【李明浩】火山引擎邊緣計算云原生技術架構.pdf

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1、邊邊緣緣云云原原生生技技術術實實踐踐李李明明浩浩火山引擎邊緣云原生負責人火山引擎邊緣云原生負責人李李明明浩浩有10多年的CDN、邊緣計算方面的開發和架構設計經驗，致力于在邊緣云推廣分布式云原生技術架構，現任火山引擎邊緣計算云原生技術負責人。邊邊緣緣計計算算業業務務需需求求及及技技術術挑挑戰戰火火山山引引擎擎邊邊緣緣云云原原生生技技術術架架構構火火山山引引擎擎邊邊緣緣云云原原生生案案例例實實踐踐火火山山引引擎擎邊邊緣緣云云原原生生長長期期演演進進0 01 1邊邊緣緣計計算算業業務務需需求求和和技技術術挑挑戰戰 變變化化趨趨勢勢超超低低時時延延海海量量數數據據云云邊邊協協同同應應用用數數據據爆爆炸

2、炸式式增增長長，同同比比需需要要邊邊緣緣處處理理的的數數據據越越來來越越多多2021上半年中國視頻云市場規模達到4 43 3.7 7億億美元，同比增長達到38.7%。-中國視頻云市場跟蹤，IDC2020年，中國邊緣云計算市場規模達91億，預計2030年中國邊緣云計算市場規模將接近2 25 50 00 0億億元。-中國邊緣云計算行業展望報告預計2025年，全球數據規模將從2018年33ZB快速增長至1 17 75 5Z ZB B，其中30%的數據具有實時性需求。-Data Age 2025，IDC新新的的應應用用形形態態對對時時延延和和算算力力提提出出更更高高要要求求應應用用架架構構將將從從中中

3、心心化化走走向向云云邊邊協協同同圖文應用視頻直播AR/VR單點部署集群部署云邊協同部署中心部署單機模式CS模式CES模式BS模式場場景景業業務務本本地地商商業業正正在在驅驅動動多多樣樣化化的的應應用用部部署署服服務務本本地地用用戶戶邊邊緣緣應應用用云云游游戲戲特點：算力大、資源異構、應用啟動快網網絡絡直直播播特點：大帶寬、低延時、彈性突發應應用用加加速速特點：并發鏈接高，低延時、無狀態邊邊緣緣渲渲染染特點：低延時、算力大、數據共享R RT TC C特特點點：互動性強、極低延時遠遠程程輔輔助助駕駕駛駛特點：地域性強、低延時、本地存儲小小型型化化問問題題業務多、需求多樣CPU、GPU、ARM共享文

4、件存儲、本地盤高性能網絡轉發、低延時分分布布式式集集群群問問題題數百個集群分布在不同區域弱網問題安安全全隔隔離離問問題題業務間隔離公有云租戶隔離技技術術挑挑戰戰解解決決思思路路擁擁抱抱云云原原生生打造分布式、云邊一體的邊緣計算架構云云原原生生技技術術特特點點應應用用部部署署標準部署、自動化運維、可觀測技技術術架架構構高容錯性、松耦合、擴展性好資資源源管管理理彈性伸縮、資源按需分配0 02 2火火山山引引擎擎邊邊緣緣云云原原生生技技術術架架構構全國覆蓋的邊緣節點高性能邊緣硬件（X86、NVMe、100G/25G智能網卡、GPU）優質專線（單線、多線）邊邊緣緣基基礎礎設設施施云云原原生生邊邊緣緣平

5、平臺臺邊緣云原生操作系統自治管理集群管理生命周期組件管理服務管理鏡像組件公共鏡像鏡像預熱自定義鏡像鏡像構建機系統組件服務發現網絡組件邊緣存儲動態配置消息隊列數據庫邊邊緣緣計計算算服服務務場場景景應應用用云云邊邊管管理理云邊通道集群管理智能調度任務管理數數據據管管理理數據采集監控告警數據倉庫數據大屏內容分發視頻直播實時音視頻云游戲動態加速IP應用加速AR/VRAIoT邊緣實例邊緣函數邊緣網絡邊緣容器邊緣存儲火火山山引引擎擎邊邊緣緣計計算算云云原原生生技技術術方方案案技術架構大圖火火山山引引擎擎邊邊緣緣云云原原生生業業務務規規模模規規模模龐龐大大的的節節點點網網絡絡覆蓋全國多多區區域域，多多運運營

6、營商商基礎設施、環境非常復雜，管管控控難難度度極極大大5 50 00 0+全國各省市運營商節點1 11 10 0T T+全網資源儲備1 1-4 40 0mms s網絡接入與算力服務8 80 00 0ww+邊緣單實例網絡 PPS火火山山引引擎擎邊邊緣緣計計算算部部分分節節點點分分布布示示意意圖圖C CP PU U節節點點G GP PU U節節點點核核心心技技術術能能力力按按需需混混合合部部署署多多集集群群管管理理輕輕量量級級虛虛擬擬化化云云邊邊通通道道統統一一調調度度技技術術方方案案：按按需需混混合合部部署署情況1：小型化混合部署問問題題：小小型型化化和和多多樣樣化化需需求求小型化節點：幾臺服務

7、器計算需求：虛機、安全容器存儲需求：云盤、本地盤、共享文件存儲網絡需求：LB、VPC、EIP、Nat方方案案：混混合合部部署署統一邊緣管控：k8s 底座+子產品控制器組件化：基礎組件、存儲組件、網絡組件混合部署：安全容器+虛機+存儲+網絡問問題題：資資源源異異構構和和集集群群規規格格 集群規模：幾臺-數百臺不等 資源異構：x86、ARM、GPU 存儲資源：云盤、本地盤、文件存儲方方案案：標標準準化化按按需需部部署署 標準化規格：節點類型、組件標準化 標準產品能力：虛機、容器、網絡、存儲 部署方案：對節點類型+產品需求編排固定的方案 按需部署：節點類型+產品需求，映射對應部署方案技技術術方方案案

8、：按按需需混混合合部部署署情況2：標準化按需部署的方案技技術術方方案案：多多集集群群管管理理方方案案問問題題：分分布布式式集集群群問問題題 集群多：數百個集群 分布廣：鏈路長，存在弱網問題；公網通信方方案案：多多集集群群管管理理方方案案 編排：組件編排、單元化管理、可復制 傳輸：云邊通道 自治：邊緣節點自治 可觀測：集群、組件、產品狀態、網絡鏈路技技術術方方案案：云云邊邊通通道道問問題題：云云邊邊弱弱網網問問題題 網絡不可靠：網絡丟包、鏈路不穩定；網絡中斷等 安全性：公網鏈路方方案案：云云邊邊通通道道 本地緩存：通過緩存對數據的讀請求加速 安全性：身份認證、雙向證書、全鏈路 SSL、ACL 訪

9、問控制 高可用：多機房、多副本、負載均衡、故障自動遷移技技術術方方案案：統統一一資資源源調調度度問問題題：資資源源復復用用、資資源源爭爭搶搶產品間爭搶：虛機、容器使用相同服務器多集群均衡：不同集群怎么做好資源均衡方方案案：統統一一調調度度資源規劃：全局建設規劃，業務合理分配統一庫存：虛機、容器統一庫存資源分層調度：節點間調度、節點內調度產品策略：虛機和容器有不同的適合的策略0 03 3火火山山引引擎擎邊邊緣緣云云原原生生案案例例實實踐踐邊邊緣緣計計算算場場景景案案例例邊邊緣緣計計算算場場景景案案例例邊邊緣緣計計算算場場景景案案例例邊邊緣緣計計算算場場景景案案例例邊緣節點本地城市場區礦場監控室車

10、車輛輛車載攝像頭激光雷達GPS天線毫米波雷達通信天線視頻接入服務視頻智能解析視頻本地存儲邊緣云主機(CPU/GPU)邊緣存儲中央顯示屏地面控制服務遠程操作服務5G V2X專網（控制數據）5G公網（視頻數據）本地低時延網絡邊緣資源管理邊緣編排調度算法管理AI 訓練數據倉庫/視圖庫資源協同AI協同數據協同業務中心應用場景：基于邊緣計算節點構建輔助駕駛系統 全全國國資資源源覆覆蓋蓋：提供客戶礦區所在省份的邊緣節點，幫忙客戶本地建設接入，時延低至3ms 穩穩定定網網絡絡服服務務：邊緣計算節點直接接入運營商骨干網，提供SLA 99.9%，保證客戶網絡質量 彈彈性性資資源源：提供彈性邊緣計算資源服務，客戶

11、可以隨時基于礦區負荷，調整資源使用數目 低低時時延延挑挑戰戰：礦區開采一般在偏遠區域，當前在用某云廠家北京ECS資源，時延60ms，難以滿足礦區駕駛的礦車輔助駕駛的實時性 網網絡絡穩穩定定性性問問題題：作業時間依賴視頻流完成輔助駕駛判斷，網絡波動、丟包、終端都會直接影響業務業務挑戰合作效果0 04 4火火山山引引擎擎邊邊緣緣云云原原生生長長期期演演進進火火山山引引擎擎邊邊緣緣云云原原生生長長期期演演進進S Se er rv ve er rl le es ss s輕輕量量級級虛虛擬擬化化算算網網融融合合火火山山引引擎擎邊邊緣緣云云原原生生長長期期演演進進資源管理：指定節點購買資源水位控制：自己控

12、制水位運維部署：每個節點自己管理計費方式：包月使用資源管理：不需要考慮資源水位控制：彈性伸縮簡單易用：一鍵全網部署計費方式：按需使用產產品品使使用用現現狀狀S Se er rv ve er rl le es ss 虛虛擬擬化化現現狀狀標準虛擬化能力功能會比較完善開銷相對較高火火山山引引擎擎邊邊緣緣云云原原生生長長期期演演進進輕輕量量級級虛虛擬擬化化輕量級-Cloud Hypervisor語言級隔離-WebA火火山山引引擎擎邊邊緣緣云云原原生生長長期期演演進進調度技術：算力資源調度彈性能力：單節點內彈性容災能力：節點故障用戶需要自己考慮調度技術：網絡和算力調度結合彈性能力：跨節點彈性伸縮容災能力：單節點故障能夠跨節點自動遷移彈彈性性容容災災現現狀狀算算網網融融合合T TH HA AN NK KS S