過程中對我的大力支持。

本文小結(jié)：

1．云原生邊緣計算有利于讓邊緣也具備像云一樣的“彈性”，讓應(yīng)用可以“順滑”的部署到邊緣，保持應(yīng)用在邊緣與云端的一致性。

2．云原生邊緣計算帶來的價值，兩點、三個字：快、可靠。

3．云原生邊緣計算讓嵌入式系統(tǒng)與上層應(yīng)用的開發(fā)工作，不再那么涇渭分明，系統(tǒng)集成與業(yè)務(wù)運營之間的界限也正在變得模糊。

作者：物女王（彭昭）

物聯(lián)網(wǎng)智庫 原創(chuàng)

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